Termoregulasi

Pengaturan suhu tubuh (termoregulasi), pengaturan cairan tubuh, dan ekskresi adalah

elemen-elemen dari homeostasis. Homeostasis adalah kemampuan untuk menjaga sebuah

lingkungan internal yang relative stabil dalam dunia yang selalu berubah-ubah. Jika terjadi

penurunan suhu tubuh inti, maka akan terjadi mekanisme homeostasis yang membantu

memproduksi panas melalui mekanisme feed back negatif untuk dapat meningkatkan suhu

tubuh ke arah normal (Tortora, 2000).

Dalam termoregulasi dikenal adanya hewan berdarah dingin (cold-blood animals) dan

hewan berdarah panas (warm-blood animals). Manusia seperti mamalia lain adalah

homoioterm, artinya suhu tubuhnya konstan meskipun suhu lingkungan berfluktuasi jauh di

atas atau di bawah suhu tubuhnya. Berkaitan dengan usaha mempertahankan suhu tubuh

tersebut kulit mempunyai peranan yang penting. Di dalam kulit terdapat jaring-jaring

pembuluh darah dan kelenjar keringat yang dikendalikan oleh sistem syaraf. Disamping itu di

dalam kulit juga terdapat reseptor berbagai macam sensasi, satu diantaranya adalah

termoreseptor. Bila suhu tubuh manusia panas, ada kecenderungan tubuh meningkatkan

kehilangan panas ke lingkungan, bila tubuh merasa dingin maka kecenderungannya

menurunkan kehilangan panas.

Jumlah panas yang hilang ke lingkungan melalui radiasi dan konduksi konveksi

sangat ditentukan oleh perbedaan suhu antara kulit dan lingkungan eksternal. Bagian pusat

tubuh merupakan ruang yang memiliki suhu yang dijaga tetap sekitar 37º C. mengelilingi

pusat tubuh adalah lapisan kulit dimana terjadi pertukaran panas antara tubuh dan lingkungan

luar. Dalam usaha memelihara suhu tubuh yang konstan, kapasitas insulatif dan suhu kulit

dapat diatur ke berbagai gradien suhu antara kulit dan lingkungan eksternal, dengan cara

demikian mempengaruhi tingkat kehilangan panas.

Suhu tubuh diatur seluruhnya oleh mekanisme persyarafan umpan balik dan hampir

semua mekanisme ini terjadi melalui pusat pengaturan suhu yang terletak pada hipotalamus.

Agar mekanisme umpan balik ini dapat berlangsung harus juga tersedia pendetektor suhu

untuk menentukan kapan suhu tubuh menjadi sangat panas atau sangat dingin. Area preoptik

hipotalamus anterior diketahui mengandung sejumlah besar neuron yang sensitif terhadap

panas yang jumlahnya kira-kira sepertiga neuron yang sensitif terhadap dingin. Neuron-

neuron ini diyakini berfungsi sebagai sensor suhu untuk mengontrol suhu tubuh.neuron-

neuron yang sensitif terhadap panas ini meningkatkan kecepatan kerjanya sesuai dengan

peningkatan suhu, kecepatannya kadang meningkat 2-10 kali lipat ganda pada kenaikan suhu

tubuh sebesar 10 º C. Neuron yang sensitif terhadap dingin, sebaliknya, meningkatkan

kecepatan kerjanya saat suhu tubuh turun.

Apabila area preoptik dipanaskan, kulit diseluruh tubuh denagn segera mengeluarkan

banyak keringat sementara pada wkatu yang sama pembuluh darah kulit di seluruh tubuh

menjadi sangat berdilatasi. Jadi hal ini merupakan reaksi yang cepat untuk menyebabkan

tubuh kehilangan panas, dengan demikian membantu mengembalikan suhu tubuh kembali

normal. Disamping itu pembentukan panas tubuh yang berlebihan dihambat. Oleh karena itu

jelas bahwa area preoptik dari hipotalamus memiliki kemampuan untuk berfungsi sebagai

termostatik pusat kontrol suhu tubuh. Apabila seluruh kulit tubuh menggigil, terjadi pengaruh

refleks yang segera dibangkitkan untuk meningkatkan suhu tubuh melalui beberapa cara,

yaitu:

1. Memberikan rangsangan kuat sehingga menyebabkan menggigil dengan akibat

meningkatnya kecepatan pembentukan panas tubuh.

2. Menghambat proses berkeringat bila hal ini harus terjadi

3. Meningkatkan vasokonstriksi kulit untuk menghilangkan pemindahan panas tubuh ke

kulit.

Reseptor suhu tubuh bagian dalam juga ditemukan pada bagian tertentu dari tubuh,

terutama di medulla spinalis, di organ dalam abdomen dan di sekitar vena-vena besar.

Reseptor dalam ini berbeda fungsinya dengan reseptor kulit karena reseptor tersebut lebih

bamyak terpapar dengan suhu inti tubuh daripada suhu permukaan tubuh. Namun seperti

halnya reseptor suhu kulit, reseptor tersebut lebih banyak mendeteksi dingin daripada hangat.

Adalah suatu kemungkian bahwa baik reseptor kulit maupun reseptor bagian dalam berperan

mencegah hipotermia yaitu mencegah suhu tubuh rendah. Sewaktu pusat temperatur

hipotalamus mendeteksi bahwa temperatur tubuh terlalu panas atau terlalu dingin, pusat akan

memberikan prosedur penurunan atau peningkatn temperatur yang sesuai. Sistem pengatur

temperatur menggunakan tiga mekanisme penting untuk menurunkan panas tubuh ketika

temperatur menjadi sangat tinggi yaitu:

1. Vasolidasi. Pada hampir semua area tubuh, pembuluh darah kulit berdilatasi dengan kuat.

Hal ini disebabkan oleh hambatan dari pusat simpatis pada hipotalamus posterior yang

menyebabkan vasokonstriksi. Vasolidasi penuh akan meningkatkan kecepatan pemindahan

panas ke kulit sebnayak 8 kali lipat.

2. Berkeringat. Peningkatan temperatur tubuh 1ºC menyebabkan keringat yang cukup banyak

untuk mebuang 10 kali lebih besar kecepatan metabolisme basal dari pembentukanpanas

tubuh.

3. Penurunan pembentukan panas. Mekanisme yang menyebabkan pembentukan panas

berlebihan seperti menggigl dan termogenesis kimia dihambat dengan kuat.

Berdasarkan distribusi suhu di dalam tubuh, dikenal suhu inti (core temperatur), yaitu

suhu yang terdapat pada jaringan dalam, seperti kranial, toraks, rongga abdomen, dan rongga

pelvis. Suhu ini biasanya dipertahankan relatif konstan (sekitar 37°C). selain itu, ada suhu

permukaan (surface temperatur), yaitu suhu yang terdapat pada kulit, jaringan sub kutan, dan

lemak. Suhu ini biasanya dapat berfluktuasi sebesar 20°C sampai 40°C.

Mekanisme tubuh ketika suhu tubuh meningkat yaitu :

Jika suhu tubuh meningkat diatas normal maka putaran mekanisme feed back negatif

berlawanan dengan yang telah disebutkan diatas. Tingginya suhu darah merangsang

termoreseptor yang mengirimkan impuls syaraf ke area preoptic, dimana sebaliknya

merangsang pusat penurun panas dan menghambat pusat peningkatan panas. Impuls syaraf

dari pusat penurun panas menyebabkan dilatasi pembuluh darah di kulit. Kulit menjadi

hangat, dan kelebihan panas hilang ke lingkungan melalui radiasi dan konduksi bersamaan

dengan peningkatan volume aliran darah dari inti yang lebih hangat ke kulit yang lebih

dingin. Pada waktu yang bersamaan, metabolisme rate berkurang, dan tidak terjadi

menggigil. Tingginya suhu darah merangsang kelenjar keringat kulit melalui aktivasi syaraf

simpatis hipotalamik. Saat air menguap melalui permukaan kulit, kulit menjadi lebih dingin.

Respon ini melawan efek penghasil panas dan membantu mengembalikan suhu tubuh

kembali normal.

a. Vasodilatasi

Vasodilatasi pembuluh darah perifer hampir dilakukan pada semua area tubuh. Vasodilatasi

ini disebabkan oleh hambatan dari pusat simpatis pada hipotalamus posterior yang

menyebabkan vasokontriksi sehingga terjadi vasodilatasi yang kuat pada kulit, yang

memungkinkan percepatan pemindahan panas dari tubuh ke kulit hingga delapan kali lipat

lebih banyak.

b. Berkeringat

Pengeluaran keringat melalui kulit terjadi sebagai efek peningkatan suhu yang melewati batas

kritis, yaitu 37°C. pengeluaran keringat menyebabkan peningkatan pengeluaran panas

melalui evaporasi. Peningkatan suhu tubuh sebesar 1°C akan menyebabkan pengeluaran

keringat yang cukup banyak sehingga mampu membuang panas tubuh yang dihasilkan dari

metabolisme basal 10 kali lebih besar. Pengeluaran keringat merupakan salah satu

mekanisme tubuh ketika suhu meningkat melampaui ambang kritis. Pengeluaran keringat

dirangsang oleh pengeluaran impuls di area preoptik anterior hipotalamus melalui jaras saraf

simpatis ke seluruh kulit tubuh kemudian menyebabkan rangsangan pada saraf kolinergic

kelenjar keringat, yang merangsang produksi keringat. Kelenjar keringat juga dapat

mengeluarkan keringat karena rangsangan dari epinefrin dan norefineprin.

c. Penurunan pembentukan panas

Beberapa mekanisme pembentukan panas, seperti termogenesis kimia dan menggigil

dihambat dengan kuat.

Organ-organ pengatur suhu tubuh

Pusat pengaturan suhu tubuh di Hipotalamus Anterior dan Posterior (Pre-Optic Area).

Hipotalamus anterior lebih berperan dalam upaya tubuh untuk melepaskan panas, seperti

vasodilatasi pembuluh darah kulit, aktivasi kelenjar keringat. Sementara, hipotalamus

posterior memegang peranan penting dalam meningkatkan simpanan panas tubuh, dengan

menurunkan aliran darah (vasodilatasi), piloerektil, menggigil, meningkatkan sekresi hormon

dari kelenjar tiroid, epinefrin dan norepinefrin, serta meningkatkan laju metabolisme tubuh.

Secara fisiologis, mekanisme pengaturan suhu tubuh merupakan koordinasi dari sistem syaraf

(simpatis dan parasimpatis) serta sistem hormonal (contoh: TRH / TSH).

Aliran darah dari inti tubuh ke permukaan kulit digunakan tubuh dalam proses

perpindahan panas inti ke permukaan (besarnya aliran darah dari pembuluh ke kapiler darah

di kulit). Semakin besar aliran darah ke kapiler semakin cepat laju perpindahan panas ke

permukaan kulit, demikian pula sebaliknya.

Peran syaraf otonom dalam mekanisme ini:

1) Syaraf Simpatis

Vasokonstriksi pembuluh darah << aliran darah << pelepasan panas tubuh (saat tubuh

mengalami penurunan suhu; kondisi lingkungan dingin).

* Aktivasi kelenjar keringat pengeluaran keringat >>.

2) Syaraf Parasimpatis

Vasodilatasi pembuluh darah >> aliran darah >> pelepasan panas tubuh

(saat tubuh mengalami kenaikan suhu; kondisi lingkungan panas).

* << Aktivasi kelenjar keringat.

Gambar 1 Hipotalamus anterior dan poterior (sumber: http://thebrain.mcgill.ca/flash/d/d_11/d_11_cr/d_11_cr_cyc/d_11_cr_cyc_1a.jpg)

Peran sistem hormon dalam mekanisme regulasi suhu tubuh:

Aktivasi TSH dan TRH sehingga memacu sekresi hormon tiroksin yang dapat

meningkatkan laju metabolisme tubuh dan meningkatkan panas tubuh. Sementara itu, inhibisi

terhadap TSH, TRH dan tiroksin akan menurunkan laju metabolisme, sehingga akan

menurunkan suhu tubuh.

Mekanisme hilangnya panas tubuh:

1) Radiasi

60% total kehilangan panas tubuh, dalam bentuk gelombang panas (infra merah) ke

segala penjuru. Gelombang panas juga akan dipancarkan dari lingkungan ke tubuh. Bila suhu

tubuh > suhu lingkungan, maka panas tubuh akan dipancarkan ke lingkungan. Sebaliknya,

bila suhu tubuh < suhu lingkungan, panas lingkungan akan dipancarkan ke tubuh.

2) Konduksi

Terjadi kontak langsung antara kulit (tubuh) dengan suatu objek, sehingga terjadi

perpindahan suhu, sampai suhu tubuh sama dengan suhu objek tersebut.

3) Konveksi

Aliran panas yang disertai dengan perpindahan partikel-partikel zat (contohnya: aliran

udara).

*Konveksi (Efek Pendinginan Tubuh oleh Angin)

Pajanan tubuh oleh angin menggantikan lapisan udara yang berdekatan dengan

kulit dengan udara baru mempercepat hilangnya panas tubuh.

*Konduksi dan Konveksi Panas dengan Berdiam di Air

Air memiliki panas khusus beberapa ribu kali lebih besar daripada udara. Setiap unit

bagian air yang berdekatan dengan kulit dapat mengabsorpsi jumlah panas tubuh yang lebih

besar (konduktivitas panas di air > konduktivitas panas di udara) kecepatan hilangnya

panas ke air beberapa kali lebih besar dibandingkan dengan hilangnya panas ke udara.

4) Evaporasi

Penguapan yang terjadi dari tubuh, sebagai upaya melepaskan panas (ekskresi

keringat). Melepaskan panas 0,58 Kkal/ 1 gram air. Evaporasi yang tidak terlihat (bila tidak

berkeringat) tetap terjadi melalui kulit dan paru-paru sebanyak 600-700 ml/ hari (16-19 kal/

jam).