Mechanizm regulacji temperatury ciała

Pomiar temperatury jest podstawowym parametrem oceny stanu pacjenta. Podstawowa temperatura ciała jest to najniższa temperatura osiągana przez ciało podczas odpoczynku (zwykle w czasie snu). Mierzona jest bezpośrednio po przebudzeniu i przed jakąkolwiek aktywnością fizyczną.

Temperaturę ciała w większości krajów mierzy się w ustach, ale w Polsce mierzona jest powszechnie pod pachą. Prawidłowy wynik mieści się w przedziale 36,4–37,0°C. Mierzona o tej samej porze w kolejnych dniach może różnić się do 0,5°C. Temperatura ciała zależy od wieku, płci i rytmu okołodobowego. Wieczorem jest wyższa niż rano, u kobiet zmienia się w zależności od fazy cyklu menstruacyjnego. Na temperaturę ciała wpływają także czynniki zewnętrzne, takie jak: temperatura otoczenia, stres, wysiłek fizyczny, głód, zmęczenie, gorąca lub zimna kąpiel. U małych dzieci wzrost temperatury może być następstwem przegrzania i krzyku. Temperatura ciała może zmieniać się także zależnie od pór roku i stref klimatycznych. Temperatura mierzona w naturalnych otworach ciała (usta, ucho, odbyt, pochwa) jest wyższa niż na powierzchni ciała. Temperatura w odbycie jest najwyższa, a pod pachą najniższa.

Stabilność temperatury ciała, czyli zdolność utrzymywania względnie stałej temperatury wewnętrznej nago w temperaturze otoczenia 12–60°C (suche powietrze) jest możliwa dzięki zrównoważeniu procesów prowadzących do gromadzenia się ciepła w organizmie z procesami jego utraty, czyli przechodzenia do otoczenia.

W organizmie człowieka ciepło wytwarza się stale w toku procesów przemiany materii w komórkach, a szczególnie duże ilości powstają podczas pracy mięśni i drżenia mięśniowego, czyli dreszczy. Organizm może też wchłaniać ciepło z zewnętrz. Wytworzone ciepło organizm może zatrzymywać, albo oddawać do otoczenia. Zatrzymywanie ciepła jest możliwe dzięki skurczowi naczyń krwionośnych skóry, wskutek czego ogrzana krew krąży głównie w głębiej położonych naczyniach krwionośnych, nie kontaktując się z chłodniejszymi, płycej położonymi warstwami ciała. Również odpowiednie formy zachowania, jak kulenie się (co zmniejsza powierzchnię ciała), chowanie się przed zimnem i stosowanie ciepłej odzieży sprzyjają zatrzymywaniu ciepła. U zwierząt istotne znaczenie ma tzw. piloerekcja, czyli nastroszenie sierści. Odpowiednikiem jej u człowieka jest tzw. gęsia skórka, pojawiająca się pod wpływem zimna, nie mająca jednak znaczenia fizjologicznego.

Mechanizmy utraty ciepła włączają się wtedy, gdy organizmowi grozi przegrzanie, na przykład podczas wysiłku fizycznego w gorącym otoczeniu.

Utrata ciepła odbywa się poprzez:

• przewodzenie,
• konwekcję,
• promieniowanie,
• parowanie.

Drogą przewodzenia ciepło przenika z organizmu do otaczającego powietrza lub wody, jak na przykład podczas kąpieli. Rozszerzają się wówczas naczynia krwionośne skóry, wskutek czego ogrzana krew styka się z chłodniejszymi, powierzchownymi warstwami ciała. Konwekcja polega na przesuwaniu się ogrzanych warstw powietrza i wchodzeniu na ich miejsce warstw chłodniejszych. Utrata ciepła przez promieniowanie polega na oddawaniu ciepła jakiemuś zimnemu przedmiotowi znajdującemu się w pewnym oddaleniu od ciała, np. zimnej ścianie. Największe znaczenie ma utrata ciepła drogą parowania, czyli wydzielanie potu przez gruczoły potowe na powierzchni skóry. Jest to mechanizm najbardziej efektywny, polegający na oddawaniu ciepła drogą parowania wody, a ponadto prowadzący do ochłodzenia ciała nawet przy jego temperaturze wyższej od temperatury otoczenia, pod warunkiem, że otoczeniem tym jest suche powietrze.

Mechanizmy zatrzymywania ciepła są uruchamiane wówczas, gdy organizmowi grozi obniżenie temperatury ciała, np. w czasie przebywania w niskiej temperaturze. Jeśli działanie tych mechanizmów jest niewystarczające, następuje zwiększenie wytwarzania ciepła, np. przez wzrost aktywności ruchowej lub wskutek drżenia mięśniowego.

Organizm wykrywa zmiany temperatury otoczenia i temperatury wewnętrznej dzięki termoreceptorom znajdującym się w różnych obszarach ciała. Ważnym obszarem termorecepcyjnym jest skóra, zawierająca receptory ciepła i zimna. Termoreceptory (termodetektory) znajdują się też w rdzeniu kręgowym i w podwzgórzu. Wykrywają one temperaturę krwi dopływającej do ośrodkowego układu nerwowego.

Najważniejszą rolę w systemie regulacji temperatury ciała pełni podwzgórze. Znajdują się tu dwa ośrodki termoregulacyjne – ośrodek utraty ciepła zlokalizowany w przedniej części podwzgórza oraz ośrodek wytwarzania i zachowania ciepła mieszczący się w tylnej części. Ośrodek wytwarzania i zachowania ciepła jest stale hamowany przez ośrodek utraty ciepła. Hamowanie to zwiększa się, gdy organizmowi grozi przegrzanie, zaś zmniejsza się w warunkach ochłodzenia. W procesie utrzymywania stałej temperatury ciała podwzgórze współdziała z ośrodkami termoregulacyjnymi rdzenia kręgowego. Ośrodki te wykrywają jednak zmiany temperatury wynoszące dopiero ok. 1°C, podczas gdy podwzgórze wykrywa zmiany rzędu 0,1°C.

Utrzymywanie stałej temperatury ciała jest korzystne dla różnych enzymów sterujących przebiegiem reakcji metabolicznych. Ochłodzenie i przegrzanie mogą być szkodliwe dla organizmu, a szczególnie niebezpieczny jest wzrost temperatury powyżej 42°C, ponieważ wówczas rozpoczyna się proces niszczenia struktury komórek nerwowych i uszkadzania funkcji mózgu. Dłuższe przebywanie w obniżonej temperaturze otoczenia usprawnia mechanizmy sprzyjające zatrzymywaniu ciepła w organizmie, przebywanie natomiast w wysokiej temperaturze – sprzyja utracie ciepła. Procesy te nazywa się odpowiednio – aklimatyzacją do zimna i aklimatyzacją do gorąca.

Wskutek działania różnego rodzaju czynników bakteryjnych, wirusowych, toksyn itp. może dochodzić do zakłócenia funkcjonowania ośrodkowych mechanizmów termoregulacyjnych i do gorączki. Z tego względu podwyższona temperatura ciała jest ważnym objawem rozpoznawczym wielu chorób.

Hipertermia

Hipertermia powstaje wówczas, gdy ilość ciepła wytwarzanego w organizmie lub pobieranego z zewnątrz przekracza możliwości jego utraty. Krańcową postacią hipertermii jest udar cieplny, podczas którego temperatura wewnętrzna ciała zaczyna szybko narastać, a po przekroczeniu wartości 42°C–43°C dochodzi do wstrząsu i śmierci organizmu. Występuje on szczególnie często wówczas, gdy zwiększone obciążenie cieplne skojarzone jest z odwodnieniem, np. podczas wykonywania ciężkiej pracy fizycznej w otoczeniu o wysokiej temperaturze, bez możliwości uzupełniania wody i elektrolitów utraconych z potem. Na skutek nadmiernego wzrostu temperatury dochodzi wówczas do zaburzenia funkcji ośrodka termoregulacji, wydzielanie potu zostaje zahamowane, a skóra staje się gorąca i sucha. Udar cieplny prowadzi też do zaburzeń regulacji ciśnienia tętniczego i oddychania.

Gorączka

Jest wynikiem zaburzeń regulacji temperatury spowodowanych obecnością substancji gorączkotwórczych (pirogenów), które zmieniają funkcje ośrodka termoregulacji. Pirogeny powodują przesunięcie poziomu nastawienia (set point) temperatury wewnętrznej, w wyniku czego prawidłowa temperatura ciała zaczyna być odbierana jako zbyt niska. Dochodzi wówczas do aktywacji mechanizmów chroniących przed hipotermią (wzmożona produkcja ciepła, skurcz naczyń skóry). Przyczyną powstania gorączki jest pojawienie się w organizmie pirogenów egzogennych, którymi są na przykład rozmaite toksyny i substancje wytwarzane przez bakterie i wirusy. Pod ich wpływem dochodzi do wytworzenia pirogenów endogennych – polipeptydów. Synteza pirogenów endogennych jest także zwiększona pod wpływem cytokin, sterydów androgennych i kwasów żółciowych. Do pirogenów endogennych zalicza się interleukinę1, czynnik nekrotyczny guzów (TNF), limfotoksynę i interferon α. Są one wytwarzane głównie przez makrofagi, leukocyty obojętnochłonne i limfocyty. Pirogeny endogenne drogą krwi przedostają się do OUN przez miejsca pozbawione bariery krew-mózg. Pod ich wpływem w podwzgórzu powstaje prostaglandyna E2, która przestawia poziom regulacji temperatury w tej strukturze. Umiarkowana gorączka pobudza reakcje odpornościowe i hamuje rozwój mikroorganizmów. Po ustąpieniu działania pirogenów temperatura zaczyna być regulowana na właściwym poziomie, a nadmiar ciepła zostaje usunięty z organizmu na drodze rozszerzenia naczyń krwionośnych (przewodzenie i promieniowanie) oraz pocenia.

Hipotermia

Hipotermią nazywane jest obniżenie temperatury wewnętrznej poniżej 35°C. Pojawia się ona wówczas, gdy wytwarzanie ciepła nie nadąża za jego utratą – najczęściej podczas przybywania przez dłuższy czas w zimnej wodzie. W łagodnej hipotermii występuje intensywne drżenie mięśni, apatia, dezorientacja, a czasami euforia. Obniżeniu temperatury poniżej 34°C towarzyszy bradykardia, utrata przytomności, zaburzenia rytmu serca. Dalsze obniżenie temperatury do 30°C prowadzi natomiast do migotania przedsionków i komór serca, co jest przyczyną śmierci. U ludzi starszych często występuje hipotermia przypadkowa (accidental hypothermia). Jest ona spowodowana zaburzeniami odczuwania zimna, obniżeniem przemiany materii i upośledzeniem procesów odpowiedzialnych za zwiększenie produkcji ciepła i jego zatrzymywania w organizmie w otoczeniu o niskiej temperaturze. Taka hipotermia bywa przyczyną zgonów ludzi starszych w niekorzystnych warunkach klimatycznych. 

Autor: dr n. farm. Anna Gajos
Źródło: Świat farmacji, 01/2020