Termoregulacija i fiziologija temperature

Termoregulacija usklađuje stvaranje, prenos i gubitak toplote kako bi uslovi u unutrašnjim tkivima ostali pogodni za funkciju. Temperatura jezgra nije jednaka temperaturi kože i nije potpuno nepromjenljiva. Aktivnost, dio dana, menstrualna faza i okolina utiču na nju. Organizam može održavati relativno stabilno jezgro upravo tako što mijenja temperaturu kože, njen protok krvi i intenzitet znojenja.

Toplotni bilans i mjesto prenosa

Metaboličke reakcije oslobađaju energiju, od koje se dio pretvara u spoljašnji mehanički rad, a znatan dio u toplotu. Aktivni mišići zato mogu istovremeno povećati mehanički učinak i opteretiti termoregulaciju. Ako toplota nastaje brže nego što se predaje okolini, raste njeno uskladištenje u tijelu.

Krv prenosi toplotu iz unutrašnjih tkiva prema površini. Kožni protok mijenja efikasnost tog prenosa. Vazodilatacija olakšava dopremanje toplote do kože kada je treba izgubiti, a vazokonstrikcija ograničava prenos u hladnoj sredini. Potkožno tkivo daje dodatni otpor pasivnom toku toplote. Temperatura kože zato odražava i okolinu i aktivno upravljanje protokom.

Bilans može postati negativan kada gubitak premašuje proizvodnju. Važno je razlikovati tok toplote, koji se izražava kao energija u jedinici vremena, od temperature. Isti tok može dati različitu promjenu temperature zavisno od mase i toplotnih osobina tijela.

Kako toplota prelazi u okolinu

Zračenje prenosi energiju između površina bez neposrednog kontakta. Njegov neto smjer zavisi od temperature tijela i okolnih površina. Provođenje prenosi toplotu preko kontakta, dok konvekcija uključuje kretanje vazduha ili vode uz površinu kože. Strujanje uklanja zagrijani sloj uz kožu i može promijeniti gubitak toplote.

Kada je okolina toplija od kože, pojedini putevi mogu unositi toplotu umjesto da je odvode. Ne treba ih trajno označiti kao gubitke nezavisno od uslova. U takvoj sredini isparavanje dobija posebno veliki značaj.

Isparavanje vode troši toplotu. Ključan je prelazak vode u paru, a ne samo njeno lučenje na površinu. Znoj koji kaplje bez isparavanja ima slabiji rashladni učinak nego ista količina koja ispari. Visoka vlažnost smanjuje gradijent pritiska vodene pare i ograničava isparavanje čak i kada je znojenje obilno.

Senzori i integracija

Termoreceptori kože daju informacije o spoljašnjem toplotnom opterećenju prije nego što se jezgro znatno promijeni. Duboka tkiva i termički osjetljivi neuroni u preoptičkom području doprinose procjeni unutrašnje temperature. Hipotalamički mehanizmi povezuju te informacije sa autonomnim, somatskim i ponašajnim odgovorima.

Regulacija zato uključuje negativnu povratnu spregu, ali i anticipatorne komponente. Informacija o hladnoj koži može pokrenuti odbranu prije većeg pada centralne temperature. Ponašanje, poput traženja toplijeg ili hladnijeg prostora, može promijeniti razmjenu toplote prije nego što autonomni efektori postanu maksimalno aktivni.

Odgovor na toplotu i hladnoću

Pri potrebi za gubitkom toplote povećavaju se kožni protok i znojenje. Ekrine znojne žlijezde predstavljaju važan izuzetak od pojednostavljenog pravila da je svaki simpatički završetak adrenergički: njihova regulacija je pretežno simpatička holinergička. Gubitak vode znojem povezuje termoregulaciju sa regulacijom volumena i osmolalnosti.

U hladnoći vazokonstrikcija smanjuje prenos toplote iz jezgra prema koži. Drhtanje povećava rad skeletnih mišića i stvaranje toplote bez korisnog spoljašnjeg rada. Nedrhtajuća termogeneza takođe doprinosi odbrani, sa značajem koji zavisi od uzrasta i tkivnog kapaciteta. Piloerekcija kod čovjeka nema izolacioni učinak uporediv sa životinjama koje imaju gustu dlaku.

Efektori nisu nezavisni od drugih regulatornih potreba. Cirkulacija mora istovremeno podržati arterijski pritisak, aktivni mišić i razmjenu toplote. Dehidracija ili smanjen cirkulacioni kapacitet mogu ograničiti odgovor na toplotno opterećenje.

Regulaciona vrijednost i groznica

Kod groznice pirogeni i upalni posrednici, uz važnu ulogu prostaglandina E₂, mijenjaju centralni regulatorni okvir. Organizam može tada braniti višu temperaturu. Dok je postojeća temperatura ispod nove regulacione vrijednosti, aktiviraju se mehanizmi očuvanja i stvaranja toplote, pa je osjećaj hladnoće moguć uprkos povišenoj izmjerenoj temperaturi.

Hipertermija može nastati kada stvaranje i unos toplote premaše njeno odavanje bez odgovarajućeg podizanja centralne regulacione vrijednosti. Razlika je u mehanizmu, a ne samo u broju na termometru. Pri vraćanju regulacione vrijednosti naniže u groznici mogu se aktivirati znojenje i vazodilatacija.

Zapamti

• Temperatura jezgra i kože imaju različite uloge.
• Smjer razmjene toplote zavisi od uslova okoline.
• Znojenje hladi prvenstveno preko isparavanja.
• Groznica mijenja regulacioni okvir, dok hipertermija može nastati bez te promjene.