FYZIOLOGIE VYMENY TEPLA MUDr. Jana Matějková ZDROJE TEPLA Teplo vzniká nepřetržitě jako součást metabolismu v každé buňce, významně např. v játrech, která jsou metabolický velmi aktivním orgánem. Výrazným zdrojem tepla je svalová činnost, čili jakýkoliv pohyb. Oba systémy se uplatňují i v případě, že je organismus v chladu a musí proto teplo zvýšeně vyrábět. Svalovou činností je v tomto případě svalový chladový třes, který je spouštěn mimovolně z oblasti hypothalamu v mozku. Tvorba tepla stoupne až 5X. Druhou možností je využití metabolismu, vzniká tzv. chemická netřesová tvorba tepla (termogeneze). Je ovlivňována některými hormony a nervy, rychleji sympatikem, pozvolný dlouhodobější nástup mají hormony štítné žlázy. U novorozenců je teplo ještě tvořeno hnědou tukovou tkání, která později vymizí. Bývá zejm. na zádech mezi lopatkami. VÝDEJ TEPLA Neustálá tvorba tepla metabolismem, pohybem, prací atd. znamená, že teplo musí být z těla odváděno, aby nedošlo k zvýšení jeho teploty. Teplo je vydáváno tělesným povrchem, tedy zejm. kůží, několika procesy: - radiace (záření). Tělo je zdrojem infračerveného záření a míra jeho výdeje závisí na rozdílu teploty těla a okolí. Představuje cca 60 % ztrát tepla u neoblečeného jedince. - vedení (kondukce). Přenos energie daný přímým kontaktem s předměty vč. vzduchu, je možný jen potud, pokud je teplota těchto předmětů nižší. Představuje jen velmi malou část ztrát. VÝDEJ TEPLA - proudění (konvekce), která znamená, že vzduch okolo těla proudí a umožňuje tak vedení tepla. Teplejší vzduchu v blízkosti těla je neustále nahrazován chladnějším. Samozřejmě je tento děj zesílen větrem a jiným výrazným pohybem vzduchu. Představuje cca 15 % ztrát. - vypařování (evaporace) vody/potu z povrchu těla. Odpařování se neděje jen z kůže, ale i ze sliznic dýchacího ústrojí. Toto odpařování je přítomno neustále, je tedy i neviditelné (perspiratio insensibilis) v kvantu přes 0,5 litru za den. Při zapojení viditelného pocení jsou pak ztráty tekutin a tudíž i ztráty tepla podstatně vyšší. Jde v podstatě o jedinou možnost ochlazování, je-li teplota okolí vyšší než teplota těla. Zhruba se tak ztrácí více než 1 /5 tepla. V malé míře se teplo ztrácí i močením a stolicí. VÝDEJ TEPLA Je-li teplo vydávané tělesným povrchem a vzniká-li zejm. metabolismem uvnitř těla, musí teplo přecházet z hlubších částí těla na povrch. Vedení tepla mezi orgány je zanedbatelné, proto většinu přenosu tepla zajišťuje proudění krve. Významně tak do termoregulace zasahují procesy ovlivňující tok krve a prokrvení povrchu těla, tj. rozšíření či zúžení cév (vazodilatace, resp. vazokonstrikce). Vazodilatace v kůži zvýší její prokrvení, ohřátí a proto může teplo být vydáváno do okolí. Naopak vazokonstrikce teplo uchovává v organismu. VÝDEJ TEPLA Zvláštním mechanismem šetřícím teplo je protiproudový mechanismus především v okrajových částech těla. Tepny a žíly probíhají anatomicky ve stejných místech, tepenná teplejší krev část svého tepla předá do chladnější žilní krve, takže toto teplo „se vrací" zpět do jádra, k srdci, zatímco do periferie teče již trochu chladnější krev tepenná. VÝDEJ TEPLA Pot je tvořen potními žlázami v kůži, které jsou inervovány sympatickými nervy. Zlázky vytvářejí tekutinu blízkou plasmě, ale bez plasmatických bílkovin. Ještě před vyloučením jsou hojně zastoupené ionty sodíku a chloridů vstřebávány zpět. Záleží přitom na stimulaci — není-li podnět silný, žláza vylučuje pomalu a většina sodíku a chloridů se vstřebá zpět včetně vody, v potu se naopak zahustí některé organické látky jako je mléčná kyselina či močovina. Při silné stimulaci je zpětné vstřebání iontů i vody slabší a může dojít až k ztrátám převyšujícím 500 ml za 1 hodinu. Kromě ztrát vody to představuje i značnou ztrátu solí. TĚLESNÁ TEPLOTA Normální tělesná teplota se pohybuje mezi 36-37 C. Existuje teplota tělesného jádra a teplota periferie (povrchu těla), která je více ovlivněna zevním prostředím, prokrvením atp. Na rozložení teploty v těle se podílí jednak tvorba tepla a jednak teplota zevního prostředí. Při pobytu v chladu se periferní části, zejm. končetiny ochlazují a teplota jádra zůstává v oblasti trupu. Při pobytu ve vyšších teplotách se teplota jádra „rozšiřuje" i periferněji. Teplota jádra se obvykle měří v konečníku, pod jazykem a v podpažní jamce je o několik desetin stupně nižší. TĚLESNÁ TEPLOTA Jako bazálni teplota se označuje teplota ráno, ještě vleže, bez pohybu, nalačno, tedy bez vlivů, které by ji mohly ovlivnit. Měří se většinou v konečníku (pochvě). Teplota se mění i během dne, ráno je nejnižší, v pozdním odpoledni dosahuje maxima. K faktorům, které teplotu ovlivňují fyziologicky, patří hormon progesteron, který se vylučuje do krve po ovulaci, ve druhé fázi ovariálního i menstruačního cyklu. Malé procento lidí má i fyziologicky teplotu cca o 0,5 °C vyšší, naopak u starších lidí může být teplota o něco nižší. TĚLESNÁ TEPLOTA Lidé, kteří se dlouhodobě pohybují v prostředích s nízkou či vysokou teplotou, jsou částečně adaptováni, mění se jejich metabolismus, dokáží tak např. ochlazovat organismus bez nutnosti extrémního pocení a pod. Kromě fyziologických mechanismů je u člověka výrazná i složka chování zahrnující i řadu sociálních rysů. Kromě oblečení je to i uspořádání režimu dne (siesty v jižních zemích), typy staveb a samozřejmě pak technologické postupy (topení, klimatizace atp.). REGULACE TĚLESNÉ TEPLOTY K udržení stálé teploty musí být uvedené děje regulovány. Každá regulace vyžaduje: - senzory, které registrují stav a jeho změny - centrum, které podněty vyhodnocuje, integruje a aktivuje - efektory, které realizují děje k úpravě na požadovaný stav Termoregulační centrum se nachází v hypothalamu. V zadním hypothalamu je centrum vyhodnocující veškeré informace a vysílající signály, na změny teploty je citlivá oblast předního hypothalamu. Do center přichází informace z termoreceptorů, tj. tepelných senzorů registrujících změny tělesné teploty. K nim patří periferní (kožní) receptory a vnitřní termoreceptory uvnitř těla. V kůži je registrován spíše chlad, vnitřní termoreceptory jsou zejm. v oblasti CNS. REGULACE TĚLESNÉ TEPLOTY Termoregulační mechanismy jsou zaměřeny buď na chlad či teplo, zahrnují jednak zvýšení/snížení tvorby tepla, jednak snížení/zvýšení výdeje tepla. V chladu jsou aktivovány tyto děje: Tvorba tepla je zvýšena svalovou aktivitou, vědomou, posléze svalovým třesem, zvýší se svalové napětí, chuť k jídlu, aktivují se hormony (adrenalin, dlouhodoběji tyroxin). Výdej tepla je snížen vazokonstrikcí. V teple jsou aktivovány tyto děje: Tvorba tepla je snížena snížením svalového napětí Cévy v kůži reagují vazodilatací, dochází k pocení, dýchání je intenzivnější. Objevuje se žízeň. REGULACE TĚLESNÉ TEPLOTY Oblečení a počasí Je zcela zásadní. Rozhoduje materiál, prodyšnost, počet vrstev, odolnost k vodě. Navlhlé oblečení a prádlo působí v chladu velmi negativně. Škodlivé může být i nadměrné utažení oblečení, které zhoršuje cévní zásobení. Je nutné v chladu chránit i okrajové části (nos, boltce atp.). Podobně i v počasí kromě teploty hraje roli zejm. vlhkost a proudění vzduchu (vítr). PŮSOBENÍ NADMERNÉ Lokálně vede k spáleninám l-IV stupně. Z hlediska celkového působení je nutné si uvědomit důsledky i fyziologických regulačních mechanismů u nemocných osob. - Nadměrná vazodilatace vede k poklesu tlaku krve. Ten může vyvolat sníženou perfuzi orgánů vč. mozku s mdlobami (synkopou). - K tomu přispívají i ztráty tekutin a iontů intenzivním pocením, snižuje se objem tekutin v cévách, klesá žilní návrat, následně i srdeční výdej a opět se zhoršuje perfuze mozku. Stoupá osmolarita. 025634 PŮSOBENÍ NADMERNÉ - K tomu přispívají i ztráty tekutin a iontů intenzivním pocením, snižuje se objem tekutin v cévách, klesá žilní návrat, následně i srdeční výdej a opět se zhoršuje perfuze mozku. Stoupá osmolarita. - Zhoršené prokrvení ledvin vede k nižší tvorbě moči, zvyšuje se riziko tvorby močových kamenů. U osob s omezenou schopností koncentrovat moč (dekompenzovaní diabetici se ztrátami glukózy a vody močí, lidé s nemocemi ledvin) je ohrožení dehydratací ještě větší. Dále pak jsou ohroženy malé děti a staří lidé, kteří nemají dostatečně zdatné regulační mechanismy. - Poškození nervové činnosti, poruchy vědomí. - Zvýšení metabolismu. - Poškozování bílkovin (denaturace) u velmi vysoké teploty. 025634 PŮSOBENÍ NADMERNÉ Pozor by si měli dávat: - staří lidé - malé děti, kojenci, novorozenci - kardiaci - diabetici - lidé s ledvinovým onemocněním a kameny, s léky na odvodnění - pacienti s těžším respiračním onemocněním - lidé s nervovými poruchami 025634 PŮSOBENÍ NADMERNÉ Přehřátí se označuje jako hypertermie. Teplota tělesného jádra stoupá nad 39 °C. Při teplotách nad 42-43 °C dochází k selhávání vitálních funkcí, hrozí selhání srdce, těžké arytmie. Upal (siriasis) je stav přehřátí s uvedenými příznaky, riziky a komplikacemi Užeh (insolace) je důsledkem přímého působení slunečního svitu na hlavu a šíji. Bývají bolesti hlavy, nevolnost, zvracení, v těžkých případech stoupá tělesná teplota a rozvíjejí se další komplikace. 025634 HOREČKA Horečka je zvýšení teploty tělesného jádra nad změnu danou denním rytmem; toto zvýšení je způsobeno patologickými podněty. Pvav* | v| • • r * w riany horečky a její raze - zánět - infekce - poškození tkání, nekróza HOREČKA Mechanismem je ovlivnění a nastavení termoregulačního centra na vyšší hodnotu. V této fázi je periferie s normální teplotou zdánlivě chladná, proto vzniká často třes (třesavka, zimnice), kůže je spíše bledá a chladná, což jsou mechanismy, které mají teplotu periferie zvýšit (na horečku). Poté dochází k vzestupu teploty, postižený se může potit, má vazodilataci, je červený atp. V poslední fázi vzniká stav opačný, pocení se ještě prohloubí, aby se teplo z těla odstranilo. K změnám termoregulačního centra vedou zánětové změny, cytokiny, bakteriální produkty. Smyslem horečky je urychlit některé děje, včetně imunitních, a tudíž zlepšit boj s infekcí, hojením atp. Nadměrná a dlouhodobá horečka má však i negativní důsledky. HOREČKA Důsledky horečky Některé důsledky horečky vyplývají ze zvýšené teploty. - aktivuje se pocení, ztrácí se tekutiny, - dochází k rozšíření cév, proto klesá tlak krve, zejm. diastolický, zrychluje se srdeční činnost, - je zvýšen metabolismus, je větší spotřeba živin, - dýchání je prohloubeno a zrychleno, - činnost trávicího ústrojí je utlumena, - bývají bolesti hlavy, únava, - vysoké horečky ovlivňují mozek, mohou narušit vědomí, u dětí někdy vznikají křeče (tzv. febrilní). HOREČKA Typy horečky Typy horečky se rozlišují nejčastěji podle toho, jakých výkyvů v čase je dosaženo. - trvalá horečka má výkyvy do 1 °C - remitující horečka má výkyvy přes 1 °C, aniž dochází k normalizaci teploty - intermitentní horečka má období, kdy se teplota zcela normalizuje Dříve tyto typy bývaly poměrně typické pro některé choroby, s léčbou se tyto typy již do značné míry setřely. PŮSOBENÍ NADMĚRNÉHO CHLADU Lokálně vede k omrzlinám. Z hlediska celkového působení hrají roli opět i regulační mechanismy. - vazokonstrikce (zúžení cév), - zpomalení srdeční činnosti, snížení srdeční stažlivosti, - snížení metabolismu, - poruchy CNS a vědomí, - selhávání dechových funkcí. 025634 PŮSOBENÍ NADMĚRNÉHO CHLADU Vazokonstrikce snižuje prokrvení např. dolních končetin, což vadí diabetikům s diabetickou nohou a osobám s poruchami prokrvení dolních končetin (ischemická choroba dolních končetin). Aktivace adrelinu může působit negativně na srdce. Děti a staré osoby opět mají nedokonalé regulační mechanismy. Podchlazení se označuje jako hypotermie. Teplota tělesného jádra klesá pod 35 °C, teplota pod 25 °C je pak již v podstatě neslučitelná se životem. Alkohol rozšiřuje cévy a vyvolává tak dojem tepla. Nicméně rozšířením cév může naopak zvýšit ztráty tepla a navíc snižuje kritické hodnocení situace, proto je zásadně nevhodný, pokud již nebylo zajištěno doplnění tepla. 025634 PŮSOBENÍ NADMĚRNÉHO CHLADU Hypotermie metabolismus snižuje, takže zejm. u mladých jedinců (dětí) je určitou ochranou před nevratným poškozením orgánů. Cíleně se provádí tzv. řízená hypotermie pro rozsáhlé chirurgické zákroky. Krevní oběh a dýchání musejí být zajišťovány umělou podporou. 025634 FYZIOLOGICKÝ VÝZNAM KŮŽE Povrch kůže je u dospělého 1,5 až 2 m2. Kůže je tvořena epidermis (pokožkou) z epitelu a dermis (koriem, škárou). Pod kůží je pak podkožní tuk. Kůže má tyto důležité vlastnosti: - nepropustnost pro vodu a ve vodě rozpustné látky, naopak prostupují látky tukové - pevnost - elastičnost - pigmentaci danou melaninem FYZIOLOGICKÝ VÝZNAM KŮŽE pokožka (a) FYZIOLOGICKÝ VÝZNAM KŮŽE K hlavním funkcím kůže patří: - mechanická i chemická ochrana - ochrana proti ultrafialovému záření (zvýšení množství melaninu) -ochrana proti infekci — kromě vlastní stavby kůže je dána i přítomností imunitních buněk - termoregulace — jednak mechanicky, význam má podkožní tuk, dále mírou prokrvení a tvorbou potu - významné místo citlivosti — jsou zde receptory bolesti, tepla, chladu, dotyku; z nich vedou nervová vlákna dále do CNS - tvorba vitaminu D působením ultrafialového záření - exkrece látek, kromě potu i mazu - vstřebávání látek — kůže je místem podávání léků PATOFYZIOLOGIE KŮŽE Kožní lékařství (dermatologie) zahrnuje mnoho chorob různého původu, i když někdy podobného vzhledu. V podstatě znamenají závažnější nemoci kůže narušení výše uvedených funkcí s příslušnými důsledky (pri vetsim postiženi pro celý organismus). Kůže je i místem projevů mnoha nekožních chorob (je zde vidět žloutenka, krvácivé projevy atd.). Nemoci kůže znamenají poškození bariéry — snazší průnik bakterií, infekce, při rozsáhlém poškození se systémovými důsledky. To je případ tzv. erytrodermie, kdy je kožním onemocněním různého původu postižena velká část tělesného povrchu. VLIV UV ZÁŘENÍ Vyvolávají tvorbu melaninu a zvyšují pigmentaci kůže. To představuje i její ochranu. Lidé se podle množství pigmentu a schopnosti jej tvořit dělí na různé fototypy. Pozitivním účinkem je tvorba vitaminu D ze 7-dehydrocholesterolu. Nicméně U V záření kůži rovněž poškozuje. Kromě urychlení jejího stárnutí poškozuje DNA buněk a může dát vznik kožním nádorům. Nebezpečný je zejména pigmentový melanom. Více ohroženi jsou lidé se světlou pletí, extrémně pak lidé s neschopností pigment melanin tvořit - albínové (albinismus). Kůže je bílá, taktéž vlasy, obočí, řasy, oči jsou jen světle modré.