Đang tải... (xem toàn văn)
Sinh lý học điều hoà thân nhiệt
83 84 giáo trình sinh lý học tế bào - CHƯƠN G5 SINH LÝ HỌC ĐIỀU HOÀ THÂN NHIỆT I Đại cương Người thuộc loại động vật nhiệt Chúng ta thường điều hoà nhiệt độ trung tâm thể khoảng hẹp xung quanh 37oC tiếp xúc với khoảng biến đổi nhiệt độ rộng mơi trường 85 Một người khơng mặc áo quần tiếp xúc với nhiệt độ môi trường từ thấp 12,8oC đến cao 54,5oC khơng khí khơ mà trì thân nhiệt khoảng 36,137,8oC Ở nhiệt độ 40-41oC, người dung nạp thời gian ngắn Khi thân nhiệt từ 42oC trở lên, xảy giáng hố nhanh chóng protein tế bào dẫn đến tử vong Tất phản ứng tế bào, sinh hoá enzyme phụ thuộc nhiệt độ Vì thế, điều hoà thân nhiệt tối ưu cần thiết cho hoạt động sinh lý động vật nhiệt II Thân nhiệt Nhiệt độ trung tâm Là nhiệt độ phần sâu thể gan, não tạng , gọi nhiệt độ phần lõi thể Nhiệt độ trung tâm bình thường nằm giới hạn từ 86 36-37,5oC hay gặp 36,5-37oC Có cách đo nhiệt độ trung tâm : - Đo trực tràng : nhiệt độ đo trực tràng với độ sâu chuẩn 5-10 cm xem tiêu biểu cho nhiệt độ trung tâm - Đo miệng (dưới lưỡi) : thấp trực tràng khoảng 0,4-0,6oC - Đo hõm nách : thấp nhiệt độ trực tràng khoảng 0,65oC Nhiệt độ ngoại vi Là nhiệt độ da tổ chức da, gọi nhiệt độ phần vỏ thể Nhiệt độ thay đổi theo vị trí thể theo nhiệt độ mơi trường Ở nhiệt độ phòng (24-25οC), nhiệt độ da vùng đầu, ngực, bụng 35oC; vùng cánh tay cẳng chân 31oC; vùng bàn tay, bàn chân 29oC 87 Các yếu tố ảnh hưởng đến thân nhiệt 3.1 Vận Có thể làm tăng nhiệt độ trung tâm lên 2oC Nhiệt độ trực tràng lên đến 38,5-40oC lao động thể lực nặng, lên đến 41oC vận mức kéo dài 3.2 Nhịp sinh học (nhịp ngày đêm) Thân nhiệt giảm tối thiểu vào buổi đêm ngủ tăng nhẹ vào sáng sớm Thân nhiệt đạt tối đa vào buổi chiều Mức biến đổi nhiệt độ ngày khoảng 1oC 3.3 Chu kỳ kinh nguyệt thai kỳ Thân nhiệt sau ngày rụng trứng tăng trước ngày rụng trứng khoảng 0,30,5οC Những tháng cuối thai kỳ, thân 88 nhiệt tăng thêm 0,5-0,8οC 3.4 Tuổi Trẻ em thường có thân nhiệt cao người lớn tăng hoạt động vật lý lẫn chuyển hoá Trẻ sinh non, trẻ sơ sinh người già có thân nhiệt khơng ổn định 89 3.5 Bệnh lý Tăng thân nhiệt gặp nhiễm trùng, cường giáp u tuyến thượng thận Giảm thân nhiệt gặp bệnh tả thể giá lạnh suy giáp III Quá trình sinh nhiệt Nhiệt sản phẩm phụ chuyển hố Có loại sinh nhiệt sau : - Chuyển hoá sở tế bào - Chuyển hoá tăng thêm co cơ, bao gồm run - Chuyển hoá tăng thêm tác dụng thyroxin (và hormone tăng trưởng testosterone) tế bào - Chuyển hoá tăng thêm hiệu epinephrine, norepinephrine kích thích giao cảm tế bào - Chuyển hố tăng thêm tăng nhiệt độ tế bào Như vậy, q trình sinh nhiệt q trình hố học IV Quá trình thải nhiệt 90 Hầu hết lượng nhiệt sinh thể tạo thành từ quan sâu gan, não, tim (khi có vận cơ) Rồi nhiệt vận chuyển đến da nơi thải nhiệt vào mơi trường xung quanh Q trình thải nhiệt trình vật lý Cấu trúc thể thuận lợi với chức điều nhiệt 1.1 Lớp cách nhiệt Bao gồm da tổ chức da, mỡ chất cách nhiệt tốt độ dẫn nhiệt 1/3 tổ chức khác Lợi điểm lớp cách nhiệt giúp trì nhiệt độ trung tâm nhiệt độ da bị xuống thấp theo nhiệt độ mơi trường 1.2 Dòng máu mang nhiệt từ phần lõi đến da Có nhiều mạch máu xuyên qua lớp cách nhiệt phân chia chằng chịt sát mặt da Đặc biệt quan trọng búi tĩnh mạch dày đặc da Các cấu trúc mạch có khả thay đổi lưu lượng máu lớn Từ chỗ khơng để máu chảy qua đến mức cho qua 30% lưu lượng tim Lưu lượng 91 dòng máu chịu điều khiển hệ thần kinh giao cảm Các phương thức thải nhiệt da 2.1 Bức xạ nhiệt Sự nhiệt xạ nhiệt dạng tia hồng ngoại, thuộc loại sóng điện từ Một người khơng mặc áo quần, nhiệt độ phịng, có lượng nhiệt cách xạ chiếm 60% 2.2 Dẫn nhiệt trực tiếp Là truyền nhiệt từ da sang vật tiếp xúc có nhiệt độ thấp ghế, giường, nhà Sự nhiệt cách chiếm 3% nhiệt độ phòng 2.3 Dẫn nhiệt đối lưu Là truyền nhiệt đối lưu từ thể sang không khí Ở nhiệt độ phịng, nhiệt vào khơng khí đối lưu chiếm 15% 2.4 Bay nước Bay phương thức thải nhiệt đặc biệt ích lợi cho thể nhiệt độ môi trường cao nhiệt độ da Một gram nước bay mặt da lấy 0,58 kcal nhiệt Phương 92 thức bay giúp thải 22% lượng nhiệt điều kiện nhiệt độ phịng Cơ thể có loại bay nước : - Bay không cảm thấy : Đó bay qua da bề mặt hô hấp, khoảng 450-700 ml/ngày Sự bay khơng thể kiểm sốt hệ thống điều nhiệt - Bay mồ : Trong điều kiện nóng vận mạnh, tuyến mồ hôi tiết nhiều mồ hôi Mồ hôi sau tiết phải bay có tác dụng chống nóng Vì vậy, điều kiện khí hậu nóng, độ ẩm cao khó chịu Trong điều kiện nóng, mồ tiết 1,5 lít/giờ Sự bay mồ có lợi làm thải nhiệt nhanh làm cho thể nước muối V Cơ chế điều nhiệt Nhiệt độ thể điều hoà chế feedback thần kinh Khái niệm điểm chuẩn (set-point) Điều hồ thân nhiệt q trình thể điều chỉnh, cân đối cường độ sinh nhiệt thải nhiệt cho nhiệt 93 độ trung tâm trì gần điểm chuẩn 37oC Khi nhiệt độ thể tăng cao mức này, tốc độ thải nhiệt cao sinh nhiệt để đưa thân nhiệt trở 37oC Ngược lại, thân nhiệt giảm điểm chuẩn, tốc độ sinh nhiệt cao thải nhiệt Các nơ-ron vùng trước chéo thị giác-dưới đồi trước Vùng trước chéo thị giác-dưới đồi trước có nhiều nơ-ron nhạy cảm nóng nơ- ron nhạy cảm lạnh Những nơ-ron có chức cảm biến nhiệt để kiểm soát thân nhiệt Khi vùng bị kích thích nóng gây tăng tiết mồ hôi giãn mạch da giúp chống nóng, đồng thời q trình sinh nhiệt bị ức chế Vì vậy, xem trung tâm điều nhiệt Các receptor nhiệt da tổ chức Các receptor nhiệt da bao gồm receptor nhận cảm lạnh nóng, receptor nhận cảm lạnh nhiều gấp 10 lần Các receptor nhiệt cịn tìm thấy tổ chức bên thể tuỷ sống, khoang bụng quanh tĩnh 94 mạch lớn Nó phát lạnh chủ yếu Tuy nhiên khác với receptor da, tiếp xúc với nhiệt độ trung tâm nhiệt độ ngoại vi Vùng đồi sau - Tích hợp tín hiệu Các tín hiệu nhận cảm nhiệt ngoại biên tham gia điều nhiệt chủ yếu thông qua vùng đồi Vùng mà tín hiệu kích thích nằm hai bên rìa vùng đồi sau Các tín hiệu nhiệt trung ương từ vùng trước chéo thị giác-dưới đồi trước truyền vùng đồi sau Tại đây, tất tín hiệu nhận cảm nhiệt tổng hợp lại để kiểm soát trình sinh nhiệt giữ nhiệt thể giúp điều hoà thân nhiệt Các chế đáp ứng Khi trung tâm điều nhiệt vùng đồi phát thân nhiệt nóng lạnh, điều khiển q trình sinh nhiệt thải nhiệt cho thích hợp 5.1 Cơ chế chống nóng - Giãn mạch da : Có thể xảy nhiều vùng 95 thể làm da đỏ ửng Giãn mạch xảy ức chế trung tâm giao cảm (gây co mạch) vùng đồi sau - Bay mồ hôi : Khi nhiệt độ thể cao 37oC, tốc độ thải nhiệt bay mồ hôi tăng nhanh Sự tiết mồ hôi điều khiển thần kinh giao cảm (nơ-ron giao cảm tiết acetylcholine thay norepinephrine) 96 - Giảm sinh nhiệt : Ức chế run sinh nhiệt hoá học 5.2 Cơ chế chống lạnh - Co mạch da : Do trung tâm giao cảm vùng đồi sau bị kích thích Co mạch có tác dụng giảm mức mang nhiệt từ trung tâm thể da nên giảm thải nhiệt - Phản xạ dựng lơng : Kích thích giao cảm gây nên phản xạ dựng lơng có giá trị chống lạnh lồi thú Con người khơng thể dựng lơng lạnh có tượng sởn da gà Hiện tượng khơng có giá trị chống lạnh, vết tích phản xạ dựng lơng - Tăng sinh nhiệt : + Run : điều khiển trung tâm run nằm phần sau vùng đồi Bình thường bị ức chế tín hiệu từ vùng trước chéo thị giác-dưới đồi trước trở nên hoạt động nhận tín hiệu lạnh từ da tuỷ sống + Sinh nhiệt hoá học tác dụng giao cảm : kích thích giao cảm norepinephrine epinephrine máu làm tăng tốc độ chuyển 97 hoá tế bào Đó sinh nhiệt hố học, xảy tác dụng khử song hành q trình phosphoryl hố-oxy hố, kết tạo nhiệt mà khơng hình thành ATP Sự sinh nhiệt hố học cịn liên quan chặt chẽ với loại mỡ nâu chịu chi phối thần kinh giao cảm + Sinh nhiệt hoá học tăng tiết thyroxine : thyroxine làm tăng sinh nhiệt hoá học tăng chuyển hoá tế bào Trong thực nghiệm, người ta nhận thấy tăng chuyển hoá không xảy mà phải cần vài tuần để tuyến giáp phì đại tiết nồng độ thyroxine thích ứng Sự đáp ứng tuyến giáp lạnh người chưa biết rõ Tuy nhiên, người vùng địa cực có chuyển hố cao bất thường VI Một số rối loạn thân nhiệt Sốt Sốt trạng thái tăng thân nhiệt xảy điểm chuẩn bị nâng lên cao bình thường Khi đó, đáp ứng tăng thân nhiệt xuất đưa thân nhiệt tăng lên điểm chuẩn gây nên sốt Chất gây sốt ngoại sinh bao gồm sản phẩm giáng 98 hoá, độc tố vi khuẩn toàn vi sinh vật Chất gây sốt nội sinh cytokin tiết từ bạch cầu mono, đại thực bào, bạch cầu hạt trung tính, bạch cầu lympho Các chất gây sốt nội sinh thường tiết tế bào thực bào nhận diện chất gây sốt ngoại sinh Chất gây sốt nội sinh thường gặp interleukin-1 Interleukin-1 thúc đẩy nơron vùng đồi tiết prostaglandin E2, chất tác động làm tăng điểm chuẩn vùng đồi Bản thân nội độc tố vi khuẩn trực tiếp gây tăng tạo prostaglandin E2 vùng đồi Khi bắt đầu sốt có biểu ớn lạnh, co mạch, run Khi hết sốt giãn mạch, mồ Say nóng Là tình trạng tăng thân nhiệt nhiệt độ môi trường cao, vượt q khả thải nhiệt Nếu mơi trường khơng khí khơ có gió đối lưu thải nhiệt bay cịn thuận lợi Nếu độ ẩm 100% với nhiệt độ khơng khí 34oC làm tăng thân nhiệt Khi bị say nóng, thân nhiệt lên đến 40,5-42oC Triệu 99 chứng hoa mắt, choáng váng, da nóng đỏ, mê sảng bất tỉnh Nặng có thêm sốc tuần hồn Say nắng dạng say nóng có thêm tia xạ mặt trời 10 Sự tiếp xúc thể với môi trường cực lạnh Một người bị rơi vào nước có băng vịng 2030 phút chết rung thất, ngừng tim Khi đó, thân nhiệt giảm xuống 25oC Khi thân nhiệt giảm xuống 34oC khả điều nhiệt vùng đồi bị suy yếu thân nhiệt 29oC khả bị hoàn toàn Đầu tiên, nạn nhân buồn ngủ sau mê - Lạnh cóng : phần thân thể phơi lạnh bị đơng lại gọi lạnh cóng, hay gặp dái tai, đầu ngón tay, chân Có thể đưa đến tổn thương vĩnh viễn hoại tử - Giãn mạch lạnh : nhiệt độ tổ chức giảm xuống mức gây đơng, mạch máu giãn biểu đỏ da Hiện tượng giúp bảo vệ khỏi bị lạnh cóng ...84 giáo trình sinh lý học tế bào - CHƯƠN G5 SINH LÝ HỌC ĐIỀU HOÀ THÂN NHIỆT I Đại cương Người thuộc loại động vật nhiệt Chúng ta thường điều hoà nhiệt độ trung tâm thể khoảng... cường độ sinh nhiệt thải nhiệt cho nhiệt 93 độ trung tâm trì gần điểm chuẩn 37oC Khi nhiệt độ thể tăng cao mức này, tốc độ thải nhiệt cao sinh nhiệt để đưa thân nhiệt trở 37oC Ngược lại, thân nhiệt. .. có lợi làm thải nhiệt nhanh làm cho thể nước muối V Cơ chế điều nhiệt Nhiệt độ thể điều hoà chế feedback thần kinh Khái niệm điểm chuẩn (set-point) Điều hoà thân nhiệt trình thể điều chỉnh, cân