Termoregulacija človeka

Normalna Temperatura Sredice Telesa

• Telesna temperatura se nanaša na temperaturo v telesni sredici, ki jo obdaja plašč.
• Anatomsko sredice in plašča ni mogoče določiti.
• Pri nizki zunanji temperaturi so telesna sredica notranji organi; v toplem okolju je sredica večja.
• Povprečna telesna temperatura (oralno merjena):
  • Moški: 36,7 ± 0,4 °C
  • Ženske: 36,9 ± 0,4 °C
• Telesna temperatura sredice ostaja stabilna kljub različnim klimatskim razmeram.
• Ljudje lahko vzdržujejo ozko območje telesne temperature zaradi mehanizmov, ki so skupni homeotermnim živalim (endotermne živali).
• Endotermne živali potrebujejo tvorjenje toplote za vzdrževanje stalne temperature.
• Druga skupina (ektotermne, poikilotermne živali) uravnava temperaturo z vedenjem, saj proizvedejo manj toplote.
• Tudi endotermni organizmi uravnavajo temperaturo s termoregulacijo z vedenjem.

Stalnost Telesne Temperature

• Življenjski procesi potekajo v temperaturnem območju 0–45 °C (biokinetična cona).
• To območje pogojuje organiziranost celice.
• Procesi morajo potekati usklajeno, zato je potrebna ohranitev temperature.
• Hitrost biokemičnih procesov je občutljiva na spremembe temperature.
• Stopnje v verigi biokemičnih reakcij imajo različno občutljivost na temperaturo.
• Občutljivost procesov na spremembo temperature se izračuna s količnikom Q10.
• Q10 pove, kolikokrat se spremeni hitrost procesa pri spremembi temperature za 10 °K.
• Formula za Q10: Q10 = [v1/v2][10/(T1−T2)], kjer sta v1 in v2 hitrosti pri temperaturah T1 in T2.
• Q10 je za biokemične procese običajno 2–3, za difuzijo pa 1,1–1,2.
• Različna temperaturna občutljivost lahko prekine sklopitev v celici.
• Sprememba temperature lahko povzroči spremembo koncentracije reaktantov in ustavi verigo procesov.

Bilanca Toplote in Opredelitev Hipertermije

• Za stalno temperaturo sredice mora biti bilanca toplote ničelna.
• Termoregulacija je v homeostazi telesa dominantna.
• V vročem okolju se lahko razvije dehidracija.
• Termoregulacijski sistem:
  • Termoreceptorji (hladno, toplo, centralni, periferni)
  • Efektorski organi (termogeneza, termoliza)
  • Nadzorni center (hipotalamus, nastavitvena točka temperature)
• Nadzorni center primerja zaznano temperaturo z nastavitveno točko.
• Če so odstopanja, se aktivirajo procesi za termolizo ali termogenezo.
• Če je temperatura višja od nastavljene, se aktivira termoliza, inhibira se termogeneza.
• Če je temperatura nižja od nastavljene, se aktivira termogeneza, inhibira se termoliza.
• Negativna bilanca toplote povzroči hipotermijo.
• Pozitivna bilanca toplote povzroči hipertermijo.

Termogeneza

• Toplota nastane kot stranski produkt katabolizma.
• Energija iz hrane se preoblikuje v kemično energijo, zunanje delo in toploto.
• Izkoristek energije za zunanje delo je do 20 %, preostalih 80 % se pretvori v toploto.
• Metabolična intenzivnost je pretvorba energije v toploto na časovno enoto.
• Kilogram telesne mase proizvede 1 kcal (4,2 kJ) toplote na uro v bazalnih razmerah.
• Dejavniki, ki spreminjajo presnovno intenzivnost:
  • Mišično delo (poveča nastajanje toplote za 5- do 10-krat)
  • Mišično drgetanje (obrambni mehanizem pri podhladitvi)
  • Hormoni (adrenalin, tiroksin)
  • Velikost telesa (razmerje med maso in površino)
• Presnovna intenzivnost na kilogram je manjša pri večjih živalih.
• Telesna temperatura vpliva na presnovno intenzivnost (povišana pri vročini, zmanjšana pri podhladitvi).
• Hipotermija se uporablja pri kirurških posegih in pri srčnem zastoju.
• Bazalna presnova se določa v standardiziranih pogojih (po 12-urnem postu, po spanju, brez telesne aktivnosti, pri 25 °C).

Termoliza

• Telesna toplota se izgublja s fizikalnimi (radiacija, kondukcija, konvekcija) in fiziološko-fizikalnimi (znojenje) mehanizmi.
• V mirovanju so izgube toplote z radiacijo največje.
• Pri temperaturi okolice nad 35 °C telo prejema toploto z radiacijo.
• Toplotni pretoki s kondukcijo so majhni, razen v mrzli vodi.
• Konvekcijske izgube so povezane z gibanjem zraka in krvi.
• Prekrvljenost kože vpliva na uravnavanje pretokov toplote.
• Pri znojenju se toplota izgublja z evaporacijo (1 l znoja = 580 kcal toplote).
• Voda se izgublja tudi z evaporacijo preko površine telesa (perspiratio insensibilis) in pljuč.
• Znojenje uravnava simpatikus.

Hipertermija

• Pozitivna bilanca toplote povzroči hipertermijo.
• Lahko je eksogena (povečan dotok toplote) ali endogena (povečano nastajanje toplote).

Eksogena Hipertermija (Toplotna Kap)

• Razvije se v vročih okoljih, ko je oddajanje toplote ovirano.
• Visoka relativna vlažnost in telesna aktivnost povečajo tveganje.
• Evaporacija je edini mehanizem za oddajanje toplote pri visoki temperaturi okolja.
• Ko se termoregulacijski center ogreje na 41–42 °C, nastopi toplotna kap.
• Simptomi: zmedenost, navzea, abdominalne motnje, delirij, konvulzije, nezavest, koma, smrt.
• Pomembno je ohlajanje telesne sredice, ne okončin.
• Skupine z večjim tveganjem: starejši, vojaki, bolniki s kronično ishemično boleznijo srca.
• Zdravi ljudje se aklimatizirajo na vročino z izdatnejšim znojenjem in zmanjšanjem izgube soli.

Endogena Hipertermija (Vročina/Febris)

• Nastane zaradi povečanega tvorjenja toplote v telesu.
• Povezana je z boleznijo, zlasti z okužbami (bakterije, virusi, glive, protozoji).
• Lahko se pojavi pri imunskih reakcijah in nekrozi tkiv.
• Eksogeni pirogeni sprožijo nastanek endogenih pirogenov (polipeptidi v monocitih-makrofagih).
• Endogeni pirogeni (interlevkin-1α, interlevkin-1β, TNF-α, interferon α, interlevkin-6) povzročijo vročino prek hipotalamusa.
• Delovanje interlevkina-1α, interlevkina-1β in TNF-α poteka prek sproščanja interlevkina-6.
• Endogeni pirogeni povzročijo izločanje metabolitov arahidonske kisline (prostaglandin E2) v dnu tretjega ventrikla.
• Prostaglandin E2 sproži sproščanje noradrenalina v preoptičnem hipotalamusu, kar zviša koncentracijo cAMP.
• Nastavitvena točka termostata v hipotalamusu se zviša.
• Znaki: drgetanje, hladna, bleda in suha koža, kurja polt.
• Pri znižanju koncentracije endogenih pirogenov (antipiretiki) se nastavitvena točka zniža.
• Pacient se znoji, koža je rdeča.

Antipiretiki

• Snovi, ki znižajo povišano telesno temperaturo.
• Aspirin (acetilsalicilna kislina) zavre ciklooksigenazo (COX), kar zmanjša nastajanje prostaglandinov.
• Paracetamol zavre COX v možganih.
• Glukokortikoidi zavirajo tvorbo prostaglandinov.
• Endogeni antipiretiki: α-melanocite stimulirajoči hormon, kortikotropin, kortikotropin sproščajoči hormon.

Biološki Učinki Endogenih Pirogenov

• Interlevkin-1 in TNF-α se pospešeno sintetizirata.
• Spodbujata dejavnost fagocitirajočih celic ter izločanje prostaglandina E2, tromboksana in trombocite stimulirajočega dejavnika (PAF).
• Interlevkin-1 inducira sintezo interlevkina-8 (kemotaktično gibanje nevtrofilcev).
• Interlevkin-1 pospešuje delovanje limfocitov T.
• Stimulira se nastajanje nevtrofilcev.
• Interlevkin-1 in TNF-α pospešujeta proteolizo in glikogenolizo v mišicah (sinteza beljakovin akutne faze v jetrih).
• Aktivirajo se osteoklasti, poteka lipoliza v adipocitih.
• Zvišana koncentracija interlevkina-1 in TNF-α povzroči zaspanost in izgubo apetita.
• Med endokrinimi odgovori se poveča izločanje kortikotropina, vazopresina (ADH), rastnega hormona, inzulina, kortizola in kateholaminov.
• Kaheksija (pri kronični vročini) je posledica delovanja TNF-α.

Ali Odpraviti Vročino?

• Vročina pospeši procese, ki zavirajo eksogene pirogene (stimulacija imunskega odgovora).
• Povzroča utrujenost, zaspanost, glavobol, izgubo apetita, nagnjenost k ortostatski hipotenziji.
• Pospešuje tudi patološke procese.
• Potrebno je pretehtati uporabo antipiretikov in zdraviti temeljno bolezen.
• V nekaterih primerih je treba znižati zvišano telesno temperaturo (npr. pri bolnikih z epilepsijo, ishemično srčno boleznijo, duševnih bolnikih).
• Kriterij za zniževanje vročine: temperatura nad 38,0–38,5 °C.

Maligna Hipertermija

• Povzročena iatrogeno (anestezija, nevroleptiki).
• Zaradi spremembe v homeostazi znotrajceličnega kalcija v skeletnem mišičju.
• Poveča se sproščanje kalcijevih ionov, kar zveča porabo in sintezo ATP.