UMF CRAIOVA - FACULTATEA DE MEDICIN

DISCIPLINA DE FIZIOPATOLOGIE

FIZIOPATOLOGIA TERMOREGLARII

SUZANA DNOIU

TERMOREGLAREA HOMEOSTAZIA TERMICAHIPOTERMIA HIPERTERMIA

Scop: mentinerea temperaturii corpului la un nivel constant (set level) in jur de 370 C (cu variatii circadiene; circalunare). Noiunea de homeostazie a fost definit de Cannon, drept capacitatea animalelor superior organizate de a se menine cu caracteristicile lor morfologice i funcionale ntr-un mediu de via variabil.

temperaturi extreme n satul Verkhoyansk din Siberia s-au nregistrat unele dintre valorile cele mai sczute ale temperaturii, media pentru luna ianuarie fiind uneori de -520C (-620F) Temperaturi peste 490C (1200F) sunt, de obicei experimentate de nomazii din zonele deertice i semideertice din nordul i centrul Asiei. Chiar dac omul este expus la temperaturi extreme din zone arctice sau deertice, temperatura mediului su intern este ajustat foarte strict .

Funcie de temperatura corporal, animalele se grupeaz n: poikiloterme (cu snge rece) i homeoterme (cu snge cald).

La animalele poikiloterme, ca i la plante, producerea i pierderea de cldur nu sunt reglate. De aceea, temperatura corpului lor variaz funcie de cea a mediului nconjurtor. ntre homeoterme i poikiloterme se situeaz grupa animalelor hibernante, care n timpul iernii prezint o scdere a temperaturii corporale cu 5 - 100C, cu diminuarea metabolismului i a tuturor funciilor.

Hibernarea nu nseamn lipsa total a termoreglrii, ci adaptarea punctului homeotermic la un nivel mai cobort n timpul anotimpului rece.

Temperatura normal a corpului uman Cantitatea de cldur pe care o conine corpul uman, respectiv entalpia (H), este reflectat prin temperatura sa.

zon central (organele interne, respectiv: cord, plmni, viscere abdominale i creier) zona periferic (esuturi periferice i pile). un termometru msoar temperatura n zona cu care intr n echilibru termic, aadar locul n care este amplasat este foarte important

Temperatura periferic e msurat la

Transferul de cldur, temperatura central i periferic a corpului unei persoane fr haine n mediu rece respectiv, cald

suprafaa pielii, iar la nivelul minilor i picioarelor, tinde s se apropie de temperatura aerului din mediul ambiant, la o persoan dezbrcat Este cu cteva grade mai mic dect temperatura central. Membrele au un anumit gradient de temperatur, att n sens longitudinal, ct i n sens radial. Temperatura periferic a unei persoane dezbrcate, variaz funcie de statusul termic temperatura mediului ambiant. Att temperatura central, ct i cea periferic, sunt mai mici pentru o persoan care st dezbrcat ntr-un mediu cu o temperatur de 190C comparativ cu temperatura aceleiai persoane care st dezbrcat ntr-un mediu cu temperatura de 350C (fig). Temperatura pielii i extremitilor distale este dificil de evaluat. Ea poate fi estimat cel mai corect prin msurarea fluxului de radiaii infraroii, de la acest nivel, cu un radiometru. Temperatura central este mai constant n zona central a corpului i oarecum la nivelul extremitilor proximale (figura, stnga, marcat cu culoare roie). Oricum, temperatura central variaz i ea, cu cteva centigrade, ntre diferite regiuni, funcie de activitatea celular local. Creierul are un gradient radial de temperatur ntre centru i zona periferic. ntr-un anumit sens, temperatura sngelui venos amestecat reprezint temperatura esenial central.

TEMPERATURA RECTAL Valorile obinute la msurarea temperaturii rectale, la o persoan aflat n repaus, sunt cele mai apropiate de valorile reale ale temperaturii centrale. Msurarea trebuie, ns fcut corect, la distana standard de 10 15cm fa de anus. Temperatura rectal msurat la distane variabile de anus poate varia cu pn la un grad. Acest lucru se datoreaz influenelor esuturilor perianale. Temperatura rectal este influenat de temperatura membrelor inferioare, deoarece sngele venos din acestea este colectat n aceast zon i de temperatura din zona perianal, deoarece plexul venos perirectal comunic cu plexul venos cutanat din jurul regiunii anale. Aadar, temperatura rectal scade atunci cnd picioarele sunt reci sau crete n timpul unui efort fizic ce implic musculatura membrelor inferioare. Msurarea sublingual (oral) sau axilar a temperaturii, frecvent utilizat n practic, permite de asemenea estimarea temperaturii centrale, ns, la acest nivel valorile sunt adesea cu peste de un sfert de grad mai mici dect temperatura rectal.

TEMPERATURA CRANIAN (TIMPANIC I NAZAL) Rolul principal, n controlul temperaturii, l deine hipotalamusul anterior, care este intens vascularizat. In interiorul craniului, hipotalamusul este n legtur cu Poligonul lui Willis, care-l suplimenteaz cu snge i care se nchide spre sinusul cavernos ce-l dreneaz. Hipotalamusul iniiaz rspunsul de pierdere de cldur, atunci cnd este stimulat de creterea temperaturii. Membrana timpanic i interiorul cavitii nazale (regiunea etmoidal anterioar, zona sinusului sfenoid) sunt irigate cu snge din carotida intern, la fel ca i hipotalamusul. Din acest motiv, aceste zone craniene servesc drept substitut pentru msurarea inaccesibilei temperaturi hipotalamice.

Ingestia a 250 g de ghea, determin o scadere brutal a temperaturii nazale la o persoan nclzit, n timp ce modificrile temperaturii anale sunt mici i ntrziate (figura). Temperatura central cranial este mult Ingestia de ghea reduce temperatura unei persoane nclzite mai dinamic dect care se afl n repaus temperatura rectal. ntr-un mediu cu temperatura de 45oC

Calculul Temperaturii medii a corpului Tcorp = (0.7 Tcentral + 0.3 Tperiferic) unde temperatura medie periferic (Tperiferic) este estimat printr-o serie de determinri la nivelul pielii n zone diferite ale corpului. Aproximrile acestei ecuaii: 70% din temperatura corpului este central (Tcentral) iar contrabalana este temperatura periferic, ns aceasta variaz cu temperatura mediului. Stocul de energie caloric din corp poate fi calculat funcie de capacitatea lui caloric, (3.49 kJ/kg/oC), greutate (kg) i modificrile temperaturii medii a corpului pe o anumit perioad, conform ecuaiei: Hstocat (KJ/h) = 3.49 X Greutate corporal X (T2 - T1) Conform primei legi a termodinamicii, stocarea energiei calorice este egal cu schimburile energetice metabolice minus pierderile de cldur: H STOC = H METAB - (H RAD +H CON + H EVAP )

Transferul radiativ de cldur dinspre un obiect cald cu o temperatur cunoscut (Tob) spre o persoan dezbrcat poate fi calculat dac se cunoate i temperatura pielii acestuia (Tpiele): H RADIAIE = 0.5 A (Tpiele - Tob) unde: 0.5 este kJ min-1 m-2 K-1, A este suprafaa corporal a persoanei (care radiaz sau primete radiaii), iar Tob este temperatura obiectului cu care schimb energie. Aceast ecuaie este o aproximare a legii Stefan-Boltzmann, conform creia, cu ct temperatura unui obiect este mai mare, cu att el radiaz mai mult. Energia radiat de un obiect este proporional cu sfertul capacitii temperaturii sale Kelvin. Energia radiat de un obiect i primit de un corp uman este proporional cu diferena dintre temperatura obiectului i temperatura pielii sale. Aceasta datorit faptului c viaa uman implic gradieni de temperatur relativ mici. Evaporarea apei de pe suprafaa corpului duce la o pierdere de cldur de 2430 J g-1. Evaporarea unui volum mare de transpiraie (V transpiraie) implic o pierdere substanial de cldur prin energie de evaporare (J/min) conform ecuaiei: H EVAP (J min-1) = 2430 (J g-1) V transpiraie (g min-1). Modificrile n conducia clduri la periferie (conductana periferic) reflect modificrile de flux sanguin la nivelul pielii. Conductana poate fi calculat prin formula: Conductanaperiferic = Viteza Metabolic /(Tcentral - Tperif). Cldura pierdut de o persoan dezbrcat, aflat n repaus ntr-un mediu fr cureni de aer, prin convecie este dat de ecuaia: HCONV = 0.5 X (Tperiferic - Taer) n kJ per min. Aceast ecuaie reprezint o aproximare a legii lui Newton a rcirii, conform creia cldura uscat pierdut este proporional cu diferena de temperatur dintre corpul uman (Tperiferic ) i mediul nconjurtor.

FEBRA nivelul de setare este crescut si mecanismele termoreglatorii sunt responsabile de cresterea si mentinerea temperaturii la acest nivel

Corpul este n echilibru energetic caloric atunci cnd acumularea este egal cu zero. Oricum, temperatura central poate efectua schimburi prin fluxuri de energie caloric ntre centru i periferie, fr depozitare sau pierdere de energie caloric, la o activitate constant. Un pacient cu febr mare poate fi n stare de echilibru termic, dei are loc o producie mare de cldur, dac ambele temperaturi, central i periferic sunt constante i nu apare nici un flux intern de energie.

Diagrame de variaie a temperaturii centrale

Poikilotermele triesc cu un ritm al temperaturii dependent de variaiile temperaturii mediului peristatic, fr a avea un control autonomic al temperaturii. Ca urmare, temperatura lor central i periferic, precum i activitatea celular variaz n limite largi. Copiii prematuri, ca i reptilele, au snge rece. Aceti copii nu au termoreglare, ns capacitatea lor de producie a cldurii este de 5 10 ori, pe unitate de greutate, mai mare dect la aduli. Persoanele expuse anesteziei generale, alcoolului i unor anumite droguri i pierd capacitatea de termoreglare autonom.

a) Convecia - pierderea de cldur a corpului n fluidele ambiante (aer, ap).

nclzirea aerului n contact cu pielea i micrile active ale corpului genereaz cureni de aer n jurul corpului, care aduc noi straturi de aer rece pe suprafaa cutanat. Curenii de convecie sunt produi chiar n stare de imobilitate a corpului: aerul nclzit la suprafaa pielii se ridic, noi pturi de aer lundu-i locul. Prin convecie se pierde cldura i de pe suprafaa cilor respiratorii, n aerul expirat. Pierderea de cldur prin convecie reprezint aproximativ 12% din pierderea total de cldur a corpului. Pierderile de cldur cresc foarte mult n cursul expunerii organismului la cureni de aer rece. Cldura pierdut prin convecie se poate calcula dup ecuaia prezentat anterior. O persoan sntoas n costumaie sportiv stabilete un confort termic la o vitez metabolic de trei ori mai mare dect cea bazal (3 MET), atunci cnd temperatura ambiant este de 20oC, umiditatea de 50% i viteza curenilor de aer este de 0.5 m/s. Scufundarea n ap (aceasta avnd o conductan termic mare) ilustreaz cel mai bine importana fenomenelor de conducie i convecie n transferul de energie caloric. Costumul uscat special pentru scufundare, perfect izolat, exclude contactul apei cu pielea i nchide, n interiorul su, un strat de aer, a crui conductan este sczut. Costumul umed are un strat de ap n apropierea pielii. Aceasta ns nu circul, stabilete un echilibru termic cu pielea i prin alte straturi de aer, suprapuse peste cel de ap minimalizeaz pierderile conferind o izolaie foarte bun. Aerul este un slab conductor al cldurii i de aceea confer o bun izolare ns, la scufundarea la presiuni mari, stratul de aer este comprimat, ceea ce reduce proprietile izolatoare ale costumului umed.

Orice corp (cu temperatura mai mare de 00 K) emite radiaii electromagnetice, cu o frecven cu att mai mare, cu ct temperatura corpului este mai mare. Tegumentul uman emite radiaii electromagnetice cu frecvena situat n zona infraroie, sub form de fotoni. Prin radiaie, cldura organismului nu se pierde n aerul nconjurtor, ci este absorbit de obiectele solide din jur, cu o temperatur inferioar corpului uman. Majoritatea radiaiilor produse fiind infraroii, culoarea pielii nu influeneaz radiaia. Aadar, radiaia reprezint un transfer de energie ntre obiecte sub forma undelor electromagnetice (fotoni). Acestea includ radiaiile ultraviolete i vizibile (lumina solar) dinspre exterior i radiaiile infraroii sau radiaiile de cldur dinspre corp. Calculul transferului radiativ de cldur se poate realiza cu ajutorul ecuaiei menionate anterior. Cnd temperatura pielii (Tpiele) este mai mic dect temperatura obiectelor nconjurtoare, corpul ctig cldur prin radiaie. n timpul iernii, cldura poate fi pierdut de corp spre mediul rece de afar, prin radiaie prin fereastra de sticl, indiferent de temperatura din camer. Aceasta se ntmpl deoarece temperatura corpului este mai mare dect cea de afar.

b) Radiaia asigur cea mai mare parte a pierderii de cldur (55 - 60%).

c) Conducia reprezint pierderea cldurii prin tegumente, prin contactul direct al acestora cu un corp solid avnd temperatura inferioar.

mbrcmintea i nclmintea constituie un bun izolator termic, care reduce pierderea de cldur prin acest mecanism.

d) Evaporarea. Cnd temperatura mediului depete temperatura corpului, singurul mecanism eficient de termoliz este evaporarea. Evaporarea apei de pe suprafaa pielii se realizeaz prin absorbia unei cantiti nsemnate de cldur (cldur latent de vaporizare). La temperatura corpului, evaporarea unui litru de ap de pe suprafaa pielii absoarbe o cantitate de cldur de 580 kcal. La o temperatur de 10200C a aerului, cnd suprafaa corpului este uscat, deci n lipsa secreiei sudorale, se produce o evaporare fin imperceptibil a unei cantiti de aproximativ 500 ml de ap (perspiraie insensibil). De asemenea, prin saturarea cu vapori de ap a aerului expirat n 24h. se pierd nc 500 ml ap, rezultnd o deperdiie total de aproximativ 600 kcal./24h. Cantitatea de ap ce se evapor de pe tegument depinde de mrimea suprafeei de pe care se face vaporizarea, de temperatura pielii, de saturarea cu vapori de ap a aerului i de micrile acestuia. Umiditatea relativ de 40-60% a aerului asigur sub acest raport un confort optim. ntr-o atmosfer saturat complet cu vapori de ap, evaporarea nu se produce, sudoarea produs curge iroaie i nu particip efectiv la pierderea de cldur. n efortul fizic susinut, deoarece pierderea de cldur este foarte mare, i termogeneza va trebui intensificat. La un consum de O2 crescut de 5 ori fa de valorile bazale, 75% din cldur se cedeaz mediului prin evaporare. Un efort fizic intens, ntr-un mediu torid, duce la o secreie sudoral de 23 l./h. n timpul efortului fizic, cnd se produce o sudoraie abundent, nu se recomand ndeprtarea rapid a sudorii prin tergere, deoarece cantitatea respectiv de sudoare nu i mai atinge scopul termoreglator, nu mai poate ajuta meninerea constant a temperaturii centrale.

Rspunsul corpului la frig Vasoconstricia cutanat scade temperatura pielii i ca urmare, reduce pierderile de cldur, ce au loc prin fenomenele de convecie i conducie, datorate gradientului de temperatur dintre aceasta i mediul nconjurtor. Vasoconstricia cutanat direcioneaz fluxul de snge venos spre venele profunde prin intermediul venelor comunicante. Venele profunde sunt situate lng artere, motiv pentru care Schimbul de cldur contra-curent sngele venos primete o parte n mediu rece (stnga). din energia caloric a sngelui Sistemul venos superficial arterial prin aa numitul schimb elimin energie caloric n mediu de cldur n contracurent (vezi cald (dreapta) figura).

Frisonul este un rspuns reflex miogenic la frig (vezi febra set point superior), cu contracii asincrone sau simetrice, comandate de hipotalamus, via receptorii cutanai. Activitatea muchilor agoniti este contrabalansat de cea a antagonitilor i prin urmare, neefectundu-se lucru mecanic extern, toat energia este eliberat sub form de cldur. Producia de cldur este de asemenea crescut, prin activitatea tiroidei i prin eliberarea de catecolamine din medulosuprarenal.

Evoluia temperaturii musculare, rectale i a pielii n cursul efortului fizic

Lucrul mecanic extern, cum ar fi alergarea, este eficient n meninerea temperaturii corpului n condiii de frig. Frigul crete motivaia pentru exerciii de nclzire, demonstrnd astfel controlul voluntar cortical (feedforward) asupra homeostaziei termice. Creterea temperaturii centrale este proporional cu intensitatea efortului, n cursul unui efort prelungit n echilibru termic (steady state, vezi figura). Temperatura medie a pielii scade odat cu creterea intensitii efortului la o temperatur de 20oC, deoarece evaporarea transpiraiei rcete pielea.

Variaia temperaturii mediului ambiant i controlul temperaturii la om

Limitele temperaturii ambiante, ntre care omul i poate menine controlul autonom al temperaturii corpului, sunt ntre zero la 45oC Sub i peste aceste valori adaptarea se face prin comportament La temperaturi centrale peste 44oC ncepe denaturarea proteinelor din toate celulele, situaie incompatibil cu viaa. La temperaturi centrale sub 32oC omul i pierde cunotina, iar la temperaturi sub 28oC riscul aritmiilor cardiace maligne este foarte crescut, sfrind cu fibrilaie ventricular i moarte la temperaturi sub 23 oC (figura). Lipsa semnelor clinice vitale, ns nu trebuie etichetat imediat drept moarte, ci trebuiesc instituite msuri de resuscitare.

Rspunsul corpului la cldur Secreia sudoral Cele aproximativ trei milioane de glande sudoripare produc sudoare cu o vitez de peste 2 litri/or, sau chiar mai mult, n cursul efortului fizic n mediu foarte cald. Dac aceste pierderi nu sunt compensate prin ingestia de lichide, o asemenea vitez de sudoraie conduce la insuficien circulatorie i oc. Lichidul sudoripar are o compoziie asemntoare plasmei ultrafiltrate. Omul sntos nu-i poate menine temperatura corpului n condiii de mediu supranclzit i saturat cu vapori de ap. Sudoarea iniial este secretat mai nti ca fluid izoosmotic n canalele sudoripare i ulterior, n urma reabsorbiei NaCl, acesta devine hipoosmotic. Sudoraia termic este abolit de atropin, ceea ce demonstreaz c fibrele postganglionare sunt colinergice. Substanele colinergice produc sudoraie la fel ca i agonitii adrenergici. Evaporarea apei de pe suprafaa corpului, elimin 2428-2436 J/g, la o temperatur periferic medie de 30-32oC. Evaporarea unui volum mare de sudoare pe o unitate de timp implic o pierdere substanial de cldur. Sudoraia emoional este un rspuns paradoxal, n contrast cu sudoraia termic a termoreglrii. Stresul emoional determin vasoconstricie la nivelul minilor i picioarelor, vasoconstricie combinat cu secreie sudoral profuz la nivelul suprafeelor palmare i plantare (tema explicati mecanismele)

Condensarea apei la nivelul pielii conduce la ctig de energie caloric, ce va fi acumulat de organism. Acest lucru, se ntmpl ntr-o saun. Vasodilataia vaselor pielii, n mediu cald, determin creterea debitului cardiac. Anastomozele arterio-venoase, de la nivelul minilor i picioarelor, sunt deschise, iar fluxul sanguin poate crete de zece ori. Temperatura periferic are valori minime atunci cnd o persoan st dezbrcat n mediu cald. Fluxul sanguin de la nivelul pielii, mai ales de la extremiti, determin cantitatea de energie care este transportat de la nivel central pentru a fi eliminat la suprafa. Energia caloric este transportat, de snge, din zonele centrale spre piele. O parte substanial a acesteia este eliminat prin venele superficiale ale extremitilor, care funcioneaz ca adevrate sisteme de rcire . O felie de carne pentru friptur are aceleai caracteristici, din punct de vedere al compoziiei, ca i pielea omului, ns fr flux sanguin i fr evaporare de sudoare. Din acest motiv, carnea se gtete la temperaturi la care omul supravieuiete. Un om poate sta ntr-o camer cu aer uscat la temperatura de 128oC peste 10 minute, timp n care carnea este parial gtit.

Viteza metabolic i temperatura ambiental la o persoan mbrcat, aflat n repaus, a jun.

la o temperatur a camerei de 37oC, pierderea de cldur uscat este zero. Peste 37oC pierderea de cldur devine captare de cldur. n mod evident, pierderea de cldur uscat depinde de conducia i convecia cldurii n corp, prin contact i perfuzie. La o temperatur ambiental extrem de sczut pierderea cldurii uscate devine mult mai mare dect producia metabolic a acesteia, iar corpul se rcete. Persoana se afl n stare de echilibru termic, cu vitez metabolic aproape constant, n zona termoneutr dintre 20 i 30o C . Legea reducerii metabolice reflect tendina de producie de cldur mai mare dect pierderile. Zona termoneutr, n care este solicitat o minim activitate compensatorie este compus din zona inferioar de control vasomotor i zona superioar de control sudoriomotor. n zona inferioar de confort (20-26o C) disiparea total de cldur este meninut la egalitate cu viteza metabolic de producie, prin modificri cutanate vasomotorii. Mica pierdere prin evaporare poart numele de perspiraie insensibil i nu este legat de sudoraia glandular, fiind constant n condiii bazale.

Peste 20oC, controlul fizic al temperaturii, ca i capacitate autonom pentru variaii ale pierderilor calorice, se ncheie. n aceast zon termoneutr, temperatura corpului este meninut constant mai ales fr orice alte mecanisme de producie a cldurii sau de secreie sudoral. Punctul de confort termic, pentru o persoan sumar mbrcat este la o temperatur a aerului de 26oC, cu umiditate de 50%, pentru o persoan dezbrcat la 30oC i la aproximativ 36oC, dac st n ap pn la gt. n zona metabolic, are loc o cretere a pierderii totale de cldur odat cu scderea temperaturii mediului ambiant ns, ntr-un mediu cu sub 5oC, pierderea uscat de cldur excede viteza metabolic de producie, iar corpul se rcete . Aceasta este zona de hipotermie, n care moartea datorat rcirii este inevitabil, dac nu se intervine. Zona de hipertermie ncepe la o temperatur a mediului de 37oC, n care omul atinge repede capacitatea maxim de evaporare i are loc un influx necontrabalansat de cldur n corp, care sfrete cu moartea.

Metabolismul variaz funcie de temperatura periferic i central. La o temperatur periferic de 20oC, ingestia de ap ngheat reduce temperatura central la valori sub 37.1 oC (numit set point), iar viteza metabolic este crescut prin frison, odat cu scderea temperaturii centrale. La temperaturi centrale de peste 37.1 oC, toi avem o vitez metabolic bazal sczut, indiferent de temperatura periferic. La temperaturi periferice de 30 oC, punctul de echilibru (set point) scade de la 37.1 la 36.7oC. Hipotalamusul funcioneaz ca termostat, determinnd restul corpului s-i stabileasc propria temperatur. Odat cu creterea temperaturii centrale, viteza metabolic este meninut sczut, iar corpul ncearc s se rceasc. Atunci cnd temperatura central scade sub punctul de echilibru, viteza metabolic crete prin frison, iar energia caloric degajat, este stocat. Receptorii cutanai pentru rece sunt maxim activi la 20 oC i sunt n repaus la sub 33 oC ei funcioneaz ca trigger pentru frison, numai cnd temperatura central este sub punctul de echilibru. Frisonul cedeaz imediat ce subiectul face o baie fierbinte, prin care este nclzit pielea. Receptorii hipotalamici pentru cald din aria preoptic inhib frisonul, acesta fiind total blocat la temperaturi peste punctul de echilibru.

Frigul stimuleaz receptorii cutanai cu conexiuni hipotalamice. La o temperatur medie a pielii de 33-39 oC, la care receptorii cutanai pentru rece sunt silenioi, omul nu poate transpira nainte ca temperatura central s fie peste 36.9 oC. Sub punctul de echilibru (set point) evaporarea este redus (perspiraio insensibile). Odat cu creterea activitii musculare i a temperaturii centrale, pierderea cldurii prin evaporare poate crete peste 20 kJ/min. Temperatura medie a pielii sub 33oC reduce pierderea prin evaporare. Creterea temperaturii hipotalamice stimuleaz secreia sudoral, dar local aceasta este inhibat de receptorii cutanai pentru rece. Cldura are efect direct pe receptorii preoptici pentru cald din hipotalamus. La o temperatur central crescut, receptorii preoptici blocheaz frisonul, chiar dac centrul hipotalamic primete semnale de la receptorii cutanai pentru rece, ntr-un mediu cu temperatur rece i cu o temperatur a pielii sub 33oC. Scderea temperaturii pielii poate, de asemenea aciona direct scznd fluxul sanguin cutanat i secreia sudoral.

Reglarea temperaturii Oamenii au o temperatur central constant, cu toate c metabolismul lor i temperatura mediului ambiant pot varia considerabil. Meninerea constant a temperaturii implic un control complex. Informaiile despre temperatura mediului sunt furnizate de termosenzorii periferici, care sunt localizai la nivelul pielii, organelor abdominale i muchilor. Temperatura intern, temperatura sngelui este monitorizat de termosenzorii centrali din aria preoptic hipotalamic i mduv. O cretere a temperaturii la nivel hipotalamic determin vasodilataie cutanat i scderea tonusului muscular. Subiectul pierde motivaia pentru activitate fizic i reduce vestimentaia. Apoi, este observat sudoraia i dup un timp scade activitatea cortexului adrenal i a glandei tiroidiene. Scderea temperaturii hipotalamice, prin rcirea zonelor periferice i centrale ale organismului, determin vasoconstricie cutanat precum i creterea tonusului muscular i apariia frisonului. Are loc o activare simpatic cu secreie de catecolamine, creterea oxidrii acizilor grai i glucozei i creterea secreiei tiroidiene i suprarenale; tonusul muscular este crescut i poate apare reflex, frisonul. Capacitatea de termogenez prin frison este foarte mare, observndu-se o cretere a activitii metabolice la valori corespondente unei activiti fizice intense.

Frisonul poate fi oprit voluntar, la nceput. Transmisia semnalelor de frisonare traverseaz cile rubrospinale spre motoneuronii - i - din muchii antagoniti. Termostatul diencefalic funcioneaz ca un sistem biocibernetic, autosetndu-se prin rspuns continuu la semnalele feedback. Odat cu creterea temperaturii esuturilor, activitatea nervoas a senzorilor pentru cald crete liniar, n timp ce activitatea senzorilor pentru rece scade (figura ). Acest imput hipotalamic, combinat, al senzorilor, crete temperatura central, stimulnd creterea activitii efectorilor implicai n pierderea de cldur, n timp ce efectorii implicai n producia acesteia sunt inhibai, realizndu-se un semnal de referin. Semnalul de referin al sistemului dinamic este n continu variaie, modificndu-se funcie de continua eliminare i producie de cldur (figura).

Ca sistem setat, termostatul diencefalic nu rspunde la o cretere a temperaturii, nainte de atingerea punctului de echilibru (set point), punct la care nici unul dintre mecanismele de eliminare sau producie a cldurii nu este activ. Dac o dezordine termic ridic punctul de echilibru din hipotalamus, atunci semnalele sunt transmise spre efectori. Temperatura central dorit (tset = temperatura set point), este comparat cu valoarea actual (tcentral n figura). Hipotalamusul caudal lucreaz, aadar ca un termostat, semnalele de eroare o deviaie de la tset - evocnd rspunsuri care tind s restaureze temperatura central i hipotalamic presetat. Atunci cnd temperatura central i hipotalamic actual crete peste punctul setat, cum ar fi 37oC, efectorii sunt inhibai, iar pierderea compensatorie de cldur este aproape liniar (figura). Aceste mecanisme compensatorii (vasodilataie, sudoraie, scderea tonusului muscular) nu se opresc pn cnd temperatura nu atinge punctul de echilibru (set point). Atunci cnd temperatura central i hipotalamic actual este uor sub punctul setat, mecanismele compensatorii sunt relativ inactive (vasoconstricie i frison). Set point-ul hipotalamic se modific funcie de o serie de condiii fiziologice i este ridicat n strile febrile, prin aciunea pirogenilor endo sau exogeni. Creterea metabolismului este, de regul, nsoit de frison.

Controlul temperaturii umane implic cele dou caracteristici ale sistemului cibernetic: ctigul dinamic i set point-ul. Sistemul de control implic un mare numr de senzori centrali i periferici, a cror aferen converge spre integratorul hipotalamic ce funcioneaz ca termostat. Hipotalamusul conine, de asemenea termosenzori n regiunea preoptic i neuroni inhibitori, care realizeaz o inhibiie ncruciat . Calea central a cldurii de la aria preoptic este meninut, iar stabilitatea temperaturii centrale este meninut printr-o mare capacitate caloric a masei corporale i prin termosenzorii centrali, care sunt dominani. Frisonul este declanat de receptorii cutanai, care sunt maxim stimulai la 20oC i care activeaz receptorii pentru rece din aria preoptic hipotalamic. Termostatul preoptic reduce simultan pierderea de cldur prin inhibiie ncruciat (crossing inhibition). Secreia sudoral este declanat de senzorii preoptici pentru cald, imediat ce temperatura lor este de 37oC sau peste tset. Aadar, senzorii preoptici pentru cald au caracteristici set point sub valoarea set point de echilibru, iar senzorii pentru rece au set point-ul propriu peste aceast valoare. n afar de aceast caracteristic, senzorii preoptici prezint i aa - numitul ctig dinamic (dynamic gain): pe msura creterii temperaturii, activitatea nervoas a senzorilor pentru cldur crete liniar, n timp ce semnalul de frecven a senzorilor pentru rece crete odat cu scderea temperaturii.

Nou-nscuii prematuri, cu greutate peste 1000 g, posed o oarecare capacitate de termoreglare. Nou-nscutul poate crete termogeneza numai prin reacii vasomotorii; el nu frisoneaz. Copiii, n general au probleme speciale: raportul suprafa volum al acestora este de trei ori mai mare dect la adult; ei au periferia mic, datorit unui esut subcutanat foarte srac n grsimi (aproape absente), motiv pentru care chiar i o vasoconstricie maximal nu poate reduce considerabil pierderea de cldur, comparativ cu un adult. Nou nscuii sunt special echipai pentru termogeneza fr frison, termogeneza chimic ce are loc n esutul adipos brun. Acest esut, este rspndit abundent n jurul organelor vitale, gt i mediastin, ntre scapule i n axil, iar celulele lui sunt multiloculate coninnd picturi de grsime i multe mitocondrii. esutul primete inervaie simpatic i este stimulat de catecolamine i hormonii tiroidieni. Frigul crete fluxul sanguin i implicit i temperatura n esutul adipos brun. Injeciile cu noradrenalin determin vasodilataie, via -receptori i cresc metabolismul prin acelai mecanism. Motivul intensificrii metabolismului este creterea permeabilitii membranei celulare pentru ionii de Na+- i K+, n timp ce pompa de Na+- K+ (care necesit un mare consum de ATP) este activat.

EFECTORII TERMOREGLATORI La termoreglare particip sistemul nervos simpatic i somatomotor. Neuronii simpatici noradrenergici controleaz fluxul sanguin din degete, mini, urechi, buze i nas. Arteriolele sunt contractate, iar anastomozele arteriovenoase sunt nchise (izolaie termic), n urma creterii tonusului simpatic i invers, n urma scderii tonusului. Cnd arteriolele i anastomozele arteriovenoase sunt deschise, fluxul sanguin local crete i ca urmare, crete i pierderea de cldur prin convecie, la nivelul pielii. Fibrele simpatice colinergice controleaz secreia sudoral. Bradikinina, care este i o substan vasodilatatoare, este eliberat la nivelul pielii i de aceea, sudoraia profuz este nsoit de vasodilataie. Activarea simpatic elibereaz hormoni tiroidieni, de la nivelul tiroidei i catecolamine, de la nivelul medulosuprarenalei. Aceti hormoni cresc oxidarea acizilor grai i glucozei. Tonusul simpatic sczut inhib i activitatea celor dou glande care au rol important n metabolismul energetic.

Rspunsul termogenetic la frig implic i o component non-miogenic, cu sediul probabil n adipocit, controlat de sistemul nervos simpatic, via -receptori adrenergici. Noradrenalina, eliberat la nivelul terminaiilor nervoase, n apropierea adipocitelor, stimuleaz eliberarea acizilor grai liberi i oxidarea lor consecutiv. Producia non-miogenic de cldur este de mare importan la copil, fiind aproape insignifiant la adult. Frisonul este indus prin intervenia sistemului motor, calea central traversnd hipotalamusul spre motoneuronii din mduva spinrii. Frisonul poate fi abolit prin blocarea plcii neuromusculare cu curare.

Adaptarea la frig este ntlnit mai ales la aborigenii Australieni i la inuiii din Groenlanda. Inuiii posed relativ mai multe glande sudoripare la nivelul feei i mai puine pe corp. Aborigenii pot dormi dezbrcai pe pmnt, chiar la temperaturi sczute. Inuiii au o vitez metabolic bazal cu 50% mai mare dect persoanele ce triesc n alte zone cu clim mai cald. Pragul pentru frison este deviat la stnga pentru persoanele adaptate la frig, dar ele i menin funcia normal la noul set point. Persoanele foarte n vrst pot dezvolta acelai fenomen i s triasc cu o temperatur central de 35oC, fr s frisoneze. n mod evident, adaptarea la frig implic termogenez fr frison, care este o eliberare metabolic economic de cldur

Aclimatizarea la cldur este de facto o adaptarea a glandelor sudoripare, ce are loc n circa dou sptmni dup sosirea ntr-un climat cum este cel de la tropice sau cel deertic. Are loc o cretere gradual a evaporrii secreiei sudoripare, cu reducerea pierderii de clorur de sodiu (NaCl). Capacitatea secretorie poate crete la 4 l/or cu sudoare cu concentraie sczut. Adaptarea este determinat de creterea secreiei de aldosteron, care crete reabsorbia de NaCl i secreia de K+ din sudoare, n timpul pasajului ei prin tubulii glandelor sudoripare. Cu ct sudoraia este mai mare, cu att este mai intens senzaia de sete, deoarece timpul de pasaj al tubulilor este scurtat i reabsorbia NaCl este redus, ceea ce duce la creterea concentraiei acestuia n plasm i consecutiv apariia senzaiei de sete. Aadar, persoanele adaptate la mediu cald, trebuie s consume multe lichide, setea fiind i un indicator, destul de ntrziat, al deshidratrii n condiiile exerciiului sau muncii grele ntr-un climat cald. Nativii de la tropice sunt, desigur adaptai la climatul cald. Ei au o temperatur central mai mare (set point), iar pragul lor pentru sudoraie i vasodilataie este, n mod obinuit cu 0.5oC mai mare dect al unei persoane ce locuiete n zona temperat

CRAMPELE DE CLDUR Dup ncetarea efortului apar crampe foarte dureroase la nivelul musculaturii membrelor inferioare, atunci cnd atleii alearg foarte repede, n condiii de mediu cu temperatur ridicat. Aceste crampe cedeaz la repleia de sare i ap i par a fi datorate hiponatraemiei. n timpul sudoraiai prelungite, alergtorul pierde att sare ct i ap, iar dac este administrat numai apa pierdut, n vederea repleiei, are loc hiponatremia hidric indus.

EPUIZAREA I OCUL CALORIC n mediu cald, dac balana sodiului i apei este la limit, totdeauna este ameninat circulaia. La un subiect neaclimatizat la cald, sudoraia profuz duce la depleia de sodiu i ap, zilnic putndu-se pierde mai mult de un mol NaCl i peste 6 l de ap. ntr-o or, efortul intens de anduran al unui atlet determin pierderi de peste 8 l de ap. Scderea volumului fluidelor extracelulare i creterea temperaturii corpului i a creierului la peste 40oC, duce la apariia unor semne i simptome severe. Pe msur ce se dezvolt depleia de sodiu i ap, producia de sudoare scade, n ciuda vasodilataiei extreme. Scderea presiunii sanguine stimuleaz baroreceptorii de presiune crescut, ceea ce are ca rezultat creterea frecvenei cardiace. Deshidratarea cu oc iminent se caracterizeaz prin insuficien cerebral, renal i hepatic. Fluxul sanguin redus n creierul supranclzit determin apariia oboselii (epuizarea prin cldur), confuzie i pierderea contienei sau sincop (sincopa caloric). Confuzia se poate manifesta sub aspectul unui veritabil delir (alterare acut a cunotinei) cu edem cerebral. ocul caloric cel provocat de soare este frecvent denumit oc solar este caracterizat prin colapsul caloric aprut brusc i care amenin viaa. ocul caloric apare frecvent i n condiii de mediu supranclzit i umed, atunci cnd un subiect neaclimatizat execut exerciiu fizic. Subiectul care nu transpir (insuficien hipotalamic) intr brusc n com, uneori aceasta fiind precedat de confuzie i delir, situaie foarte grav dac nu se intervine imediat prin rcirea rapid a corpului.

HIPERTERMIA MALIGN Hiperpirexia malign este cauzat, adeseori de un defect genetic (autosomal dominant) ce afecteaz reticulul sarcoplasmic al muchiului scheletic. Anestezia general declaneaz o reacie alergic, cu deschiderea brutal a canalelor de Ca2+ din celulele musculare. Influxul de calciu, care urmeaz deschiderii canalelor, determin contracii generalizate i meninute ale musculaturii (rigiditate), cu eliberarea unei cantiti enorme de energie. n aceast situaie viaa este ameninat i adeseori, rezultatul este moartea, n cursul sau imediat dup anestezie.

Hipotermia reprezint o scdere a temperaturii centrale la valori sub 35oC. Subiecii cu hipotermie i pierd cunotina, atunci cnd temperatura central scade sub 32oC condiie potenial letal numit hipotermie sever. n cursul anesteziei i chirurgiei temperatura central a pacientului scade, stabilizndu-se la valori n jur de 34-35oC, dup 4-5 ore. Hipotermia utilizat n cursul unor intervenii chirurgicale crete riscul de complicaii cardiace, tendina la sngerare i alungirea perioadei de refacere. Hipotermia este o cauz predominant de moarte la alpiniti i schiori, precum i la persoanele care sunt scufundate n ap, sau la locuitorii din Antarctica. Alpinitii i schiorii sunt adesea expui la frig, umezeal i vnt n condiiile n care nu-i pot cra suficient echipament. Pe msura alterrii funciei neuromusculare, ei nu se mai pot mica, se dezvolt hipotermia general i mor. n hipotermia medie, subiectul poate nc, s ia atitudine pentru a se nclzi prin exerciiu i haine, dar n starea de pierdere a contienei, comenzile superioare de frison sunt abolite. Pacientul este rece la atingere, coma ncepe s se instaleze, circulaia i respiraia scad, precum i rata metabolic. Curba de disociaie a hemoglobinei este deplasat la stnga, iar solubilitatea gazelor crete pe msur ce temperatura sngelui scade. Organul int, n hipotermie, este cordul. La temperaturi centrale sub 30oC, remisiunea spontan, este practic imposibil i moartea urmeaz prin fibrilaie ventricular la temperaturi situate n jurul valorii de 28oC.

HIPOTERMIA

n cursul renclzirii, care mai degrab trebuie realizat pasiv (renclzirea pacientului prin propriul su metabolism), cu realizarea unei bune izolaii (pturi etc), sau chiar activ, cu ajutorul unei bi calde, este necesar monitorizarea atent a tuturor funciilor vitale. Este nevoie de o foarte bun strategie n tratarea victimelor hipotermiei, existnd i un slogan: ei nu sunt mori pn cnd nu sunt calzi i mori. Analiza de rutin a sngelui arterial al pacienilor cu hipotermie, efectuat la 37oC, indic o valoare fals mai mare a PaO2 i pHa, o valoare fals mai mic PaCO2, dect valorile reale ale sngelui circulant al pacientului, ceea ce poate induce reanimatorul n eroare. Aceste valori, diferite de situaia real, sunt datorate faptului c o cantitate mai mare de CO2 este legat ca i carbamino-hemoglobin i mai puin O2 este legat n sngele rece. Bazele exces, sunt definite la 37oC i aceasta reprezint variabila metabolic real. Hipotermia indus artificial este utilizat n chirurgia creierului i cordului, n care termocontrolul uzual este inactivat de anestezia general. Procedura devine periculoas, atunci cnd dezvolt fibrilaia ventricular.

DEGERTURA Degertura reprezint o injurie local datorat formrii de cristale extracelulare de ghea n piele sau n alte esuturi. Formarea cristalelor de ghea duce la deshidratare extracelular i hiperosmoz i ca urmare, celulele pierd ap pn cnd mor. Atunci cnd temperatura pielii scade sub + 7oC subiectul i pierde funciile senzoriale, motiv pentru care nu sesizeaz degerarea. Cel mai eficace tratament imediat, pn la transportul la spital, este nclzirea zonei degerate prin imersie n ap cald la temperatura de 40-42oC. Pacientul prezint durere sever, (peste + 7oC) motiv pentru care, trebuie administrat morfin, iar esuturile care sunt dezgheate trebuiesc tratate steril.

FEBRA I HIPERTERMIA Atunci cnd temperatura central a corpului crete peste nivelul normal de echilibru termic, apare febra. Corpul reacioneaz ca i cnd ar fi prea frig, n timp ce temperatura crete spre un nou set point mai ridicat. Atacul febril implic frisonare combinat cu vasoconstricie, cefalee, mialgie i disconfort general. Febra este rezultat al cel puin unuia dintre urmtoarele fenomene: set point-ul poate fi setat la un nivel ridicat sau eficacitatea sistemului de control al temperaturii este alterat. Febra implic hipertermie, ns nu toate cazurile de hipertermie constituie febr. Febra rezult ca urmare a aciunii pirogenilor endogeni asupra centrului de control hipotalamic al cldurii (ei cresc set point-ul pentru temperatura central via prostaglandine). Pirogenii exogeni microbieni determin eliberarea unor polipeptide endogene (pirogeni) din celulele de aprare (ex sistemul reticuloendotelial). Drogurile antipiretice inhib activitatea ciclo-oxigenazei, interfernd astfel cu sinteza prostaglandinelor i tromboxanilor. Dup ascensiunea febril, vasodilataia i evaporarea sunt mecanismele care reduc temperatura central.

HIPERTERMIA FIZIOLOGIC Reprezint o cretere a temperaturii centrale, cauzat de un stresor de cldur extrem, datorat efortului fizic. n cursul activitii fizice intense temperatura corpului poate crete peste 39oC, fr consecine clinice. n astfel de situaii capacitatea de eliminare a cldurii este depit. n cursul hipertermiei, efectorii implicai n pierderea cldurii sunt solicitai la maximum. Temperatura crescut a corpului, din cursul efortului fizic ,activeaz mecanismele de rcire (sudoraia i evaporarea fiind cel mai eficient pentru readucerea temperaturii la normal). n hipertermia extrem temperatura central poate crete la valori peste 41oC (oc caloric). Denaturarea ireversibil a proteinelor apare la temperaturi peste 44oC i este acompaniat de edem cerebral i distrugerea termoneuronilor din hipotalamus. Clinic, afectarea cerebral este tradus prin dezorientare, scderea secreiei sudorale, delir i crampe generalizate nainte de moarte.