Transcript Isı Düzenlenmesi

METABOLİZMA VE VÜCUT
SICAKLIĞININ DÜZENLENMESİ
Prof.Dr.Ümmühan İşoğlu-Alkaç
İ.Ü. İst. Tıp Fak. Fizyoloji AD
[email protected]
• Metabolizma; Vücudun tüm
hücrelerindeki kimyasal reaksiyonlardır
• Metabolizma Hızı; kimyasal
reaksiyonlarda ısının serbestlenme hızıdır.
• ATP oluşumunda besinlerdeki enerjinin %35’i ısıya
dönüşür
Metabolizma Hızının Ölçümü
• Doğrudan ölçüm:
– Isı kaybı olmayacak şekilde yalıtılmış bir
odada, kişinin vücudunda oluşan ısının
kalorimetre ile ölçümüne dayanır.
Metabolizma Hızının Ölçümü
• Dolaylı ölçüm:
• Vücuttaki enerji tüketiminin %95’i besinlerle oksijen
arasındaki reaksiyonlardan kaynaklandığı için,
metabolizma hızını oksijen kullanımından hesaplar.
• 1 lt oksijen glikoz ile metabolize edilince 5,01 kalori,
• nişasta 5,06 kalori,
• Yağ 4,70 kalori
• Protein 4,60 kalori enerji serbestler.
• Ortalama diyette 1 litre oksijen tüketimi ile
4,8 kalori serbestlenir (Oksijenin eşdeğeri)
Enerji Tüketimini Etkileyen Faktörler
• Günlük enerji alımının
• %45 KH, %40 yağ, %15 proteinlerden sağlanır
• Enerji tüketimi:
–
–
–
–
Vücudun bazal metabolik işlevleri
Çeşitli fiziksel aktiviteler
Besinlerin sindirimi, emilimi ve işlenmesi
Vücut sıcaklığının sağlanması
Enerji Tüketimini Etkileyen Faktörler
• Kişi bütün gün yatarsa 1650 kalori tüketir
• Oturursa 2000-2500 kalori yakar
• Normal günlük aktiviteler toplam enerji tüketiminin
%25ini oluşturur (merdiven çıkmak uyumaya göre 17 kat
daha fazla enerji gerektirir)
• Ağır işçi 24 saatte 6000-7000 kalori yakar.
Bazal Metabolizma Hızı
• Dinlenim halinde kişinin vücuttaki kimyasal olaylar için
tükettiği minimum enerji miktarına bazal metabolizma
hızı denir.
• 12 saat açlığın ve rahat bir uykunun ardından, fiziksel ve
psikolojik faktörlerden uzak, 20-26 ºC sıcaklıkta tüketilen
oksijen miktarının ölçümüdür.
Bazal Metabolizma Hızı
• Yaşa bağlı bazal metabolizma hızının düşmesi;
• Kas kütlesinin azalması
• yerine metabolizma hızı daha yavaş olan yağ dokusunun
geçmesine bağlıdır.
Bazal Metabolizma Hızını artıran faktörler
•
•
•
•
Tiroid hormonu
Erkekte cinsiyet hormonu
Büyüme hormonu
Ateş (10 ºC lik artış BMHnı %120 artırır)
– Uyku ve malnütrisyon BMHnı azaltır.
Besinlerin İşlenmesi Sırasında Kullanılan
Termik Enerji;
Besinlerin Termojenik Etkisi
• Büyük miktarda KH ya da yağ içeren bir yemekten sonra
sindirim, emilim ve besinlerin vücutta depolanmasıyla
ilgili çeşitli kimyasal reaksiyonların etkisiyle metabolizma
hızı yaklaşık 4 kat artar.
• Bu olay enerji gerektirdiğinden ve ısı oluşumuna neden
olduğundan besinin termojenik etkisi adını alır.
Titremeye Bağlı Olmayan Isı Üretiminde
Kullanılan Enerji: Sempatik Uyarımın Rolü
• Titreme, soğuğa maruz kalma durumunda kas aktivitesi
artarak ısı oluşturulur.
• Titreme olmadan da ısı artabilir, sempatik sinir sistemi
aktivasyonu ile salınan E ve NE metabolik aktiviteyi ve
ısı oluşumunu artırır; Titremeye bağlı olmayan
termojenez (Şişmanlığa karşı tampon!)
• Kahverengi yağ dokusunda (YD da çoktur) sempatik
uyarı aşırı ısı oluşumuna neden olur.
Vücut Sıcaklığının Düzenlenmesi
• Vücuttaki derin dokuların sıcaklığı (iç sıcaklık) kişide
ateşli bir hastalık olamadıkça ±0,6 ºC içinde sabit kalır.
• Çıplak bir kişi kuru havada 13-55 ºC arasında vücut iç
sıcaklığı değişmez.
• Deri sıcaklığı iç sıcaklığın tersine, çevre sıcaklığına bağlı
artar veya azalır.
Normal İç Isısı
• Ağızdan 36,1- 37,5 ºC (rektum; 0,6 ºC fazladır)
• Ağır egzersizde vücut sıcaklığı 38,3-40 ºC
• Soğukta 35,6 ºC den aşağı düşebilir
Isı Üretimi
• Tüm hücrelerin bazal metabolizma hızları
• Kas aktivitesine bağlı metabolizma hızının artması,
titremenin etkisi
• Tiroksin gibi hormonların etkisi
• Sempatik uyarım
• Hücre sıcaklığı artması ile hücrelerde metabolizma artışı
• Besinin ısı üretici etkisi (sindirim, emilim depolanma)
» Isı üretimine neden olur.
Isı Kaybı
• Vücutta üretilen ısının çoğu derin organlarda KC, beyin,
kalp ve egzersiz sırasında iskelet kaslarında oluşur.
• Derin organlar ve dokulardan deriye taşınır---hava ve
çevreye aktarılır
– Isının vücut içinde üretildiği yerden deriye iletim hızı
– Isının deriden çevreye aktarılma hızı
» Isının kayıp hızını belirler
Vücudun Yalıtkan Sistemi
• Deri, derialtı dokuları ve derialtı dokularındaki yağ,
vücuttaki yalıtıcı sistemi oluşturur
Vücut içinden deriye kan akımı ısı
taşınmasını sağlar
• Kan damarları yalıtkan derialtı yağ dokularına girerek
derialtında yoğun bir şekilde dağılırlar
• Deri kapillerlerinden gelen kanla beslenen venöz ağın
olması önemlidir
• Kan, bu ağa el, ayak, kulak gibi uç noktalarına arteriyovenöz bağlantılarla arteriyollerden doğrudan gelir.
Vücut içinden deriye kan akımı ısı
taşınmasını sağlar
• Venöz ağa gelen kan akımı sıfırdan başlayarak hızla
kalp debisinin %30’na ulaşabilir.
• Kan akımının artması vücut içi ısısının deriye iletimini artırır
• Azalması da deriye ısı iletimini azaltır.
• Deri kontrollü bir ısı radyatör sistemi olup, deri kan akımı,
ısının vücut içinden deriye iletilmesinde en etkili
mekanizmadır.
Vücut içinden deriye kan akımı ısı
taşınmasını sağlar
• Ortamın sıcaklığı da vücut içinden deriye ve oradan da
havaya ısı iletimini etkilemektedir
Deriye Isı İletiminin Sempatik Sinir Sistemi
ile Kontrolü
• Derideki venöz ağlara kanı getiren arteriyollerin ve
arteriyo-venöz bağlantıların daralması ile kontrol edilir,
• Vazokonstriksiyon vücudun iç ısısı ve çevre ısısının
değişimi ile uyarılan sempatik sistemle denetlenir.
• Isı yapımı
• Metabolik
• Çevresel
•
•
•
•
•
Isı kaybı
Radyasyon (Işıma)
Konveksiyon (Yansıma)
Kondüksiyon (İletim)
Evaporasyon (Buharlaşma)
Deriden Isı Kaybı
•
•
•
•
•
•
Işıma (Radyasyon)
İletim (Kondüksiyon)
Yansıma (Konveksiyon)
Buharlaşma (Evaporasyon)
Terleme
Soluma
Işıma (Radyasyon)
• Işıma normal oda sıcaklığında çıplak bir kişide
toplam ısı kaybının % 60 oluşturur
Duvar
Evaporasyon
Radyasyon
Isı dalgaları
Havaya iletim
Hava akımları
Yansıma
(konveksiyon)
Objelere iletim
Vücuttaki ısı kaybı mekanizmaları
İletim
• Vücut yüzeyinden iskemle, yatak gibi yüzeylere
doğrudan ileti ile kaybedilen ısı miktarı % 3
kadardır.
• Havaya iletim yoluyla ısı kaybı %15 dir.
Konveksiyon (Yansıma)
• Isının vücuttan hava akımıyla kaybına denir. Isı
önce havaya iletilir sonra hava akımıyla
uzaklaştırılır
• Deriye komşu olan hava ısındığı zaman
yükseleceğinden vücudun etrafında sürekli az
miktarda konveksiyon olur.
Rüzgarın Serinletici Etkisi
• Rüzgarda deriye komşu hava tabakası normalden
daha hızlı yenilenir ve konveksiyonla ısı kaybı artar
• Rüzgarın serinletici etkisi rüzgar hızının
kareköküyle orantılıdır.
Suyun Isı Kaybına Etkisi
• Suyun özgül ağırlığı ve ısı iletkenliği havadan çok
yüksek olduğundan fazla miktarda ısıyı absorbe
edebilir.
Evaporasyon (Buharlaşma)
• Deri ve akciğerlerden (600-700 ml/gün)
farkedilmeden su buharlaşır.
• Çok sıcak havalarda vücudun ısıdan kurtulması için
ışıma ve iletim ile ısı kaybedilir.
• Doğuştan ter bezleri olmayanlar soğuğa adapte
olabilirken, tropikal sıcaklıklarda buharlaşma yoluyla
soğutma mekanizmaları olmadığı için sıcak
çarpmasından ölebilirler.
Giysilerin İletimle Isı Kaybına Etkileri
• Giysi kıvrımları arasındaki hava, deriye komşu özel
bölge denilen hava tabakasının kalınlığını artırarak
iletim ve konveksiyonla ısı kaybını azaltır (çıplak
vücuda göre yarı yarıya).
• Giysilerin içi altın tabakası ile kaplanınca ışıyan ısı
vücuda geri yansıtılır ve yalıtkanlık artırılır.
• Islak elbise vücut sıcaklığını koruma özelliğini
kaybeder; suyun yüksek iletkenliği ısı kaybını 20 kat
artırır.
• Terleme ile ıslanan giysilerin yalıtkanlık özellikleri
azalır.
Terleme
• Ön hipotalamus preoptik alanın uyarılması
terlemeye yol açar
• Otonom sinir sistemi ile omuriliğe, sempatik yollar
ile tüm vücuda ve deriye iletilir.
• Ter bezleri sempatik kolinerjik liflerle uyarılırlar
• Egzersizde kaslar tarafından üretilen ısının kaybı
için adrenal medulladan salınan epinefrin ve
norepinefrin ter bezlerini büyük oranda uyarır.
Terin Salgılanması
• Ter bezleri:
• 1-teri salgılayan deri altındaki kıvrımlı bölüm
• 2- derinin dermis ve epidermis bölgelerinden dışa
uzanan kanal bölümünden oluşur.
• Ter bezleri primer (öncül) salgı denilen sıvı salgılar.
Bu sıvı kanalda akarken içindeki maddelerin
yoğunluğu değişir.
Terin Salgılanması
• Primer salgının bileşimi plazmaya benzer, farkı
proteinlerin olmamasıdır.
• Ter bezleri uyarıldığı zaman primer (öncül) salgı
kanaldan akar, Na+ ve Cl- geri emilir.
• Sıvının osmotik basıncı düşer, su da geri emilerek
diğer maddelerin yoğunlaşmasına neden olur
• Düşük hızdaki terde üre, laktik asit ve potasyum
yoğundur.
Terlemenin Aklimatizasyonu
(İklime Uyum)
• Aklimatize olmamış kişide 1 litre/saat fazla ter
salgılanır.
• Sıcak havada 1-6 hafta kalan kişi 2-3 lt/saat terler,
• Terin buharlaşmasıyla vücuttan ısı kaybı hızı, normal
bazal ısı oluşumunun 10 katı kadar artar
• Aklimatizasyonda terde NaCl yoğunluğu azalır;
aldosteron salgı artışına bağlı olarak
• Aklimatize olmamış kişi terle 15-30 gr /gün tuz
kaybederken aklimatizasyon ile 3-5 gr/gün olur.
Soluma ile Isı Kaybı
• Hayvanların bazıları vücut yüzeyinden ısı kaybetmeleri
azdır:
• 1- vücutları genellikle kürkle kaplıdır
• 2-derilerinde ter bezleri bulunmaz, ısının buharlaşıp
kaybolmasını engeller.
• Hayvanlarda ısı dağıtımı ağızdan soluma yöntemi ile
sağlanır
• Soluma olayı ponstaki pnömotaksik solunum merkezi
tarafından kontrol edilir.
Vücut Sıcaklığının Düzenlenmesi;
Hipotalamusun Rolü
• Anteriyor Hipotalamustaki preoptik alanın
fonksiyonudur.
• Titreme hipotalamus tarafından uyarılır
• Posteriyor hipotalamustaki alan preoptik alandaki
sıcaklık merkezinden gelen uyarılarla inhibe edilirken
deri ve omurilikten gelen soğukluk uyarıları ile aktiflenir.
• Beyin sapından omurilik yan kordonlarla ön motor
nöronlara gönderilen uyarılar titreme yaratır.
– En şiddetli titreme vücut ısı üretimini 4-5 kat
artırabilir.
Isı Oluşumunun Sempatik “Kimyasal”
Uyarımı
• Sempatik uyarma ya da dolaşımdaki E ve NE hücre
metabolizmasını artırır; kimyasal ısı üretimi
• Kahverengi yağ miktarı ile doğru orantılıdır
• Erişkinlerde kahverengi yağ çok az bulunduğundan
kimyasal ısı üretim hızı %15-20 artabilir
• YD da kimyasal termogenez ısı oluşumunu %100
artırabilir.
Tiroksin; Yüksek Isı Oluşumunun Nedeni
• Preoptik alan soğutulunca hipotalamustan tirotropin
serbestleyici hormon salınır -- ön hipofizden tiroid
uyarıcı hormonu salgılatır, tiroid bezinden tiroksin
salgılanır
• Tiroksin tüm vücutta kimyasal termogenez ile hücresel
metabolizmayı hızlandırır (haftalar içinde gelişir)
• Haftalarca aşırı soğukta kalan hayvanların tiroid bezleri
%20-40 büyür
• Soğuk iklimde yaşayan insanlarda toksik guatr daha
sık!
Ayar Noktası Kavramı
Vücudun iç sıcaklığında kritik düzey 37,1 dir; ayar noktası
37,1 üstünde ısı kaybının hızı, ısı oluşumundan fazladır
Altında ısı üretim hızı ısı kaybı hızından daha çoktur.
Vücut Sıcaklığının Kontrolünde Geri Bildirim Kazancı
• Geri bildirim kazanç kontrol sistemlerinin etkinlik
ölçüsüdür.
• Isı kontrol sisteminin geribildirim kazancı ortam
sıcaklığındaki değişikliğin vücut sıcaklığındaki
değişikliğe oranından 1’in çıkarılmasıyla bulunur.
Deri Sıcaklığı İç Sıcaklığın Ayar Noktasını Hafifçe
Değiştirebilir
• Kritik sıcaklık ayar noktası anteriyor hipotalamus
preoptik alandaki reseptörlerin aktivitesi ile belirlenir.
• Periferden özellikle deri ve derin dokulardan (omurilik,
karın organları) gelen uyarılar da ısı düzenlenmesinde
etkilidir.
» Bu etkiler hipotalamustaki termostatın ayar noktalarını degiştirir
Vücut Sıcaklığının Davranışsal Kontrolü
• Vücut iç ısısı yükseldiğinde beyin sıcaklık kontrol
alanlarından başlayan uyarılar kişide aşırı sıcak
duyusunu yaratır.
• Vücut soğuduğunda deri ve derin reseptörlerden gelen
uyarılar kişide üşüme duyusu uyandırır.
• Kişi soğuk havada ısıtılmış oda görmek gibi uygun ortam
düzenlemeleri yapmaya çalışır
» Sıcaklığın davranışsal kontrolü
Pirojenlerin Etkisi
• Hastalıkta ateşi yaratan etken, toksik bakteriler
tarafından salınan ya da dejenere dokulardan
serbestleyen pirojenlerdir.
• Bunlar hipotalamustaki termostat ayar noktasını
yükselmesine neden olur.
Pirojenlerin Etkisi
• Bakteriler ya da parçalanma ürünleri lökositler, doku
makrofajları ve büyük granüllü katil lenfositler
tarafından fagosite edilirler.
• Bu hücreler bakteri ürünlerini sindirdikten sonra
interlökin-1, lökosit pirojeni veya endojen pirojen
denilen bir maddeyi vücuda verirler.
• Interlökin-1 hipotalamusa ulaşınca vücut sıcaklığı 8-10
dak içinde artar
• Interlökin-1 PGE2 ya da benzeri bir madde üzerinden
ateşi yükseltir?
• Aspirin Araşidonik asitten prostaglandin oluşumunu
engelleyerek antipiretik etki gösterir
Beyin Lezyonları
• Hipotalamus bölgesinde operasyon yapıldığında
şiddetli ateş oluşur.
• Hipotalamus beyin tümörlerinin basısına maruz
kaldığında ateş yükselir.
Ateşli Durumların Özellikleri: Titreme
• Doku harabiyeti, pirojenler ya da dehidratasyon
sonucu hipotalamus termostat ayar noktası ani
olarak yükseldiğinde vücut sıcaklığının bu yeni
ayar noktasına çıkması saatler alır.
Isı Çarpması
• Sıcaklığa dayanma sınırı havanın nemli veya kuru
olmasına bağlıdır.
• Hava tamamen kuruysa birkaç saat 54 ºC, %100 nemli
havada veya vücut su içindeyse 34 ºC nin üstünde vücut
ısısı artar
• Kişi ağır bir iş yapıyorsa kritik çevre sıcaklığı 29-32 ºC dir.
• Vücut ısısı 41-42 ºC; sıcaklık çarpması
– Baş dönmesi, karın ağrısı, kusma, bazen deliryum, bilinç kaybı,
dolaşım şoku
Aşırı Soğukta Kalma
• Vücut iç sıcaklığı 25 ºC altına inince 20-30 dak içinde
müdahale edilmezse kalp durması ve ölüm olur.
• Vücut sıcaklığındaki her 12 ºC lik azalma ile hücrelerde
ısı oluşum hızı iki katı azalır.
• Uyku ve koma hali gelişerek kontrol mekanizmaları
devreye giremez, titreme önlenir.
• Kulak memeleri, el-ayak parmaklarında donma
meydana gelir.
– Hücrelerde buz kristalleri oluşturacak kadar fazla ise,
dolaşım bozukluğu ve lokal doku hasarı gibi kalıcı harabiyete
neden olur.
– Buzun çözülmesini gangren izler, donuk alanlar cerrahi
olarak çıkarılır.
Aşırı Soğukta Kalma
• Donma sıcaklığında donuğa karşı son koruma, damar
yatağındaki düz kasların paralizisine bağlı gelişen ani
vazodilatasyondur; deride ani bir kızarma olur
– deriye sıcak kan akışı ile donuğu engellemeye çalışır