Termoregulasi

TermoregulasiJenis TemperaturDua jenis temperatur tubuh :1. Temperatur Inti2. Temperatur KulitSuhu Normal Tubuh36 37.5 CTemperatur saat berolahraga keras = Maksimal 38-40 Temperatur saat kedinginan = Minimal 35.5 C

Prinsip TermoregulasiPeningkatan suhu = Terjadi bila produksi panas > Kehilangan panas, menyebabkan pengumpulan panas dalam tubuhPenurunan suhu = Terjadi bila kehilangan panas > Produksi panas

Produksi PanasDihasilkan dari metabolisme tubuhPanas dihasilkan oleh organ dalam, khususnya hepar, otak, jantung, dan otot rangka saat berolahragaFactor yang mempengaruhi :1. Metabolisme basal seluruh sel tubuh2. Metabolisme lebih akibat aktivitas otot (Kontraksi otot akibat menggigil)3. Metabolisme ekstra akibat efek tiroksin4. Metabolisme ekstra akibat efek epinefrin, norepinefrin, dan stimulasi simpatis pada sel5. Metabolisme ekstra akibat aktivitas bahan kimia dalam sel6. Metabolisme ekstra untuk digesti, absorpsi, dan penyimpanan makanan Efek termogenik makanan

5Kehilangan PanasPanas dari organ dalam akan dipindahkan ke klulit kemudian hilang ke lingkungan sekitarFisika kehilangan pnas :Radiasi (60%)Konduksi (3%)KonveksiEvaporasi

Radiasi = 60% dari total cara kehilangan panasKehilangan panas dalam bentuk ini melalui sinar infrared yang diradiasikan oleh tubuh manusiaGelombang panas manusia diradiasikan ke seluruh arahKonduksi = 3%Terjadi akibat konduksi langsung tubuh dengan permukaan benda padatKehilangan panas akibat konduksi dengan udara dapat menghilangkan panas hingga sebesar 15%KonveksiTerjadi apabila panas tubuh sudah dikonduksikan ke udara lalu dibawa pergi melalui konveksi aliran udaraPeningkatan kecepatan aliran udara menyebabkan konveksi yang lebih baikPenggunaan pakaian menyebabkan udara yang berada di luar kulit namun di dalam baju terperangkap, sehingga menyebabkan penurunan konveksi aliran udara Kehilangan panas melalui konduksi dan konveksi sangat menurunBaju biasa menyebabkan kehilangan panas berkuraang setengah disbanding saat tidak berpakaianPenggunaan baju model kutub menyebabkan kehilangan panas menurun hingga 1/6 nyaPanas yang dihantarkan dari kulit ke baju dilakukan melalui radiasi Penggunaan baju yang dilapis emas menjadi fungsi isolator yang baikEfektivitas baju mempertahankan temperature tubuh hilang ketika baju menjadi basah akibat konduktivitas air yang tinggi menyebabkan transmisi panas melalui baju sebanyak 20 kali atau lebihEvaporasiSeKehilangan panas ini terjadi melalui penguapan air oleh panas, sehingga panas dipindahkan dari tubuh ke air lalu air menguapEvaporasi yang terjadi megnhilangkan 600 700 ml air per hari melalui kulit dan paru-paru walaupun tidak berkeringatTerjadi akibat difusi molekul air melalui permukaan kulit dan respiratorikBila suhu lingkungan meningkat melebihi suhu tubuh, maka tubuh akan mendapatkan paans melalui radiasi dan konduksi. Bila terjadi hal ini, maka tubuh dapat mendinginkan dirinya melalui evaporasi berlebih = Berkeringat 6

Faktor yang mempengaruhi kehilangan panas1. Kecepatan konduksi panas dari tubuh bagian dalam ke kulit2. Kecepatan panas dapat dipindahkan dari kulit ke lingkungan

Sistem Isolator Panas TubuhTerdiri atas :KulitJaringan subkutan, khususnya lemakLemak hanya menghantarkan panas 1/3 kali dibandingkan organ lainFungsi isolasi = Mempertahankan temperature inti normal walaupun kulit dapat mengalami perubahan suhu mengikuti linkungan sekitar

Sistem Konduksi PanasDilaksanakan oleh darahPembuluh darah terdistribusi besar-besaran di bawah kulitPlexus vena dari kapiler kulit merupakan bagian pembuluh darah paling penting dalam konduksi panasPada area tubuh yang terekspos (Lengan, tungkai, telinga), darah dialirkan langsung ke pleksus dari arteri kecil melalui anastomosis arteriovenosa yang memiliki banyak ototRata-rata aliran darah yang mengalir ke pleksus vena kulit dapat bervariasi, mulai dari 0 30% dari curah jantungPeningkatan aliran darah menyebabkan konduksi panas dari tubuh inti ke kulit terjadi dengan efisiensi tinggiPenurunan aliran darah ke kulit menurunkan konduksi panas dari inti ke kulit hingga sangat sedikit

Kontrol Konduksi PanasDilaksanakan oleh darahPembuluh darah terdistribusi besar-besaran di bawah kulitPlexus vena dari kapiler kulit merupakan bagian pembuluh darah paling penting dalam konduksi panasRata-rata aliran darah yang mengalir ke pleksus vena kulit dapat bervariasi, mulai dari 0 30% dari curah jantung

Plexus vena dari kapiler kulit merupakan bagian pembuluh darah paling penting dalam konduksi panasPada area tubuh yang terekspos (Lengan, tungkai, telinga), darah dialirkan langsung ke pleksus dari arteri kecil melalui anastomosis arteriovenosa yang memiliki banyak ototRata-rata aliran darah yang mengalir ke pleksus vena kulit dapat bervariasi, mulai dari 0 30% dari curah jantungPeningkatan aliran darah menyebabkan konduksi panas dari tubuh inti ke kulit terjadi dengan efisiensi tinggiPenurunan aliran darah ke kulit menurunkan konduksi panas dari inti ke kulit hingga sangat sedikit

12

BerkeringatDisebabkan oleh stimulasi area preoptik hipotalamus oleh listrik atau peningkatan panasImpuls saraf dari area ini menyebabkan keringat melalui jalur otonom korda spinalis kemudian efek simpatis ke kulit di seluruh tubuhKelenjar keringat dipersarafi oleh serabut saraf kolinergikKelenjar dapat distimulasi oleh epinefrin dan norepinefrin dalam darah sirkulasi, walaupun kelenjar tidak memiliki persarafan adrenergicHal ini penting saat berolahraga ketika hormone tadi disekresikan oleh medulla adrenal dan tubuh butuh kehilangan panas yang dihasilkan oleh aktivitas otot

Mekanisme BerkeringatKelenjar keringat terdiri dari dua bagian :1. Bagian yang berbentuk kumparan, terletak pada subdermal dalam, dan menghasilkan keringat2. Bagian duktus yang berjalan keluar melalui dermis dan epidermis kulitKelenjar keringat menghasilkan secret yang disebut Sekret primerSaat stimulasi kelenjar keringat sedikit Sekret primer bejalan melalui duktus secara perlahan Natrium dan klorida direabsorbsi (konsentrasi ~ 5 mEq/L0 Penurunan tekanan osmotic cairan keringat Air direabsorbsiSaat kelenjar keringat distimulasi oleh system nervus simpatis Sekret primer terbentuk banyak Duktus hanya dapat mereabsorbsi < konsentrasi natrium dan klorida + Aliran yang cepat melalui tubulus glandular Sedikit air yang direabsorbsi Berkeringat

Kelenjar keringat menghasilkan secret yang disebut Sekret primerSekret primer memilikin kandungan kaya Natrium (142mEq/L) dan Klorida (104mEq/L) dengan konsentrasi solusi lain sedikitSekret primer akan mengalami reabsorpsi saat berjalan melalui bagian duktus kelenjar

15

Proses Aklimatisasi BerkeringatDalam keadaan normal, seseorang dapat mengeluarkan keringat 1 L per jamDalam keadaan aklimatisasi saat seseorang terekspos udara panas selama 1 6 minggu, maka ia akan berkeringat secara besar-besaran hingga 2 3 L per jamEvaporasi keringat sebanyak ini menghilangkan panas sebanyak 10 kali lipat lebih cepatKeringat akan kehilangan natrium dan klorida untuk penyimpananHal ini terjadi karena peningkatan sekresi aldosterone yang menyebabkan penurunan konsentrasi natrium dan klorida dalam cairan ektraselular dan plasmaPada orang yang belum mengalami aklimatiisasi, keringat berisi 15 30 gram garamSetelah 4 6 minggu aklimatisasi, keringat berisis garam 3 5 g/hari

Pusat BerkeringatDilaksanakan oleh HipotalamusPeranan Hipotalamus dalam termoregulasiSuhu tubuh diregulasi oleh mekanisme feedback saraf yang dilaksanakan melalui pusat termoregulasi di hipotalamusPeranan Area Preoptik Hipotalamus AnteriorKetika area preoptik dipanaskan, seluruh kulit tubuh mengeluarkan keringat secara besar-besaran dan pembuluh darah di seluruh tubuh mengalami dilatasi

Peranan Area Preoptik Hipotalamus AnteriorBagian ini memiliki banyak neuron yang sensitive terhadap panas, serta 1/3 dari jumlah total neuron sensitive dinginApabila panas meningkat, maka neuron sensitive panas meningkatkan firing rate 2 10 kali lipatBila terjadi dingin, maka neuron sensitive dingin meningkatkan firing rate

19Reseptor Perubahan TemperaturTerdapat pada kulit dan jaringan dalam tubuhKulit memiliki reseptor panas (Ruffiini) dan dingin (Krausse)Reseptor dingin lebih banyak sebesar 10x lipat Lebih sensitive terhadap dinginJaringan dalam tubuh memiliki reseptor yang terutama terdapat pada korda spinalis, abdominal viscera, dan di dalam atau sekitar pembuluh vena besar abdomen atas dan thoraxMemiliki lebih banyak reseptor dinginKetika seluruh kulit tubuh dingin, terbentuk reflex yang menyebabkan peningkatan temperature melalui beberapa cara 1. Menghasilkan stimulus kuat kontraksi otot spontan yang menyebabkan menggigil dan menghasilkan produksi panas tubuh2. Menginhibisi proses berkeringat3. Menyebabkan vasokonstriksi untuk mengurangi kehilangan panas tubuh dari kulitPeranan Hipotalamus PosteriorMengintegrasi input sensorik suhu dari perifer dan sentral

Mekanisme Efektor SarafSaat suhu terlalu tinggi :1. Vasodilatasi pembuluh darah kulit2. Berkeringat3. Penurunan produksi panasSaat suhu terlalu rendah :1. Vasokonstriksi2. Piloereksi3. Peningkatan thermogenesis

Saat suhu terlalu tinggi :1. Vasodilatasi pembuluh darah kulitTerjadi pada seluruh bagian tubuhPembuluh darah kulit mengalami dilatasi besar-besaraan akibat inhibisi pusat simpatis di hipotalamus posterior yang berperan dalam vasokonstriksiVasodilatasi penuh menyebabkan pemindahan panas ke kulit meningkat hingga 8x lipat2. BerkeringatMenyebabkan peningkatan kehilangan panas secara cepat bila suhu tubuh melalui batas kritis (37 C)Peningkatan suhu tubuh 1 C menyebabkan keringat menghilangkan produksi panas tubuh basal sebanyak 10x lipat3. Penurunan produksi panasTermogenesis kimia dan menggigil diinhibisiSaat suhu terlalu rendah :1. VasokonstriksiDengan menyebabkan stimulasi pusat simpatis hipotalamus posterior2. PiloereksiStimulasi nervus simpatis menyebabkan otot arektor pili berkontraksi sehingga rambut berdiri dan menyebabkan pemindahan panas ke lingkungan berkurang3. Peningkatan thermogenesisTerjadi peningkatan produksi panas oleh metabolism dengan promosi menggigil, ekstiasi simpatis produksi panas, dan sekresi tiroksin

21Mekanisme Regulasi PanasMenggigilDistimulasi oleh hipotalamus, yaitu pada bagian dorsomedial hipotalamus posterior dekat dinding ventrikel 3 Pusat motor primer menggigilDalam keadaan normal, pusat menggigil diinhibisi oleh sinyal panas dari area preoptik hipotalamus anteriorArea pusat menggigil distimulasi oleh sinyal dingin dari kulit dan korda spinalisArea pusat akan mengeluarkan sinyal melalui traktus bilateral ke batang otak, lalu koolumna lateral korda spinalis, dank e motor neuron anterior dan menghasilkan menggigilSinyal bersifat nonritmik dan tidak menyebabkan gemetar pada ototSinyal meningkatkan tonus otot skelet dengan memfasilitasi aktivitas motor neuron anteriorKetika tonus mencapai tingkat kritis, menggigil dimulaiHal ini kemungkinan akibat osilasi feedback dari mekanisme reflex regang muscle spindleMenggigil menyebabkan produksi panas meningkat 4 5x lipat

Mekanisme Regulasi PanasTermogenesisAkibat peningkatan norepinefrin dan epinefrin di darah atau stimulasi simpatis yang menyebabkan peningkatan metabolism sel.Brown fat (Lemak coklat) memiliki banyak nervus sompatis yang melepaskan norepinefrin yang kemudian meningkatkan ekspresi jaringan atas thermogenin dan meningkatkan termogenesisOrang dewasa memiliki brown fat sedikit, produksi panas meningkat hanya sampai 10 15%

Mekanisme Regulasi PanasPeningkatan produksi ThyroxinePendinginan area preoptik hipotalamus anterior menyebabkan peningkatan produksi thyrotropin-releasing hormone oleh hipotalamus. Hormon akan dibawa ke vena porta hipotalamus lalu ke kelenjar pituitary anterior dimana disana hormone tadi merangsang sekresi thyroid-stimulating hormone (TSH)TSH akan menyebabkan peningkatan thyroxine oleh kelenjar thyroid, dimana hal ini berakibat pada peningkatan kerja mitokondria dengan mengaktivasi protein uncoupling dan metabolisme diseluruh tubuh meningkat sehingga panas diproduksi

Set-Point TermoregulasiTitik set point = 37.1 CBila temperature berada di atas set point Kehilangan panas > Produksi panas Temperatur turun dan mendekati 37.1 CBila temperature berada di bawah set point Produksi panas > Kehilangan panas Temperatur meningkat dan mendekati 37.1 C

Umpan BalikBerfungsi dalam menilai system kendaliPenting bagi tubuh untuk mempertahankan suhu internal sekonstan mungkin walaupun temperature lingkungan berubah drastis dari jam ke jam atau hari ke hariUmpan balik system kendali temperature berbanding lurus dengan rasio perubahan temperature lingkungan terhadap perubahan temperature inti tubuh dikurang 1Temperatur kulit dapat mengubah set-point temperature inti.Bila temperature kulit menurun Temperatur inti meningkat dan sebaliknya

Kendali SikapBila temperature dalam tubuh terlalu tinggi Otak memberi kesan fisik kepanasan adaptasi sikapBila temperature dalam tubuh terlalu dingin Otak memberi kesan fisik kedinginan Adaptasi sikap