Mục tiêu:
1. Định nghĩa được các loại thân nhiệt và nêu các yếu tố ảnh hưởng đến thân nhiệt.
2. Trình bày được quá trình sinh nhiệt.
3. Phân tích được các hình thức thải nhiệt của cơ thể.
4. Phân tích được cung phản xạ điều nhiệt và các cơ chế điều hòa thân nhiệt.
I. THÂN NHIỆT
1. Định nghĩa: thân nhiệt là nhiệt độ của cơ thể. 2 loại thân nhiệt:
* Thân nhiệt trung tâm: là nhiệt độ các phần sâu trong cơ thể như gan, não,
các tạng..
+Thân nhiệt trung tâm thường được giữ ổn định quanh trị số 37 0 C. Đây là nhiệt độ có ảnh hưởng trực tiếp tới tốc độ các phản ứng hóa học xảy ra trong cơ thể, là mục đích của hoạt động điều nhiệt.
+ Thân nhiệt trung tâm thường được đo ở 3 nơi:
- Ở trực tràng là hằng định nhất,
- Ở miệng thấp hơn ở trực tràng 0,2-0,5 0 C và dao động nhiều hơn,
- Ở nách thấp hơn ở trực tràng 0,5-1 0 C và dao động nhiều hơn nữa.
* Thân nhiệt ngoại vi: là nhiệt độ da, chịu ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường và thường thấp hơn thân nhiệt trung tâm.
– Thân nhiệt ngoại vi có thể dùng để đánh giá hiệu quả hoạt động điều nhiệt. Thân nhiệt ngoại vi thay đổi tùy theo vị trí đo trên da.
* Các yếu tố ảnh hưởng đến thân nhiệt:
+ Tuổi: tuổi càng cao thân nhiệt càng giảm, tuy nhiên càng về sau mức giảm
càng ít hơn.
+ Nhịp ngày đêm: thân nhiệt thấp nhất vào lúc 1-4 giờ sáng và cao nhất vào
lúc 14-17 giờ chiều.
+ Chu kỳ kinh nguyệt và thai nghén: nửa sau chu kỳ kinh nguyệt thân nhiệt
tăng O,3-0,5 0 C, trong tháng cuối thai kỳ thân nhiệt có thể tăng thêm O,5-0,8 0 C.
+ Vận cơ: cường độ vận cơ càng lớn thân nhiệt càng cao.
+ Nhiệt độ môi trường: trong môi trường quá nóng hoặc quá lạnh thân nhiệt
ngoại vi cũng tăng lên hoặc giảm đi tuy không nhiều.
+ Tình trạng bệnh: nhìn chung các bệnh nhiễm khuẩn làm tăng thân nhiệt
riêng bệnh tả làm giảm thân nhiệt. Thân nhiệt cũng thay đổi theo hoạt động của
tuyến giáp.
II. QUÁ TRÌNH SINH NHIỆT
1.Nguồn gốc sinh nhiệt của cơ thể: 2 nguồn gốc:
– Phản ứng chuyển hóa: sự sinh nhiệt này diễn ra thường xuyên, cung cấp
một lượng nhiệt lớn đóng vai trò quan trọng trong cơ thể. Các hoạt động chuyển hóa sinh nhiệt gồm:
+ Chuyển hoá cơ sở: các yếu tố làm tăng chuyển hoá cơ sở đều làm tăng sinh
nhiệt, mức tăng này có lên đến 150%.
+ Vận cơ: trong co cơ 75% năng lượng tiêu hao dưới dạng nhiệt.
Đặc biệt cóng và run là những nguyên nhân sinh nhiệt quan trọng bởi vì trong hình thức co cơ này có đến 80% năng lượng mất đi dưới dạng nhiệt.
+ Tiêu hóa: sinh nhiệt do tác dụng động lực đặc hiệu của thức ăn (SDA).
=>Trong các hoạt động sinh nhiệt trên thì chuyển hóa cơ sở, cóng và run là những hình thức sinh nhiệt tự nhiên, còn lại là sinh nhiệt bằng hành vi.
– Môi trường: nhiệt năng truyền từ những vật có nhiệt độ cao hơn thân nhiệt vào cơ thể như không khí nóng, vật nóng, mặt trời… Tuy nhiên sự sinh nhiệt này không thường xuyên và lượng nhiệt do nó cung cấp không lớn. Nguồn nhiệt năng này ảnh hưởng chủ yếu đến thân nhiệt ngoại vi.
III. QUÁ TRÌNH THẢI NHIỆT
– Nhiệt sinh ra trong cơ thể đến đâu sẽ được truyền ra bề mặt ngoài da hoặc niêm mạc đường hô hấp để thải ra ngoài đến đấy nhờ hệ thống mạch máu.
– Có 2 cơ chế thải nhiệt là truyền nhiệt và bốc hơi nước.
3.1. Thải nhiệt bằng cách truyền nhiệt
– Truyền nhiệt là phương thức trong đó nhiệt năng được truyền từ vật nóng sang vật lạnh.
– Muốn thải nhiệt ra bên ngoài bằng cách truyền nhiệt thì cơ thể phải có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh.
– Có 3 hình thức truyền nhiệt: bức xạ, trực tiếp và đối lưu.
3.1.1. Truyền nhiệt bức xạ
– Định nghĩa: truyền nhiệt bức xạ là sự truyền nhiệt giữa các vật không tiếp xúc với nhau. Nhiệt được truyền dưới dạng tia bức xạ điện từ (tia hồng ngoại).
– Khối lượng nhiệt truyền tỷ lệ thuận với chênh lệch nhiệt độ giữa hai vật, không chịu ảnh hưởng của nhiệt độ khoảng không ở giữa. Nhưng khối lượng nhiệt mà vật lạnh nhận được lại phụ thuộc vào màu sắc của nó: màu đen hấp thụ toàn bộ, màu trắng phản chiếu toàn bộ.
3.1.2. Truyền nhiệt trực tiếp
– Định nghĩa: truyền nhiệt trực tiếp là sự truyền nhiệt giữa các vật tiếp xúc với nhau.
– Khối lượng nhiệt truyền tỷ lệ thuận với diện tích tiếp xúc, mức chênh lệch nhiệt độ và thời gian tiếp xúc giữa hai vật.
3.1.3. Truyền nhiệt đối lưu
– Định nghĩa: truyền nhiệt đối lưu là sự truyền nhiệt giữa các vật tiếp xúc với nhau, nhưng trong đó vật lạnh luôn luôn chuyển động, khiến cho ở điểm tiếp xúc chênh lệch nhiệt độ được duy trì.
– Khối lượng nhiệt truyền tỷ lệ thuận với căn bậc hai tốc độ chuyển động của vật lạnh.
3.2. Thải nhiệt bằng cách bốc hơi nước
– Thải nhiệt bằng cách bốc hơi nước dựa trên cơ sở là nước trong lúc chuyển từ thể lỏng sang thể khí sẽ thu nhiệt vào. Một lít nước bốc hơi sẽ lấy đi một nhiệt lượng bằng 580Kcal. –
– Nhiệt độ môi trường càng cao thì sự thải nhiệt bằng bốc hơi nước càng tăng với điều kiện nước thoát ra được bề mặt và bề mặt thoáng gió.
– Có 2 hình thức bốc hơi nước: qua da và qua đường hô hấp.
3.2.1. Bốc hơi nước qua đường hô hấp
– Nước bay hơi ở đường hô hấp là nước do các tuyến ở niêm mạc đường hô hấp bài tiết ra để làm ẩm không khí vào phổi.
– Lượng nhiệt tỏa ra bằng phương thức bốc hơi nước qua đường hô hấp phụ thuộc vào thể tích thông khí phổi. Trong môi trường nóng thông khí phổi có tăng lên nhưng bốc hơi nước qua đường hô hấp không có ý nghĩa quan trọng trong phản ứng chống nóng của loài người.
3.2.2. Bốc hơi nước qua da
Bốc hơi nước qua da dưới hai hình thức:
– Thấm nước qua da: lượng nước thấm qua da trung bình một ngày đêm là 0,5 lít. Lượng nước này cùng với lượng nước bốc hơi qua đường hô hấp tổng cộng khoảng 0,6 lít/ngày giúp thải một nhiệt lượng khoảng 12-16Kcal/giờ.
Đây là lượng nước mất thường xuyên, không cảm thấy và không thay đổi theo nhiệt độ của cơ thể và không khí.
– Bài tiết mồ hôi: lượng mồ hôi bài tiết trong một giờ thay đổi từ 0 lít trong môi trường lạnh lên đến tối đa 1,5-2 lít trong môi trường nóng. Mồ hôi chỉ giúp thải nhiệt khi bốc hơi được trên da nên bề mặt da cần thoáng. Lượng mồ hôi bốc hơi trên da cũng thay đổi tùy thuộc vào độ ẩm của không khí và tốc độ gió.
IV. ĐIỀU HÒA THÂN NHIỆT
Điều hòa thân nhiệt gọi tắt là điều nhiệt. Đây là một hoạt động chức năng nhằm giữ cho thân nhiệt hằng định trong khi nhiệt độ của môi trường sống luôn thay đổi. Nhờ đó sẽ giữ tốc độ các phản ứng hóa học diễn ra trong cơ thể tương đối hằng định. Như vậy, có thể coi điều nhiệt như là một mặt của sự đảm bảo hằng tính nội môi.
4.1. Cung phản xạ điều nhiệt
– Điều hòa thân nhiệt diễn ra trong 2 bối cảnh: sự biến động của nhiệt độ môi trường xung quanh cơ thể tác động lên thân nhiệt ngoại vi và sự biến động của nhiệt độ môi trường bên trong cơ thể tác động lên thân nhiệt trung tâm.
– Trong đó thân nhiệt trung tâm được điều hòa trên nguyên tắc: lượng nhiệt sinh ra trong cơ thể bằng lượng nhiệt tỏa ra khỏi cơ thể cùng trong một khoảng thời gian.
– Hoạt động điều nhiệt được thực hiện thông qua một cung phản xạ phức tạp gồm 5 thành phần:
– Bộ phận nhận cảm (Thụ thể) :
+ Nhận cảm nhiệt độ bên ngoài cơ thể (thân nhiệt ngoại vi): bộ phận nhận cảm cảm giác nhiệt gồm 2 loại là thụ thể nóng và thụ thể lạnh phân bố không đồng đều trên da và có đặc tính thích nghi. Phải có một diện tích đủ rộng bị kích thích thì mới gây ra được cảm giác về nhiệt. Thụ thể lạnh nhiều hơn thụ thể nóng nên việc nhận biết nhiệt độ môi trường bên ngoài chủ yếu là nhận biết lạnh.
+ Nhận cảm nhiệt độ bên trong cơ thể (thân nhiệt trung tâm): thụ thể cảm giác nhiệt nằm ngay tại vùng phía trước của phức hợp bụng-nền ở đồi thị, chủ yếu nhận cảm nóng. Dòng máu lưu chuyển khắp cơ thể sẽ mang thông tin về nhiệt đến kích thích lên các thụ thể này. Khi có sự thay đổi dòng máu tiếp lưu cho đồi thị sẽ dẫn đến rối loạn thân nhiệt.
– Đường dẫn truyền hướng tâm:
+ Dẫn truyền thông tin về nhiệt độ bên ngoài cơ thể: xung động theo dây thần kinh tủy về đến tận cùng ở sừng sau tủy sống. Nơron thứ hai bắt chéo sang bên đối diện và đi lên vùng phía sau của phức hợp bụng-nền ở đồi thị đối bên.
+ Dẫn truyền thông tin về nhiệt độ bên trong cơ thể: xung động từ vùng phía trước sẽ đi ra vùng phía sau của phức hợp bụng-nền ở đồi thị cùng bên. Phần phía sau của phức hợp bụng-nền ở đồi thị chính là trung tâm dưới vỏ của cảm giác nhiệt. Từ đây xung động còn được dẫn truyền lên trung tâm cảm giác nhiệt ở vỏ não thùy đỉnh.
– Trung tâm phản xạ:
+ Trung tâm điều nhiệt dưới vỏ:
nằm ở phần sau và phần rìa của phức hợp bụng-nền của đồi thị hay còn gọi là vùng hạ đồi.
- Trung tâm này điều nhiệt không có ý thức với nhiệm vụ tiếp nhận thông tin từ ngoại biên và phần phía trước đưa về, xử lý thông tin và phát động các đáp ứng thích hợp.
- Việc xử lý thông tin được thực hiện theo nguyên tắc sau: tại trung tâm điều nhiệt bình thường luôn giữ một mức “điểm chuẩn” (setpoint) hay “nhiệt độ chuẩn” là 37 0 C, các thông tin về nhiệt đưa đến sẽ được đối chiếu với nhiệt độ chuẩn để ra quyết định thích hợp.
- Các chất gây sốt nội sinh và ngoại sinh (như trong trường hợp nhiễm khuẩn) sẽ tác động lên đồi thị làm thay đổi “nhiệt độ chuẩn” theo chiều hướng tăng lên, lúc này nhiệt độ dòng máu trở nên thấp hơn “nhiệt độ chuẩn” và từ đó trung tâm điều nhiệt phát động một cơ chế điều hòa do “hiểu nhầm” dẫn đến tình trạng sốt.
+ Trung tâm điều nhiệt ở vỏ não: nằm ở thùy đỉnh của vỏ não, trung tâm này hoạt động có ý thức cho ta biết cảm giác về nhiệt (bình thường, nóng hay lạnh) và khởi phát các đáp ứng điều nhiệt bằng hành vi.
– Đường dẫn truyền ly tâm: đường truyền ra của cung phản xạ điều nhiệt vừa là đường thần kinh vừa là đường thể dịch.
+ Đường thần kinh: từ hạ đồi, tín hiệu thần kinh đi đến các trung tâm giao cảm ở sừng bên tủy sống gây co hay giãn mạch, thay đổi chuyển hóa tế bào; đi đến các nơron vận động ở sừng trước tủy sống làm thay đổi trương lực cơ, thông khí phổi và gây run.
+ Đường thể dịch: từ hạ đồi, tín hiệu nội tiết (hormone TRH, CRH) đi đến thùy trước tuyến yên làm thay đổi mức bài tiết TSH, ACTH, các hormon này lại tiếp tục làm thay đổi hoạt động của tuyến giáp và vỏ thượng thận dẫn đến thay đổi mức độ chuyển hóa của các mô.
– Cơ quan đáp ứng: tất cả các tế bào trong cơ thể mà đặc biệt là tế bào cơ, mạch máu, tuyến mồ hôi.
4.2. Các cơ chế điều nhiệt
4.2.1. Cơ chế chống nóng của cơ thể
Những kích thích của môi trường nóng, thông qua phản xạ điều nhiệt, gây giảm quá trình sinh nhiệt và tăng quá trình thải nhiệt. => Giảm sinh – tăng thải
– Giảm quá trình sinh nhiệt: giảm các phản ứng chuyển hoá trong cơ thể. Đây là nguyên nhân gây cảm giác mệt mỏi trong môi trường nóng. Nhưng chuyển hóa cũng là cơ sở của các hoạt động sống nên không thể giảm nhiều được. Do đó, giảm sinh nhiệt không quan trọng bằng tăng thải nhiệt trong cơ chế chống nóng.
– Tăng quá trình thải nhiệt: là cơ chế chống nóng chủ yếu nên chống nóng còn gọi là điều nhiệt vật lý.
Cơ chế như sau: giãn mạch máu dưới da, tăng lượng máu đến da khiến da đỏ lên trong môi trường nóng. Máu đến da tăng sẽ dẫn đến:
+ Tăng truyền nhiệt: do máu làm tăng nhiệt độ da.
+ Tăng bài tiết mồ hôi: có thể dẫn đến mất nước và muối.
4.2.2. Cơ chế chống lạnh của cơ thể
Những kích thích của môi trường lạnh, thông qua phản xạ điều nhiệt, gây giảm quá trình thải nhiệt và tăng quá trình sinh nhiệt.=> Giảm thải – tăng sinh
– Giảm quá trình thải nhiệt: co mạch máu dưới da, giảm lượng máu đến da khiến da tái đi trong môi trường lạnh. Máu đến da giảm sẽ dẫn đến giảm truyền nhiệt và bài tiết mồ hôi. Nhưng máu đến da ít cũng ảnh hưởng xấu tới việc nuôi da làm cho da bị dầy lên, nổi mẩn ngứa, nốt phỏng và hoạt tử nếu môi trường quá lạnh. Do đó giảm quá trình thải nhiệt không quan trọng bằng tăng sinh nhiệt trong cơ chế chống lạnh. Đồng thời với phản xạ co mạch da còn có phản xạ dựng lông do co cơ chân lông gây hiện tượng sởn da gà. Phản xạ này là di tích của phản xạ chống lạnh ở động vật, ở loài người nó không có giá trị chống lạnh.
– Tăng sinh nhiệt: là cơ chế chống lạnh chủ yếu nên chống lạnh còn gọi là điều nhiệt hoá học.
– Cơ chế như sau:
B1: Tăng chuyển hóa tế bào do:
- Thần kinh giao cảm và catecholamin của tủy thượng thận: có tác dụng làm tăng tốc độ chuyển hoá năng lượng của tế bào để sinh ra nhiệt mà không dự trữ dưới dạng ATP gọi là nhiệt hoá học. Lượng nhiệt hoá học sinh ra tỷ lệ thuận với lượng mỡ nâu. Ở người, mỡ nâu có nhiều ở trẻ em tập trung chủ yếu xung quanh xương bả vai, ngấn cổ và dọc theo các mạch máu lớn ở ngực và bụng. Đây là nguồn sinh nhiệt quan trọng của trẻ.
- T3-T4 của tuyến giáp: có tác dụng làm tăng tốc độ chuyển hoá năng lượng trong tất cả các tế bào sinh ra nhiệt. Tác dụng của T3-T4 chậm nhưng kéo dài hơn catecholamin.
B2: Tăng trương lực cơ: xảy ra sau tăng chuyển hóa tế bào. Tăng trương lực cơ
gây ra hiện tượng “cóng”.
B3: Run cơ: xảy ra sau cùng. Đây là một phản xạ có trung tâm nằm ở vùng hạ đồi. Khi cơ thể bị nhiễm lạnh, các tín hiệu lạnh từ da sẽ được truyền về kích thích trung tâm gây phản xạ run cơ. Khi run cơ tối đa có thể giúp cơ thể sinh nhiệt cao hơn bình thường 4-5 lần.
4.2.3. Điều hòa thân nhiệt bởi hành vi
Loài người ngoài các cơ chế điều nhiệt sinh học của cơ thể còn có các cơ chế điều nhiệt do hành vi tích lũy từ cuộc sống:
– Cải tạo vi khí hậu: mùa hè mở cửa đón gió, dùng quạt, ngăn các nguồn bức xạ, đội mũ, trồng cây lấy bóng mát, dùng máy điều hòa… Mùa đông: đóng cửa, dùng lò sưởi.
– Chọn quần áo thích hợp: mùa hè mặc quần áo màu sáng để phản chiếu tia bức xạ, quần áo mỏng, rộng và chất liệu vải dễ thấm mồ hôi (cotton) để dễ thải nhiệt. Mùa đông mặc quần áo màu thẫm, vải dày, xốp tạo một lớp không khí dày không di động bao quanh để chống thải nhiệt, hoặc quần áo bằng len, bằng lông.
– Chọn chế độ ăn thích hợp: mùa hè nên ăn ít thức ăn giàu năng lượng như lipid hoặc thức ăn có SDA cao như protid để giảm sinh năng, uống nhiều nước. Chế độ ăn mùa đông thì ngược lại. Ngoài ra còn có một số loại thức ăn có thể giúp giải nhiệt hoặc gây nóng.
– Rèn luyện: rèn luyện để quen chịu nóng hay chịu lạnh là một biện pháp chủ động mang lại hiệu quả lớn.
