Dr. Pınar Ergenoğlu'nun Başkent Üniversitesi Adana Uygulama ve Araştırma Merkezi'nde yapılan Doğu Akdeniz Yoğun Bakım Toplantıları'nda (DAYOBA) sunduğu Termoregülasyon Fizyolojisi başlıklı sunum
Termoregülasyon Mekanizmaları ve Fizyolojisi - Yrd. Doç. Dr. Pınar Ergenoğlu
1.
2. ISI
• Sıcaklıkları farklı maddeler arasında alınıp verilen enerji
• Bir maddenin ısısı direkt olarak herhangi bir aletle ölçülemez
• Sadece maddelerin birbirine aktardığı ısı ölçülebilir
Kalorimetre kabı
Birim: joule (j) ve kalori (cal)
1 kalori = 4,18 joule
3. • Bir maddeyi oluşturan moleküllerden birinin ortalama kinetik
enerjisini ifade eden değer
• Sıcaklık enerji değildir
• Enerjinin mikroskobik düzeydeki statik hali
• Noktasal bir özellik
• Termometre
• Birimi Celsius (C) Fahrenheit (F) veya Kelvin (K)
SICAKLIK
4. • Omurgasızlar
• Genellikle vücut sıcaklıklarını ayarlayamazlar
• Çevrenin insafına kalırlar
• Omurgalılar
• Isı üretim ve kaybını ayarlayarak vücut sıcaklığını koruyan
mekanizmalar
SICAKLIK REGÜLASYONU
5. • Poikiloterm (Ektoderm-Soğukkanlı)
Sürüngenler, amfibiler ve balıklarda ayar mekanizmaları ilkel
Vücut sıcaklıkları geniş bir aralıkta dalgalanır
Relatif değişken
Davranışsal mekanizmalar
• Homeoterm (Endoderm-Sıcakkanlı)
Kuşlar ve memeliler
Çevre sıcaklığından bağımsız olarak vücut sıcaklığı sabit
Fizyolojik mekanizmalar
SICAKLIK REGÜLASYONU
6. • Hibernatik (kış uykusuna yatan)
Uyanık iken homeotermik
Kış uykusu sırasında vücut sıcaklıkları düşer
Beyaz-kahverengi yağ dokusu
SICAKLIK REGÜLASYONU
7. • İç (core) sıcaklık
Isı kaybı ve ısı kazancı arasındaki dengenin sonucu olan
dinamik bir eşitlik
• Ortalama vücut sıcaklığı
Cilt ve iç sıcaklıklarının ortalaması
Çıplak bir kişi kuru havada 13 ile 54 °C arasındaki sıcaklığa
maruz kalsa bile vücudun iç sıcaklığı ±0,6 °C içinde hemen
hemen sabit kalır
TERMAL DENGE
8. • Sabah ölçülen ağız içi sıcaklık 36.7±0.2 °C
• Ekstremiteler vücudun diğer bölümlerinden
daha soğuk
• Skrotumun sıcaklığı 32 °C'de sabit
• Rektal sıcaklık iç sıcaklığın göstergesi
Çevre sıcaklığından en az etkilenir
• Ağız içi sıcaklık rektal sıcaklığa göre normalde
0.5 °C daha düşük
NORMAL VÜCUT SICAKLIĞI
9. • Normal vücut iç sıcaklığı 0.5-0.7 °C arasında sirkadiyan dalgalanma
• En düşük sıcaklık sabah; 04-06
• En yüksek sıcaklık ise akşamüstü; 18-20
NORMAL VÜCUT SICAKLIĞI
10. • Sıcaklık ayar merkezi anterior hipotalamusun preoptik alanındadır
• Bu merkez bir termostat gibi işlev görür
• Hipotalamus ve diğer beyin alanlarından efektörlere çıktılar:
Sempatik sinirler ile
Ter bezleri
Cilt arteriolleri
Adrenal medulla
Motor nöronlar ile iskelet kasları aracılığıyla
HİPOTALAMUSUN ROLÜ
11.
12.
13. • Termoregülasyon merkezi ısı kaybı ve ısı yükseltici
merkezlerinin birleşmesinden oluşur
• Hipotalamus cilt ve iç (core) termoreseptörlerden inputlar
alır
Isı kaybı merkezinin stimülasyonu
Kutenöz vazodilatasyon
Terleme
Isı yükseltici merkezin stimülasyonu
Kutenöz vazokonstrüksiyon
Erektör pili kas kontraksiyonu
Titreme termogenezis (gerekli ise)
Titremesiz termogenezis (TH ve BMH)
Davranışsal termoregülasyon
Güneşten kaçma, kalın giysileri çıkarma
HİPOTALAMUSUN ROLÜ
14. • Soğukla indüklenen titreme kas aktivitesi ile ilişkili
olmayan ısı üretiminde artış
Soğuk maruziyeti
Sempatik sistem aktivasyonu
Epinefrinin adrenal sekresyonunda artış
Kahverengi yağ dokusundan ısı üretimi
Sadece infantlarda ???
TİTREME OLMAYAN (NON-SHIVERING)
TERMOGENEZİS
15.
16. • Uncoupling protein 1 (UCP-1) BAT için belirteç
Elektron transport zincirinde çözülür
Isı üretimi
• Soğukla indüklenen insan BAT
Boyun
Akromiyoklavikuler
Supraklaviküler
Aksiller
Paraaortik
Paravertebral
Perirenal
17. • Adaptif termogenez
Soğuğa maruziyette core ısıyı korumak için
homeotermik organizmaların enerji tüketim hızını
arttırdığı kompleks ve koordine cevaplar
Afferent kol: Termoreseptörler ve immünolojik
sinyaller
Efferent kol:
Sempatik sinir sistemi-BAT
β-3 adrenerjik reseptörler-BAT
UCP-1 aktivasyon ve transkripsiyonu
ATP sentezi
Oksidatif fosforilasyon
Isı üretimi
18.
19.
20. • Fibroblast Growth Factor -21
Üretim yeri karaciğer
Adipoz doku major hedef
Beyaz ve kahverengi
NE soğukla indüklenen BAT’ın termojenik aktivasyonunun
ana mediatörü
FGF-21 gen ekspresyonu indüksiyonu
Kahverengi adipositlerden FGF-21 salınımı
İnsanlarda orta derecede soğuğa maruziyetle dolaşımdaki FGF-21
seviyelerinde artış
21. • FGF-21 in metabolik faydaları
Beyaz adipositlerin kahverengileşmesi
Bej adipositler
Isı ve diyet bağımlı bir süreç
• SONUÇ TİTREME OLMAYANTERMOGENEZ
22. • Kas aktivitesindeki değişiklikler ısı üretimi için sıcaklık
regülasyonunda major kontrolü oluşturur
• Core vücut sıcaklığında düşme
Asenkron ve istemsiz
Titreme için primer motor merkez olan hipotalamik nukleus
(posterior nukleus) tarafından başlatılır
Hipotalamustaki ısı merkezi preoptik nukleus ile
inhibisyon
Cilt ve spinal korddan soğuk sinyalleri
TİTREME OLAN (SHIVERING)
TERMOGENEZİS
25. Radyasyonla ısı kaybı
• Temas halinde olmayan farklı sıcaklıktaki iki nesne arasında
kızılötesi elektromanyetik yayılma ile ısının birinden diğerine
iletilmesi
• Kaybedilen ısı miktarı %60
SICAKTA TERMOREGÜLASYON
26. Kondüksiyonla ısı kaybı
• Isı vücut yüzeyinden doğrudan temas yoluyla gaz su ya da katı
bir cisime iletilir
• Kaybedilen ısı miktarı %3
• Aktarılan ısı miktarı temas halinde bulunan nesneler
arasındaki sıcaklık farkı ile doğru orantılı
Termal gradiyent
SICAKTA TERMOREGÜLASYON
27. Konveksiyonla ısı kaybı
• Isının vücuttan hava (veya su) akımları yoluyla kaybedilmesi
• Kaybedilen ısı miktarı %15
SICAKTA TERMOREGÜLASYON
28. Evoporasyonla ısı kaybı
• Deri ısısı çevre ısısından yüksekse
Radyasyon ve kondüksiyon ile ısı kaybı
• Çevre ısısı daha yüksek olduğunda
Vücuttan ısı kaybı için tek yol buharlaşma
Suyun terleme ile veya solunum yollarından buharlaşması
YÜKSEK ÇEVRE SICAKLIĞINDA ISI
KAYBI
29. • Cilt yüzeyinden terle buharlaşma:
Çevreyle temas halinde olan yüzey alanı
Çevre havanın ısı ve nem oranı
Vücut çevresindeki konnektif hava akımları ile ilişkili
• Major faktör rölatif nem
Rölatif nem yükseldiğinde terleme engellenir
YÜKSEK NEMDE ISI KAYBI
30. • Hava hapsi
Derinin üzerindeki giysilerin
kıvrımları arasında tutulan
hava tabakasının kalınlığında
artış
• Vücuttan kondüksiyon ve
konveksiyonla ısı kaybının
azaltılması
GİYSİLER - VÜCUT SICAKLIĞI - SOĞUK
31. • İnce giysiler
Yeterli hava hareketi
Evoporasyon
• Açık renk giysiler
Radyant enerjiyi
daha çok yansıtma
GİYSİLER - VÜCUT SICAKLIĞI - SICAK
32. • Dolaşım
• Yüzeyel arterler ve venler
• Arteriovenöz anastamozlar
Sempatik sistem kontrolü
ISI DAĞITMA MEKANİZMALARININ
ENTEGRASYONU
33. • Derin venler ekstremiteleri besleyen
arterler ile yan yana seyreder
• Isının ekstremitelerde sıcak arteriyel
kandan ekstremitelerden soğuk
venöz kana geçişi
Ters akım değişimi
ISI DAĞITMA MEKANİZMALARININ
ENTEGRASYONU
34. • Deri sıcaklığında düşme Terleme ayar noktasında yükselme
• Deri sıcaklığında yükselme Daha düşük sıcaklıkta terleme
35. • Cilt sıcaklığında düşme Titreme ayar noktasında düşme
• Hipotalamustaki merkezlerin titreme eşiğine getirilmesi
• Cilt soğukken ısı yapımını artırma etkisi iç sıcaklığın korunması
36. • Özelleşmiş sinir hücreleridir
• Sıcaklıktaki değişiklikleri saptarlar
• TRP (transient receptor potential)
Serbest sinir uçlarında bir grup iyon kanalı proteinleri
Farklı sıcaklık eşiklerinde aktivasyon
TERMORESEPTÖRLER - TRP
39. • Deri (Periferik) termoreseptörler
Soğuğa duyarlı termoreseptörler
Sayı (x10) ve iletim hızları daha yüksek
Soğuk reseptörleri dermisin içinde daha derinde yerleşimli
Sensitivite 10-40 °C, pik 23-28°C
Sıcağa duyarlı termoreseptörler
Cilt yüzeyine daha yakın
Sensitivite 30-45°C
>45°C alert
• İç (Core) termoreseptörler
Hipotalamus
TERMORESEPTÖRLER - TRP
40.
41.
42. Isı Üretimi Isı Kaybı
• Radyasyon
• Kondüksiyon
• Konveksiyon
• Evoporasyon
• Bazal metabolizma
• Kas aktivitesi
Titreme
• Tiroksin ve Epinefrin
Metabolik hız
üzerine
stimülan etki
• Sıcaklığın hücreler
üzerine etkisi
VÜCUT SICAKLIĞININ DÜZENLENMESİ