11 Termoregulace KPKFYO Filip Neuls Michal Botek vod

11. Termoregulace KPK/FYO Filip Neuls & Michal Botek

Úvod • termoregulace = schopnost udržovat stálou optimální tělesnou teplotu • živočichové homoiotermní (teplokrevní) jsou schopni termoregulace • živočichové poikilotermní (studenokrevní) mění teplotu dle teploty okolí • lidský organismus je homoiotermní, ačkoliv novorozenec ještě nemá termoregulaci plně vyvinutou • udržování stálé tělesné teploty patří mezi základní funkce homeostázy

Tělesná teplota • norma (měřeno v axile) 35, 8 -37, 0 °C, tj. teplota slupky (slupka = ty části těla, jejichž teplota se mění částečně vlivem okolí – končetiny, hlava, povrch těla) • teplota jádra – relativně konstantní, nezávislá na teplotě okolí (teplota hrudní a břišní dutiny, např. teplota jater je 39 -40 °C) • cirkadiánní kolísání (nejnižší ve 4. 00, nejvyšší pozdě odpoledne) • pohybová aktivita zvyšuje metabolismus a tím tvorbu tepla • progesteron – zvyšuje teplotu cca o 0, 5 °C (signalizuje ovulaci) • tyroxin – zvyšuje teplotu zvětšením bazálního metabolismu buněk (nesnášenlivost tepla při hypertyreóze) • i další hormony se stimulačním vlivem na metabolismus obecně zvyšují teplotu (růstový hormon, testosteron, katecholaminy)

Tvorba tepla • většinou se teplo tvoří jako vedlejší produkt metabolických dějů • především v játrech (vysoká metabolická aktivita) • ve svalech (teplo jako produkt svalové kontrakce) • cílená tvorba tepla – svalový třes, zvýšený účinek metabolických hormonů

Výdej tepla • k výdeji dochází tehdy, pokud se teplo jádra odvádí cirkulací do kůže (slupky) • důležitá role podmínek okolí: teplota, vlhkost, proudění, sálání; role izolace organismu (oblečení, srst) • sálání (radiace) – vyzařování infračervených paprsků všemi směry; pokud je teplota těla vyšší než teplota okolí, pak se větší množství tepla z organizmu zářením vydává, než přijímá • vedení (kondukce) – odvod tepla do okolí, s nímž je tělo v kontaktu (srov. vzduch, studená voda, podložka. . . ) • proudění (konvekce) – odvod ohřáté vrstvičky okolo těla proudícím prostředím (vítr, tekoucí voda) • odpařování (evaporace) – viz níže (pocení) • perspiratio insensibilis – odpařování tekutiny ze sliznic a z plic (cca 450 -800 ml/den), nelze regulovat v rámci termoregulace

Pocení • odpařování potu je nejúčinnější a nejdůležitější způsob výdeje tepla • jediný možný způsob výdeje tepla, jestliže je teplota okolí vyšší než teplota těla • odpařením potu vyloučeného na kůži se ztrácí určité množství tepla (změnou skupenství z kapalného na plynné) • významně závisí na vlhkosti vzduchu (např. v tropickém pralese s 90% vlhkostí se pot neodpařuje – riziko dehydratace a hypertermie) • pot = produkt potních žláz (složení: 99 % voda, Na+, K+, Cl-, kyselina mléčná, močovina aj. ) • v horku u neaklimatizovaného člověka 1 l/hod + velká ztráta soli; adaptace – zvýšení pocení (2 -3 l/hod) + ztráty soli se snižují (vliv aldosteronu) • potní žlázy inervovány sympatikem (cholinergními vlákny), během zatížení jsou stimulovány i adrenalinem

Tepelná izolace, výměna tepla • tepelný izolační systém: kůže, podkožní vazivo, tuková vrstva (hlavní izolátor) • např. adaptace u plavců-otužilců ve formě větší tukové vrstvy a snížení průtoku periferií (pokles teplotního spádu) • kůže – důležitý orgán výměny tepla; termoregulace se účastní zejména kapiláry a venózní plexy (průtok krve žilními pleteněmi může kolísat od 0 % do 30 % srdečního výdeje)

Regulace tělesné teploty • za normálních okolností jsou tvorba i výdej tepla v rovnováze (rozmezí teplotní pohody), při překročení mezí se aktivuje termoregulace • centrum je v hypotalamu („hypotalamický termostat“), ten sbírá informace z termoreceptorů (v hypotalamu samotném, dále mícha, břišní dutina, okolí velkých žil a povrchové termoreceptory kožní), řízení je reflexní • behaviorální termoregulace – u člověka nejúčinnější způsob zabránění tepelných ztrát (oblékání, schování do závětří, topení. . . ) • alkohol* – zvýší jen momentální pocit tepla díky vazodilataci; vzhledem k tomuto účinku je nebezpečný odchod do chladného prostředí po požití alkoholu, riziko podchlazení kvůli rychlým ztrátám tepla vazodilatací *Nespi, nebo zmrzneš!“ (ruské přísloví; většina obětí hypotermie v Rusku byla před smrtí opilá)

Mechanismy snižování tělesné teploty • vazodilatace cév v kůži • pocení • snížení tepelné produkce snížením metabolismu ▫ omezení pohybové aktivity ▫ snížení chuti k jídlu (tzv. anorektický účinek vysokých teplot) ▫ (viz siesta)

Mechanismy zvyšování tělesné teploty • vazokonstrikce – snížení tepelných ztrát kůží • piloerekce („husí kůže“), u člověka bez významu • zvýšení produkce tepla: ▫ svalový třes (řízen motorickými centry) ▫ chemická termogeneze (zvýšení metabolismu pomocí katecholaminů) ▫ produkce tyroxinu (zvyšuje metabolismus, vzniká více odpadního tepla), adaptační mechanismus při několikatýdenní expozici chladu

Odchylky od normálu • horečka - reakce organismu na změněné nastavení centra pro regulaci teploty v hypotalamu ▫ vlivem pyrogenních účinků (bakteriální infekce, nádor, rozsáhlý úraz. . . ) se přenastaví termoregulační centrum (normální teplotu vnímá jako sníženou) ▫ pacient vnímá chlad, rozvíjí se zimnice, zapojí se mechanismy zvýšení teploty ▫ po vyrovnání teplot (skutečné a nastavené v hypotalamu) zimnice přestane a teplota zůstává zvýšena ▫ příznivý vliv na imunitní děje (horečka se nepotlačuje, pokud není příliš vysoká) ▫ vysoká horečka ohrožuje pacienta vyčerpáním energetických zdrojů, dehydratací a nad 42 °C i denaturací bílkovin – smrt • hypertermie (přehřátí) – např. při těžké fyzické práci v horku; stav, kdy mechanismy zajišťující termoregulaci nezvládají situaci (nastavení termostatu v hypotalamu se nemění) • hypotermie (podchlazení) – při poklesu teploty jádra pod 35 °C; reakce – třes, vazokonstrikce, vzestup SF, může přijít euforie, ale pak letargie, zpomalené reakce; pod 32 °C zpomalení dechu, poruchy SF, okolo 30 °C nastává bezvědomí, při 28 °C je metabolismus na úrovni 0, 5 MET

Shrnutí, klíčová slova • termoregulace a homeostáza • tělesná teplota (slupka, jádro) • faktory s vlivem na tělesnou teplotu • výdej tepla ▫ sálání, vedení, proudění, odpařování, perspiratio insensibilis • pocení, pot • tepelná izolace, kůže jako orgán termoregulace • regulace tělesné teploty • teplotní pohoda • termoreceptory • hypotalamický termostat • mechanismy zvyšování a snižování tělesní teploty • behaviorální termoregulace • horečka • hypertermie • hypotermie

Doporučená literatura • Ganong, W. F. (2005). Přehled lékařské fyziologie. Praha: Galén. • Kittnar, O. et al. (2011). Lékařská fyziologie. Praha: Grada. • Koolman, J. , & Röhm, K. -H. (2012). Barevný atlas biochemie. Praha: Grada. • Langmeier, M. et al. (2009). Základy lékařské fyziologie. Praha: Grada. • Máček, M. , Radvanský, J. et al. (2011). Fyziologie a klinické aspekty pohybové aktivity. Praha: Galén. • Rokyta, R. et al. (2000). Fyziologie pro bakalářská studia v medicíně, přírodovědných a tělovýchovných oborech. Praha: ISV. • Silbernagl, S. , & Despopoulos, A. (2004). Atlas fyziologie člověka. Praha: Grada. • Trojan, S. et al. (2003). Lékařská fyziologie. Praha: Grada. e-kniha • Lehnert, M. et al. (2014). Kondiční trénink. Olomouc: Univerzita Palackého. (kapitoly 1 -6: fyziologické aspekty kondičního tréninku)