Pokaż menu

Ciepło, zimno…

Temperatura wnętrza ciała człowieka utrzymuje się na względnie stałym poziomie – średnio 37°C przy pomiarze w odbytnicy i podlega stosunkowo niewielkim wahaniom. W warunkach zdrowia temperatura ciała wzrasta podczas wysiłku fizycznego lub napięcia emocjonalnego, niekiedy nawet powyżej 39°C, obniża się natomiast w czasie snu lub dłuższego przebywania w niskiej temperaturze. Może wówczas wynosić ok. 36°C. 

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 zewnątrz.

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.

Utrata ciepła odbywa się poprzez przewodzenie i konwekcję, promieniowanie oraz 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. Mechanizmy utraty ciepła włączają się wtedy, gdy organizmowi grozi przegrzanie, na przykład podczas pracy w gorącym otoczeniu.

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, czyli termodetektory znajdują się też w rdzeniu kręgowym i w podwzgórzu. Wykrywają one temperaturę krwi dopływającej do ośrodkowego układu nerwowego.

Strukturą hierarchicznie najwyższą w systemie regulacji temperatury ciała jest 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 utraty ciepła spełnia potrójną rolę:

Ośrodek wytwarzania i zachowania ciepła natomiast:

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 ok. 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. Stąd 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 temp. 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. Hipertermia złośliwa występuje u niektórych, genetycznie podatnych osób podczas zabiegów chirurgicznych wykonywanych w znieczuleniu ogólnym. Dochodzi wówczas do nadmiernej produkcji ciepła w mięśniach szkieletowych, pobudzenia układu współczulnego, wzmożonego napięcia mięśni szkieletowych i do zaburzenia transportu przez błony komórkowe. Ponieważ podczas narkozy eliminacja ciepła jest utrudniona, temperatura może wzrosnąć w stopniu zagrażającym życiu.

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 rozmaite toksyny i substancje wytwarzane przez bakterie i wirusy. Pod ich wpływem dochodzi do wytworzenia pirogenów endogennych – polipeptydów. Synteza pirogenów endogennych jest także zwiększana 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. Natomiast nadmierna temperatura jest niebezpieczna dla organizmu, podobnie jak hipertermia złośliwa. 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 konserwację w organizmie w otoczeniu o niskiej temperaturze. Bywa ona przyczyną zgonów ludzi starszych w niekorzystnych warunkach klimatycznych.

Autor: dr n. farm Barbara Figura
Źródło: Świat Farmacji 01/2018

Luty 15, 2018 powrót