Isı Düzenlenmesi - İstanbul Tıp Fakültesi

Isı Düzenlenmesi
Termoregülasyon
Prof. Dr. Y. Ziya Ziylan
İstanbul Tıp Fakültesi
Fizyoloji ABDalı
Temperatür değişmelerine Adaptasyon
Temperatür değişmelerine
direnç adaptasyonlarına
göre canlılar iki sınıfa
ayrılır::
Ektoterm
ve
Endotermler
Hem ektoterm
ektoterm hem de
endoterm canlılar
canlılar vücut
sıcaklıklarını farklı
davranış modelleriyle
düzenleyebilirler..
düzenleyebilirler
Figure 40.8
İnternal vücut ısıları sabit olmayan canlılar
Poikilotermik
Ektotermik
Soğuk kanlı canlılar
ör. Inverterbrates, fish,
amphibia, reptiles
İnternal vücut ısılarını sabit koruyan canlılar
Homeotermik
Endotermik
Sıcak kanlı
Memeliler ve kuşlar
Vücut temperatürünün sabit olarak korunması
neden önemlidir?
enzim reaksiyonlarının hızı temparatüre bağlıdır
37°C
43°C
Aktivite
Reversible
Non-reversible
55°C
Temperatür
Core temperatür = 35-38°C
Gün çerisinde değişiklik gösterir.Geceleri daha düşüktür
38
rectal
36
Vücut ısısı °C
34
head
32
trunk
hands
30
28
Feet
26
22
24
26
28
Çevre ısısı °C
30
32
34
Yüzeyel ısı = Skin, muscle, fat, testes. 20-40°C
Core ısısı = Brain, heart, liver, kidney, spleen, GI tract,
Rektum’dan ölçülen (REkTAL), ağızdan ölçülen (ORAL)
veya Kulaktan ölçülen (auditory external meatus TİMPANIk)olarak isimlendirilir.
Vücut temperatürünün kontrolü
Sabit bir vücüt temparatürü
Kazanılan ısı (veya üretilen ısı) = Kaybedilen ısı
HG = HL
Sabit bir vücüt temparatürü sağlamak:
Kazanılan (Üretilen) ısının kontrolünü ve ısı
kaybının kontrolünü gerektirir
Vücutta ısı dengesini sağlayan mekanizmalar:
Yüzeye ısı transferinde değişmeler
Evaporasyon ile vücudu soğutma
Isı yapımını ayarlama
Optimal Vücut ısısının korunması
• Homeotherm canlılar vücut ısısını oldukçça sabit
tutarlar, poikilotherm canlılar bunu başaramaz.
• Endotermler metabolik ısı ; ektoterm’ler çevresel
ısı
kaynaklarına bağlı olarak vücut ısılarını
ayarlarlar.
• Ektoterm ve endotermler çevre ile ısı alışverişini ;
- deride kan akımını değiştirerek
- davranış modelleriyle kontrol ederler
Endotermler’de
Endoterm
ler’de Termoreg
Termoregülasyon
ülasyon
Endothermler nasıl ısı üretirler
metabolisma
Titreme – shivering
Çalışma sırasında enerji
kaynaklarının yakılması – esmer
yağ dokusu-
• Endothermler yüksek bazal metabolik hıza sahiptir.
Çevre temperatüründe geniş dalgalanmalara
rağmen, termonötral değerlerde, metabolik
hızlarını bazal düzeyde korurlar.
• Çevre temperatürü kritik değerlerin altına
düştüğünde ise titreme (shivering) ve nonshivering
metabolik ısı üretimi ile vücut ısıları sabit olarak
korurlar.
Termoregulasyon (Isı Düzenlenmesi)
1. Isı alışverişi
2. Termoregülasyon Cevapları
3. Kontrol sistemleri
Vücut Temperatürünün
Düzenlenmesi (Isı Alışverişi)
• Isı yapımı
– Metabolic
– Çevresel
• Isı kaybı
– Radiation
(Işıma)
– Konveksyon (Yansıma)
– Konduksyon (İletim)
– Evaporasyon (Buharlaşma)
Isı Alışverişi (yapım ve kayıp)
Isı yapımını etkileyen faktörler
•
•
•
•
•
•
BMR
Kas aktivitesi
hormonlar
gıdalarıntermik etkileri
postural değişiklikler
çevre
• (Total metabolik hız titreme ile 3-5 kez, ağır
eksersiz ile and 20-25 kez artar (aerobik uygun
kişilerde)
• Isı, kan yüzeydeki kas kitlelerinden cranial,
thoracic ve abdominal kavitelere yönlendirildiği
oranda korunur
• Vücut ile çevre arasında ısı alışverişi
Konveksyon
- Hava akımları Konveksyon ile ısı kaybı akım vücut
yüzey ısısından daha düşük ise gerçekleşir
Kondüksyon
- Objelerle temas, ısının direct transferidir
Radyasyon
- Moleküllerin devamlı hareketiyle ısının elektromagnetik
dalgalarla taşınması Radyasyon ile nesneler kendi
aralarında ve uzayda ısı alışverişi yapar; daha sıcak
objeler ısı kaybederek soğur.
Evaporasyon (Buharlaşma)
- Insensible perspiration
- Terlem
Suyun vücut yüzeyinden ve solunum yollarından kaybı
evaporosyon ile ısının kaybını
sağlar ve vücudu soğutur.
30°C’de 1g suyun buharlaşması 2.43kJ
Isı kaybı
Isı Kazancı
Çevresel
Metabolik
Çevresel
Radyasyon
Resp
Evaporosyon
QuickTime™ and a
GIF decompressor
are needed
to see this picture.
M
Konveksiyon
Kondüksyon
Termoregüator adaptasyonlar,
enerji alışverişi : radiation, convection, conduction, evaporation.
100%
90%
80%
70%
Evaporasyon
60%
50%
40%
Konveksyon
&
konduksyon
30%
20%
Radyasyon
Respirasyon
10%
0%
21°
21°C
İstrahat
10°
10°C
20°
20°C
30°
30°C
Koşu, 2.8L/min, 140W solar
radyasyon, 60% nisbi nem
Aşırı Nemli Havada Isı Kaybı
• Terleme ile su kaybı :
– Çerle ile temasta olan yücüt yüzeyi
– Temperatür ve havanın nisbi nem oranı
(Nisbi nem oranı en önemli faktördür)
–
Vücut çevresindeki konvektif hava akımları
Total ısı kazanımı (S)
Konduksyon, konveksyon ve radyasyon – hem ısını
kazanılmasında hemde kaybedilmesinde birlikte çalışan
mekanizmalardır.Hem ısı kazanılmasını(üretimini) hem de ısı
kaybını Üretimin azaltılmasını sağlarlar
Evaporasyon ise sadece ısı kaybını sağlar
ve ısı retimini düşürür
Çevre ısısı 23-30°C arasında iken ısı kaybı esas
olarak vasomotor cevaplarla ayarlanır
1. Isı kaybı -deride vasodilatation-ile artar
Besleyici
kapillerler
Epidermis
Dermis
Arteriol
Venöz
pleksus
Arterio-venöz
anastomoz
Çevre ısısı yüksekse
Besleyici
Kapillerler
Epidermis
Dermis
Arteriol
Venöz
pleksüs
Arterio-venous
anastomosis
Isı kaybının artırılması:
1.Deri ( Cutaneous ) vazodilasyonu
-Esas olarak ekstremitelerde ( NA azalır, Symp tone)
- İkincil olarak gövde ve bacakların proximallerinde
(Cholinergic, BK from sweat glands)
- Ayrıca baş bölgesinde (Terlemeye eşlik eder)
Normal
Atmış iç ısı
Isı kaybı
Isı Kazancı
Çevresel
Metabolik
Çevresel
The image cannot be display ed. Your computer may not hav e enough memory to open the image, or the image may hav e been corrupted. Restart y our computer, and then open the file again. If the red x still appears, y ou may hav e to delete the image and then insert it again.
Radyasyon
Resp
Evaporosyon
QuickTime™ and a
GIF decompressor
are needed
to see this picture.
M
Konveksiyon
Kondüksyon
Vücut(Core))Temperat
Vücut(Core
Temperatürünün
ürünün
Hipotalami
potalamik
k Regulasyonu
Regulasyonu
Isı düzenlenmesinde hypothalamus
hypothalamus,, koordinasyon merkezi
olarak görev yapan yapıları içerir. Buradan iletilen
sinyaller vücut ısısının artışı veya düşmesini önleyen
cevaplar oluşturulur.
Hipotalamik Isı düzenleme me
merkezleri:
rkezleri:
-Derideki ttermal
ermal re
resseptö
eptörler
-Kan ısıındaki değişmeler
-Derideki sıcak ve soğuğa duyarlı serbest sinir uçları
-Hipotalamus ve sserebral
erebral korte
orteks’teki
ks’teki duysal alanlar
aracılığı ile aktivate
aktivate edilir.
Hangi Termoreg
Termoregü
ülat
latö
ör sistemler ısı
düzenlenmesini kontrol eder?
eder?
Bir sinirsel
düzenleme
sistemi:
feedback
set point
feedforward
kontrol sinyal.
sinyal.
Thermoregulatör
hermoregulatör Kontrol sistem
stemleri
leri
stressors
Kontrol edici sistem
Kontrol edilen system
Effektorler:
Set point
sinyali
hipotalamus
Titreme
hata
Emirler
Terleme
Vasokonstrisyon
Davranışlar
Diğer informasyonlar:
Tskin
Pirogenler
uyku ve zaman
Ekzersiz
Reseptörler
Feedback signal (Thy)
Tv
Termorseptörler ve termosensörler
1. Cutaneous (Derideki) termoreaseptörler
2. MSS termosensörler
3. Core (iç) termosensörler
1. Periferik (Deri) termoreseptörler
Hypothalamus
Kortex
Hypothalamus
Raphe nucleus
Spinal cord
Thalamus
Vazdilatasyon
Periferik Venodilatasyon.
Terleme
Periferik
termoreseptörler
Vazokonstriksyon
Periferik Venokonst.
Titreme , NST
Termoregül
Termoreg
üla
asy
syon
on
• Kan damarlarında dilatasyon
veya kontraksyon
= terleme veya titreme
(shivering)
•Kılların dikleşmesi“Piloerection” =vücut ısısını
hapseder
Fizyololojik Termoregülasyon
Vücut temperatürünü şu mekanizmalarla sabit
olarak korur:
Vasomotor cevaplar (23°-30° ambient)
Evaporatif cevaplar (above 30° ambient)
Metabolik cevaplar (below 23° ambient)
Davranışsal Termoregülasyon
1. Giysiler
Konveksiyon ve konduksiyon ile olan ısı kaybını azaltır
Parlak , metalik giysiler, radyasyonu yansıtır
2. Sıcak ortamda bulunma (veya güneşe çıkma )
Reduce DT
Solar radyasyonution artırır
Çevre Temperatürüne Uyum
• Sıcağa adaptasyon:
-Ter salgılanma hızında artış(1lt
/ saat)
-Aldosteron Hormon salgılanmasında artış ve buna bağlı
olarak Na tutulmasında artış
- Susuzluk duyusunun daha güçlü olarak ortaya çıkması
- Vazodilatasyon ve terleme için sıcaklık eşik değerinin
daha düşük derecelere inmesi (Core Temp. 0.5 C aşağısı)
-İklimsel koşullarda uygun yaşamayı öğrenmek “Klimatik
Know- How ”
Sıcak havada giysilerin
Termoregülasyondaki
Termoreg
ülasyondaki etkisi
• Kuru elbiseler ısı kaybını geciktirir (Kuru bir giysi
terlemeye izin verir fakat evaporatif soğutmaya
izin vermez, terleme serinletmez, buharlaşma
serinletir).
• Kalın tişörtler, sentetik veya plastik giysiler deri
çevresinde aşırı nem e yolaçar ve evaporatif soğutmayı
geciktirir.
• İnce ve bol giysiler evaporasyonla ısı kaybı için
uygundur.Bu tip giysiler deri ve çevresinde havanın
serbestçe akışına (konveksyon) olanak sağlar.
• Açık renkli giysiler ışığı yansıttığı için ışığı emen koyu
renk giysiler tercih edilir.
Çevre Temperatürüne Uyum
• Soğuğa adaptasyon
- Esmer yağ dokuda artış
- Non –Shvering termogenez
- İzolasyonu artırıcı yapısal değişiklikler ( Tüy,Kürk gibi)
-Titremenin başlaması için sıcaklık eşik değerin daha
yüksek olması
- İklimsel koşullara uygun davranış adaptasyonu
Adaptasyon
endothermlerin arctic soğuklarda
(kutuplarda) yaşayabilmelerini olanaklı kılar.
Isı Düzenlenmesinde Bozukluklar
-Aşırı ısı üretimi (Hipertermi
-Isı kaybının azalması (Hipertermi)
-Hipotalamus fonsiyonlarında bozulma (Ateş)
Etkili Faktörler:
– Fiziksel aktivite
– İleri yaş yaş, kötü fiziksel kondisyon, yorgunluk
– Aşırı ve kalın giysiler
– Su kaybı (Dehidrasyon)
– Kardiovasküler hastalıklar,epilepsi, tiroid hastalıkları
– Derideki hastalıklar
– Şişmanlık
- Enfeksiyon
– Kullanılmakta olan ilaçlar:
Phenothiazinler, antikolinerjikler, Ca kanal
blokerleri,anestetikler, diüretikler, amphetaminler, LSD,
kokain, MAOI’leri
Termoregulasyonu etkileyen
ilaçlar
• Isı yapımını artıranlar
– Thyroid hormonu
– Amphetaminler
– TCAs
– LSD
• Susamayı azaltanlar
– Haldol
• Terlameyi azaltanlar
– Antihistaminikler
– Antikolinerjikler
– Phenothiazinler
– Benztropine
Isı Düzenlenmesinde Bozukluklar
(Patofizyoloji)
• Isı Tetanisi
• Isı Krampları Aşırı sıcakta çalışma)
• Isı stresi (ısı düzenleme mekanizmalarının
yetersizliği)
• Sıcak yorgunluğu (Adaptasyon yetmezliği)
• Sıcak çarpması:
Klasik sıcak çarpması
Aktiviteyle oluşan sıcak çarpması
–
–
–
–
Terleme yeteğinin kaybı
Sıvı hacminde azalma, ve elektrolit dengesinde bozukluk
Önceden var olan kardiovaskülar hastalıklar
Uç organlardaki hasarlar
Derinin soğutulması iç temperatürü yükseltebilir
Hyperthermia
Esophageal temperature
Korey
vomited three
39.5 Stringer
Hipertermi
times during the morning
öldürücü
olabilir
conditioning
drills in
stifling
39
humidity
and temperatures in
the low 90s.
38.5
Stringer then went to an air38
Ancak
kontrollü
conditioned
trailer
and lost
consciousness.
Trainers called
birşekilde
paramedics,
who tookvücut
Stringer
37.5
yükseltilen
to Immanuel St. Joseph's-Mayo
sıcaklığı
o He tedavi
oa body
Health
Center.
had
94
F
65
F
37
temperature
of 108.8.
amaçlı kullanılabilir.
-10
Korey Stringer, deceased 8/1/01
-5
0
5
Time (min)
10
15
Önlem
• Durumun bilincinde olmak
• Davranışsal ve fiziksel aktivete adaptasyonu
• Uygun giysi ve ortam seçimi
– Conditioning
– Acclimation
• Uygun içecekler (hydration)
– H20 vs. sports drinks
• Eğitim
Unutmayınız…
Unutmayınız
…
• Biz homeotherm canlılarız
Vücudumuz tüm soğutma mekanizmalarını
kullanarak aşırı ısı oluşumunu azaltır
- 37 oC normal vücut (core) temp.
- Spesifkc vücut ısısı = 0.83 kcal.kg.oC
Bu yapılamazsa !
- 37 + 8 = 45 > ÖLÜM gerçekleşir
- 34 oC – metabolizma da yavaşlama
kardiak anormalikler
Evaporasyonun hızı:
• Temperatür ve nisbi nem oranına
• Vücut çeresindeki hava akımının hızına
• Etkilenen vücut yüzeyi (Deri) yüzeyine
bağlıdır