Isı Düzenlenmesi Isı Düzenlenmesi TermoregülasyonTermoregülasyon

Prof. Dr. Y. Ziya ZiylanProf. Dr. Y. Ziya Ziylanİstanbul Tıp Fakültesiİstanbul Tıp Fakültesi

Fizyoloji ABDalı Fizyoloji ABDalı

Temperatür değişmelerine Adaptasyon

Temperatür değişmelerine direnç adaptasyonlarına göre canlılar iki sınıfa ayrılır::

Ektoterm

Figure 40.8Figure 40.8

ve

Endotermler

Hem ekHem ektoterm toterm hem de hem de endoterm canendoterm canlılar vücut lılar vücut sıcaklıklarını farklı sıcaklıklarını farklı davranış modelleriyle davranış modelleriyle düzenleyebilirlerdüzenleyebilirler..

PoikilotermikEktotermikSoğuk kanlı canlılar

ör. Inverterbrates, fish, amphibia, reptiles

İnternal vücut ısıları sabit olmayan canlılar

İnternal vücut ısılarını sabit koruyan canlılar

Homeotermik

Endotermik

Sıcak kanlı

İnternal vücut ısılarını sabit koruyan canlılar

Memeliler ve kuşlar

Vücut temperatürünün sabit olarak korunması

neden önemlidir?

enzim reaksiyonlarının hızı temparatüre bağlıdır

37°C

43°C

Temperatür

55°C

AktiviteReversible

Non-reversible

Core temperatür = 35-38°CGün çerisinde değişiklik gösterir.Geceleri daha düşüktür

28282828

30303030

32323232

34343434

36363636

38383838

Vü

cut

ısıs

ı°C

rectal

head

trunk

hands

Core ısısı = Brain, heart, liver, kidney, spleen, GI tract,

Rektum’dan ölçülen (REkTAL), ağızdan ölçülen (ORAL) veya Kulaktan ölçülen (auditory external meatus -TİMPANIk)olarak isimlendirilir.

26262626

28282828

22222222 24242424 26262626 28282828 30303030 32323232 34343434

Çevre ısısı °C

Feet

Yüzeyel ısı = Skin, muscle, fat, testes. 20-40°C

Vücut temperatürünün kontrolü

Sabit bir vücüt temparatürüKazanılan ısı (veya üretilen ısı) = Kaybedilen ısı

HG = HL

Sabit bir vücüt temparatürü sağlamak:

Kazanılan (Üretilen) ısının kontrolünü ve ısı kaybının kontrolünü gerektirir

Vücutta ısı dengesini sağlayan mekanizmalar:Yüzeye ısı transferinde değişmelerEvaporasyon ile vücudu soğutmaIsı yapımını ayarlama

OptimalOptimal Vücut ısısının korunmasıVücut ısısının korunması• Homeotherm canlılar vücut ısısını oldukçça sabit tutarlar, poikilotherm canlılar bunu başaramaz.

• Endotermler metabolik ısı ; ektoterm’ler çevresel ısı kaynaklarına bağlı olarak vücut ısılarını ayarlarlar.

• Ektoterm ve endotermler çevre ile ısı alışverişini ;• Ektoterm ve endotermler çevre ile ısı alışverişini ;

- deride kan akımını değiştirerek - davranış modelleriyle kontrol ederler

EndotermEndotermler’de ler’de TermoregTermoregülasyon ülasyon

• Endothermler yüksek bazal metabolik hıza sahiptir. Çevre temperatüründe geniş dalgalanmalara

Endothermler nasıl ısı üretirlermetabolismaTitreme – shiveringÇalışma sırasında enerji kaynaklarının yakılması – esmer yağ dokusu-

Çevre temperatüründe geniş dalgalanmalara rağmen, termonötral değerlerde, metabolik hızlarını bazal düzeyde korurlar.

• Çevre temperatürü kritik değerlerin altına düştüğünde ise titreme (shivering) ve nonshivering metabolik ısı üretimi ile vücut ısıları sabit olarak korurlar.

Termoregulasyon (Isı Düzenlenmesi)

1. Isı alışverişi

2. Termoregülasyon Cevapları

3. Kontrol sistemleri

Vücut Temperatürünün Vücut Temperatürünün Düzenlenmesi (Isı Alışverişi)Düzenlenmesi (Isı Alışverişi)

• Isı yapımı– Metabolic– Çevresel

• Isı kaybı• Isı kaybı– Radiation (Işıma)– Konveksyon (Yansıma)– Konduksyon (İletim)– Evaporasyon (Buharlaşma)

Isı Alışverişi (yapım ve kayıp)Isı Alışverişi (yapım ve kayıp)

Isı yapımını etkileyen faktörlerIsı yapımını etkileyen faktörler

• BMR• Kas aktivitesi• hormonlar• gıdalarıntermik etkileri • postural değişiklikler • çevre• çevre

• (Total metabolik hız titreme ile 3-5 kez, ağır eksersiz ile and 20-25 kez artar (aerobik uygun kişilerde)

• Isı, kan yüzeydeki kas kitlelerinden cranial, thoracic ve abdominal kavitelere yönlendirildiği oranda korunur

• Vücut ile çevre arasında ısı alışverişi

Konveksyon- Hava akımları Konveksyon ile ısı kaybı akım vücut yüzey ısısından daha düşük ise gerçekleşir

Kondüksyon- Objelerle temas, ısının direct transferidirRadyasyon- Moleküllerin devamlı hareketiyle ısının elektromagnetik dalgalarla taşınması Radyasyon ile nesneler kendi dalgalarla taşınması Radyasyon ile nesneler kendi aralarında ve uzayda ısı alışverişi yapar; daha sıcak objeler ısı kaybederek soğur.

Evaporasyon (Buharlaşma)- Insensible perspiration- TerlemSuyun vücut yüzeyinden ve solunum yollarından kaybı

evaporosyon ile ısının kaybını sağlar ve vücudu soğutur.30°C’de 1g suyun buharlaşması 2.43kJ

Isı Kazancı

Metabolik

Çevresel

Isı kaybı

Çevresel

Resp

Radyasyon

Kondüksyon

Konveksiyon

Evaporosyon

QuickTime™ and aGIF decompressorare needed to see this picture.

M

Termoregüator adaptasyonlar,

enerji alışverişi : radiation, convection, conduction, evaporation.

40%40%40%40%

50%50%50%50%

60%60%60%60%

70%70%70%70%

80%80%80%80%

90%90%90%90%

100%100%100%100%

Evaporasyon

0%0%0%0%

10%10%10%10%

20%20%20%20%

30%30%30%30%

21212121°°°°CCCC 10101010°°°°CCCC 20202020°°°°CCCC 30303030°°°°CCCC

RespirasyonRadyasyon

Konveksyon& konduksyon

İstrahat Koşu, 2.8L/min, 140W solar radyasyon, 60% nisbi nem

Aşırı Nemli Havada Isı KaybıAşırı Nemli Havada Isı Kaybı

• Terleme ile su kaybı :– Çerle ile temasta olan yücüt yüzeyi

– Temperatür ve havanın nisbi nem oranı(Nisbi nem oranı en önemli faktördür)(Nisbi nem oranı en önemli faktördür)

– Vücut çevresindeki konvektif hava akımları

Total ısı kazanımı (S)

Konduksyon, konveksyon ve radyasyon – hem ısını kazanılmasında hemde kaybedilmesinde birlikte çalışan kazanılmasında hemde kaybedilmesinde birlikte çalışan mekanizmalardır.Hem ısı kazanılmasını(üretimini) hem de ısı kaybını Üretimin azaltılmasını sağlarlar

Evaporasyon ise sadece ısı kaybını sağlarve ısı retimini düşürür

1. Isı kaybı -deride vasodilatation-ile artar

Besleyicikapillerler

Epidermis

Dermis

Çevre ısısı 23-30°C arasında iken ısı kaybı esas

olarak vasomotor cevaplarla ayarlanır

Arteriol

Venözpleksus

Arterio-venözanastomoz

BesleyiciKapillerler

Epidermis

Dermis

Çevre ısısı yüksekse

Arteriol

Venözpleksüs

Arterio-venousanastomosis

Dermis

Isı kaybının artırılması:

1.Deri ( Cutaneous ) vazodilasyonu

-Esas olarak ekstremitelerde ( NA azalır, Symp tone)

- İkincil olarak gövde ve bacakların proximallerinde

(Cholinergic, BK from sweat glands)

- Ayrıca baş bölgesinde (Terlemeye eşlik eder)- Ayrıca baş bölgesinde (Terlemeye eşlik eder)

Normal

Atmış iç ısı

The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then insert it again.

Isı Kazancı

Metabolik

Çevresel

Isı kaybı

Çevresel

Resp

Radyasyon

Kondüksyon

Konveksiyon

Evaporosyon

QuickTime™ and aGIF decompressorare needed to see this picture.

M

Vücut(Vücut(CoreCore))TemperatTemperatürünün ürünün HHiipotalamipotalamikk RegulaRegulasyonusyonu

�� Isı düzenlenmesinde Isı düzenlenmesinde hypothalamushypothalamus, koordinasyon merkezi , koordinasyon merkezi olarak görev yapan yapıları içerir.olarak görev yapan yapıları içerir. Buradan iletilen Buradan iletilen sinyaller vücut ısısının artışı veya düşmesini önleyen sinyaller vücut ısısının artışı veya düşmesini önleyen cevaplar oluşturulur.cevaplar oluşturulur.

�� Hipotalamik Isı düzenlemeHipotalamik Isı düzenleme memerkezleri:rkezleri:--Derideki tDerideki termal reermal ressepteptöörrlerler--Kan ısıındaki değişmelerKan ısıındaki değişmeler--Derideki sıcak ve soğuğa duyarlı serbest sinir uçlarıDerideki sıcak ve soğuğa duyarlı serbest sinir uçları--Hipotalamus ve sHipotalamus ve serebral erebral kkorteorteks’teki duysal alanlarks’teki duysal alanlararacılığı ile akaracılığı ile aktivatetivate edilir.edilir.

Hangi THangi Termoregermoregüülatlatöör r sistemler ısısistemler ısıdüzenlenmesini kontrol ederdüzenlenmesini kontrol eder??

Bir sinirselBir sinirselBir sinirselBir sinirseldüzenleme düzenleme sistemi:sistemi:feedbackfeedbackset pointset pointfeedforwardfeedforwardkontrolkontrol sisinyal.nyal.

TThermoregulahermoregulatörtör Kontrol Kontrol ssiistemstemlerileri

Set point hata

sinyali

Effektorler:Titreme

TerlemeTv

stressors

Emirler

Kontrol edici sistem Kontrol edilen system

sinyali

hipotalamus

Terleme

Vasokonstrisyon

Davranışlar

Tv

Diğer informasyonlar:TskinPirogenleruyku ve zamanEkzersiz

Reseptörler

Feedback signal (Thy)

Emirler

Termorseptörler ve termosensörler

1. Cutaneous (Derideki) termoreaseptörler

2. MSS termosensörler

3. Core (iç) termosensörler

Raphe nucleus

Hypothalamus

Thalamus

KortexHypothalamus

1. Periferik (Deri) termoreseptörler

Periferik

termoreseptörler

Spinal cord

Raphe nucleus Thalamus

Vazokonstriksyon

Periferik Venokonst.

Titreme , NST

Vazdilatasyon

Periferik Venodilatasyon.

Terleme

TermoregTermoregülülaasysyonon

• Kan damarlarında dilatasyon

veya kontraksyonveya kontraksyon

= terleme veya titreme

(shivering)

•Kılların dikleşmesi-

“Piloerection” =vücut ısısını

hapseder

Fizyololojik TermoregülasyonVücut temperatürünü şu mekanizmalarla sabit

olarak korur:

Vasomotor cevaplar (23°-30° ambient)

Evaporatif cevaplar (above 30° ambient)

Metabolik cevaplar (below 23° ambient)

Davranışsal Termoregülasyon1. Giysiler

Konveksiyon ve konduksiyon ile olan ısı kaybını azaltır

Parlak , metalik giysiler, radyasyonu yansıtır

2. Sıcak ortamda bulunma (veya güneşe çıkma )

Reduce DT

Solar radyasyonution artırır

Çevre Temperatürüne UyumÇevre Temperatürüne Uyum

• Sıcağa adaptasyon:-Ter salgılanma hızında artış(1lt / saat)-Aldosteron Hormon salgılanmasında artış ve buna bağlı olarak Na tutulmasında artışolarak Na tutulmasında artış- Susuzluk duyusunun daha güçlü olarak ortaya çıkması- Vazodilatasyon ve terleme için sıcaklık eşik değerinin daha düşük derecelere inmesi (Core Temp. 0.5 C aşağısı)-İklimsel koşullarda uygun yaşamayı öğrenmek “KlimatikKnow- How ”

Sıcak havada giysilerin Sıcak havada giysilerin TermoregTermoregülasyondaki etkisiülasyondaki etkisi

• Kuru elbiseler ısı kaybını geciktirir (Kuru bir giysi terlemeye izin verir fakat evaporatif soğutmaya izin vermez, terleme serinletmez, buharlaşma serinletir).

• Kalın tişörtler, sentetik veya plastik giysiler deri • Kalın tişörtler, sentetik veya plastik giysiler deri çevresinde aşırı nem e yolaçar ve evaporatif soğutmayı geciktirir.

• İnce ve bol giysiler evaporasyonla ısı kaybı için uygundur.Bu tip giysiler deri ve çevresinde havanın serbestçe akışına (konveksyon) olanak sağlar.

• Açık renkli giysiler ışığı yansıttığı için ışığı emen koyu renk giysiler tercih edilir.

Çevre Temperatürüne UyumÇevre Temperatürüne Uyum

• Soğuğa adaptasyon- Esmer yağ dokuda artış- Non –Shvering termogenez- İzolasyonu artırıcı yapısal değişiklikler ( Tüy,Kürk gibi)- İzolasyonu artırıcı yapısal değişiklikler ( Tüy,Kürk gibi)-Titremenin başlaması için sıcaklık eşik değerin daha yüksek olması - İklimsel koşullara uygun davranış adaptasyonu

Adaptasyon

endothermlerin arctic soğuklarda

(kutuplarda) yaşayabilmelerini olanaklı kılar.

Isı Düzenlenmesinde BozukluklarIsı Düzenlenmesinde Bozukluklar-Aşırı ısı üretimi (Hipertermi-Isı kaybının azalması (Hipertermi)-Hipotalamus fonsiyonlarında bozulma (Ateş)Etkili Faktörler:

– Fiziksel aktivite– İleri yaş yaş, kötü fiziksel kondisyon, yorgunluk– Aşırı ve kalın giysiler– Aşırı ve kalın giysiler– Su kaybı (Dehidrasyon)– Kardiovasküler hastalıklar,epilepsi, tiroid hastalıkları– Derideki hastalıklar– Şişmanlık- Enfeksiyon– Kullanılmakta olan ilaçlar:

Phenothiazinler, antikolinerjikler, Ca kanal blokerleri,anestetikler, diüretikler, amphetaminler, LSD, kokain, MAOI’leri

Termoregulasyonu etkileyen Termoregulasyonu etkileyen ilaçlarilaçlar

• Isı yapımını artıranlar– Thyroid hormonu– Amphetaminler– TCAs– LSD– LSD

• Susamayı azaltanlar– Haldol

• Terlameyi azaltanlar– Antihistaminikler– Antikolinerjikler– Phenothiazinler– Benztropine

Isı Düzenlenmesinde Bozukluklar Isı Düzenlenmesinde Bozukluklar (Patofizyoloji)(Patofizyoloji)

• Isı Tetanisi

• Isı Krampları Aşırı sıcakta çalışma)

• Isı stresi (ısı düzenleme mekanizmalarının

yetersizliği)• Sıcak yorgunluğu (Adaptasyon yetmezliği)

• Sıcak çarpması:• Sıcak çarpması:Klasik sıcak çarpması

Aktiviteyle oluşan sıcak çarpması

– Terleme yeteğinin kaybı– Sıvı hacminde azalma, ve elektrolit dengesinde bozukluk– Önceden var olan kardiovaskülar hastalıklar – Uç organlardaki hasarlar

Korey Stringer vomited three

times during the morning

conditioning drills in stifling

humidity and temperatures in

the low 90s.

Derinin soğutulması iç temperatürü yükseltebilir

Hyperthermia

38.5

39

39.5

Eso

ph

agea

l te

mp

eratu

re

Hipertermiöldürücü olabilir

Stringer then went to an air-

conditioned trailer and lost

consciousness. Trainers called

paramedics, who took Stringer

to Immanuel St. Joseph's-Mayo

Health Center. He had a body

temperature of 108.8.

Korey Stringer, deceased 8/1/01

37

37.5

38

-10 -5 0 5 10 15

Time (min)

Eso

ph

agea

l te

mp

eratu

re

94oF 65

oF

Ancak kontrollü birşekilde

yükseltilen vücut sıcaklığı tedavi

amaçlı kullanılabilir.

ÖnlemÖnlem

• Durumun bilincinde olmak• Davranışsal ve fiziksel aktivete adaptasyonu• Uygun giysi ve ortam seçimi

– Conditioning– Acclimation– Acclimation

• Uygun içecekler (hydration)– H20 vs. sports drinks

• Eğitim

UnutmayınızUnutmayınız……• Biz homeotherm canlılarızVücudumuz tüm soğutma mekanizmalarını kullanarak aşırı ısı oluşumunu azaltır

- 37 oC normal vücut (core) temp.- Spesifkc vücut ısısı = 0.83 kcal.kg.oC

Bu yapılamazsa !

- 37 + 8 = 45 > ÖLÜM gerçekleşir - 34 oC – metabolizma da yavaşlamakardiak anormalikler

Evaporasyonun hızı:Evaporasyonun hızı:

• Temperatür ve nisbi nem oranına• Vücut çeresindeki hava akımının hızına• Etkilenen vücut yüzeyi (Deri) yüzeyine bağlıdırbağlıdır