Điều hòa thân nhiệt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH
KHOA SINH HỌC
BỘ MÔN SINH LÝ HỌC NGƯỜI VÀ ĐỘNG VẬT
ĐỀ TÀI:
ĐIỀU HÒA THÂN NHIỆT
 GVHD: Cô Thương Huyền
 SVTH: Phan Thanh Huy
 Lớp: Sinh Nông III
SINH LÝ ĐỘNG
ĐIỀU HÒA THÂN NHIỆT
I.Vai trò của nhiệt độ 
 1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với các hệ thống sống
Trong cơ thể động vật sự trao đổi chất có ý nghĩa quan trọng đến sự sinh trưởng và phát triển. Quá trình đó bao gồm rất nhiều phản ứng hóa học phức tạp.Có nhiều yếu tố quyết định đến tốc độ của phản ứng.
 Enzyme
 Chất tham gia Sản phẩm
 II. Thân nhiêt
 1.Khái niệm
 - Thân nhiệt là nhiệt độ của cơ thể.
- Nhiệt độ cơ thể là kết quả của hai quá trình đối lập nhau: 
 Quá trình sinh nhiệt ˃˂ Quá trình thải nhiệt
→Hai quá trình này là chung cho tất cả các loài sinh vật, nhưng điều hòa cho nhiệt độ luôn luôn hằng định là một tính chất riêng của mỗi loài. 
 2. Phân loại 
 - Quá trình sinh nhiệt diễn ra trong các mô, các cơ quan với cường độ khác nhau.
 Ví dụ: Trong cơ gan, thận các phản ứng sinh nhiệt diễn ra mạnh hơn và nhiệt được tạo ra nhiều hơn so với các mô lien kết, sụn và xương.
Quá trình thải nhiệt cũng khác nhau, phụ thuộc vào vị trí của các cơ quan.
 Ví dụ: Các cơ quan nằm trên bề mặt cơ thể (da, xương, cơ) thải nhiều nhiệt hơn so với các cơ quan nội tạng
 Động vật biến nhiệt là những động vật có thân nhiệt thay đổi, có xu hướng biến đổi theo nhiệt độ của môi trường xung quanh.
 Bao gồm hầu hết cá, lưỡng thê, bò sát, côn trùng và các động vật không xương sống khác.
 Động vật đẳng nhiệt có thân nhiệt tương đối không thay đổi.
 Chim và thú.
Nhiệt độ trung bình của các động vật đẳng nhiệt, tùy từng loài, dao động trong phạm vi từ 37.5 – 43 0C 
Loài động vật
Nhiệt độ (0C)
Ngựa
 37.5 – 38,5
Bò
38,5 – 39
Trâu
37 – 38,5
Lợn
 38 – 40
Gà
40,5 - 42
Vịt
 41 – 43
Ngỗng
 40 – 41
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến thân nhiệt.
 3.1 Vận chuyển cơ. 
 Có thể làm tăng nhiệt độ trung tâm lên 20C hoặc hơn. Nhiệt độ trực tràng có thể lên đến 38,5-400C khi lao động thể lực nặng, lên đến 410C khi vận cơ quá mức và kéo dài.
 3.2 Nhịp sinh học. 
 Thân nhiệt giảm tối thiểu vào buổi đêm khi đang ngủ và tăng nhẹ vào sáng sớm. Thân nhiệt đạt tối đa vào buổi chiều. Mức biến đổi nhiệt độ trong ngày là khoảng 10C.
 3.3 Chu kỳ kinh nguyệt và thai kỳ. 
 Thân nhiệt sau ngày rụng trứng có thể tăng hơn trước ngày rụng trứng khoảng 0,3- 0,50C. Những tháng cuối thai kỳ, thân nhiệt có thể tăng thêm 0,5-0,80C.
 3.4 Tuổi. 
 Trẻ em thường có thân nhiệt cao hơn người lớn do tăng các hoạt động vật lý lẫn chuyển hoá. Trẻ sinh non, trẻ sơ sinh và người già đều có thân nhiệt không ổn định.
 3.5 Bệnh lý.
 Tăng thân nhiệt có thể gặp trong nhiễm trùng, cường giáp hoặc u tuyến thượng thận... Giảm thân nhiệt có thể gặp trong bệnh tả thể giá lạnh hoặc suy giáp.
 III. Qua trình sinh nhiệt 
Có 4 nguồn chủ yếu sinh nhiệt ở động vật nội nhiệt
 1.Sự co cơ
 - Mỗi lần một cơ co lại thì hàng triệu phân tử ATP được thủy phân và giải phóng nhiệt.
 - Sự co cơ này bao gồm co cơ theo ý muốn ( chạy, nhảy, hát..) và co cơ không theo ý muốn ( run)
2. Men bơm ATPase:
 - Chim và thú có khả năng sinh nhiệt bằng cách sử dụng các men bơm ATPase (xảy ra ở màng sinh chất của tất cả các tế bào.
 - Thời tiết lạnh → giải phóng hormon thyroxin từ tuyến giáp và norepinephrin từ một số đầu mút thần kinh.→Sự giải phóng này làm tăng Na+ được bơm do các men ở trong màng sinh chất của các tế bào gan, mỡ và các tế bào cơ, do đó làm tăng sản xuất nhiệt.
3.Mỡ nâu:
 - Là một loại mỡ đặc biệt ở dưới xương sườn, xương vai và xung quanh một số mạch máu của thú mới sinh (màu nâu là do có rất nhiều ty thể với các sắc tố tế bào chứa sắt)
 - Nhiệt sinh ra khi các tế bào mỡ nâu oxy hóa các acid béo → máu chảy gần máu nâu được làm nóng lên → máu mang nhiệt đó tới não bà tới các cơ tin. 
4.Các quá trình trao đổi chất
- Thú và chim có tốc độ trao đổi chất cơ bản cao được kiểm soát do thyroxin và các hoạt động trao đổi chất mạnh → sinh nhiệt.
III. Qúa trình thải nhiệt
Truyền nhiệt 
Truyền nhiệt là phương thức trong đó nhiệt năng được truyền từ vật nóng sang vật lạnh hơn.
2.Bốc hơi nước
 - Bay hơi là phương thức thải nhiệt đặc biệt ích lợi cho cơ thể khi nhiệt độ môi trường cao hơn nhiệt độ da.
 - Một gram nước bay hơi trên mặt da sẽ lấy đi 0,58 kcal nhiệt. Phương thức bay hơi giúp thải 22% lượng nhiệt trong điều kiện nhiệt độ phòng. 
IV.ĐIỀU HÒA THÂN NHIỆT
1.Bằng con đường hóa học
 - Điều nhiệt hóa học là những quá trình sinh lý gây biến đổi chuyển hóa và biến đổi sinh nhiệt do sự oxy hóa các chất dinh dưỡng. Nhiệt độ bên ngoài thấp thì chuyển hóa tăng và ngược lại
 - Điều nhiệt hóa học còn do tác dụng của các kích tố nội tiết, biến đổi của sự đưa kích tố vào máu để điều nhiệt phụ thuộc vào hệ thần kinh
 - Tuyến yên tác động đến quá trình oxy hóa của các tổ chức thông qua tuyến thượng thận và tuyến giáp.→ Chất thyroxin và adrenalin (hormon tuyến giáp và tuyến tủy thượng thận) tác động trực tiếp đến các tế bào → tăng mức độ oxy hóa của tế bào, adrenalin tác động nhanh hơn thyroxin.
Bằng con đường lý học
 - Điều nhiệt lý học là những quá trình làm thải nhiệt theo cơ chế vật lý chủ yếu là con đường bức xạ, dẫn truyền và bốc hơi.
 + Nhiệt truyền theo con đường bức xạ khoảng 43- 71%.
 + Nhiệt truyền theo con đường dẫn truyền khoảng 31%,
 + Nhiệt truyền theo con đường bốc hơi khoảng 21 - 71% nhiệt lượng do cơ thể sản ra. 
Khoảng 3% nhiệt lượng cơ thể sản ra được sử dụng cho việc đốt nóng không khí hô hấp và theo nước tiểu, phân.
III. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA THÂN NHIỆT.
Nhiệt độ cơ thể được điều hoà bởi cơ chế feedback thần kinh. 
1. Khái niệm về điểm chuẩn (set-point). 
 Điều hoà thân nhiệt là quá trình cơ thể điều chỉnh, cân đối cường độ sinh nhiệt và thải nhiệt sao cho nhiệt độ trung tâm duy trì gần điểm chuẩn 370C. 
Khi nhiệt độ cơ thể tăng cao hơn mức này, tốc độ thải nhiệt cao hơn sinh nhiệt để đưa thân nhiệt trở về 370C. Ngược lại, khi thân nhiệt giảm dưới điểm chuẩn, tốc độ sinh nhiệt sẽ cao hơn thải nhiệt. 
2. Các nơ-ron vùng trước chéo thị giác-dưới đồi trước. 
 Vùng trước chéo thị giác-dưới đồi trước có nhiều nơ-ron nhạy cảm nóng và một ít nơ- ron nhạy cảm lạnh. Những nơ-ron này có chức năng như những cảm biến nhiệt để kiểm soát thân nhiệt. 
 Khi vùng này bị kích thích nóng sẽ gây tăng tiết mồ hôi và giãn mạch da giúp chống nóng, đồng thời các quá trình sinh nhiệt cũng bị ức chế. Vì vậy, nó cũng được xem là một trung tâm điều nhiệt. 
3. Các receptor nhiệt ở da và tổ chức. 
Các receptor nhiệt ở da bao gồm receptor nhận cảm lạnh và nóng, trong đó receptor nhận cảm lạnh nhiều hơn gấp 10 lần. 
Các receptor nhiệt còn tìm thấy ở các tổ chức bên trong cơ thể như tuỷ sống, khoang bụng và quanh tĩnh mạch lớn. Nó cũng phát hiện lạnh là chủ yếu. Tuy nhiên khác với receptor ở da, nó tiếp xúc với nhiệt độ trung tâm hơn là nhiệt độ ngoại vi. 
4. Vùng dưới đồi sau - Tích hợp các tín hiệu. 
 Các tín hiệu nhận cảm nhiệt ngoại biên tham gia điều nhiệt chủ yếu là thông qua vùng dưới đồi. Vùng mà các tín hiệu này kích thích nằm ở hai bên rìa của vùng dưới đồi sau. Các tín hiệu nhiệt trung ương từ vùng trước chéo thị giác-dưới đồi trước cũng được truyền về vùng dưới đồi sau. Tại đây, tất cả các tín hiệu nhận cảm nhiệt được tổng hợp lại để kiểm soát quá trình sinh nhiệt và giữ nhiệt của cơ thể giúp điều hoà thân nhiệt. 
5. Các cơ chế đáp ứng. 
 Khi các trung tâm điều nhiệt của vùng dưới đồi phát hiện được thân nhiệt quá nóng hoặc quá lạnh, nó sẽ điều khiển các quá trình sinh nhiệt và thải nhiệt sao cho thích hợp. 
5.1. Cơ chế chống nóng. 
Giãn mạch da : Có thể xảy ra ở nhiều vùng của cơ thể làm da đỏ ửng. Giãn mạch xảy ra do sự ức chế trung tâm giao cảm (gây co mạch) ở vùng dưới đồi sau. 
Bay hơi mồ hôi : Khi nhiệt độ cơ thể cao hơn 370C, tốc độ thải nhiệt do bay hơi mồ hôi sẽ tăng nhanh. Sự bài tiết mồ hôi được điều khiển bởi thần kinh giao cảm (nơ-ron giao cảm này tiết acetylcholine thay vì norepinephrine).
Giảm sinh nhiệt : Ức chế sự run cơ và sự sinh nhiệt hoá học. 
5.2. Cơ chế chống lạnh. 
Co mạch da : Do trung tâm giao cảm ở vùng dưới đồi sau bị kích thích. Co mạch có tác dụng giảm mức mang nhiệt từ trung tâm cơ thể ra da nên giảm thải nhiệt. 
Phản xạ dựng lông : Kích thích giao cảm gây nên phản xạ dựng lông có giá trị chống lạnh ở loài thú. Con người không thể dựng lông nhưng khi lạnh sẽ có hiện tượng sởn da gà. Hiện tượng này không có giá trị chống lạnh, nó là vết tích của phản xạ dựng lông. 
Tăng sinh nhiệt : 
Run cơ : được điều khiển bởi trung tâm run cơ nằm ở phần sau vùng dưới đồi.
Sinh nhiệt hoá học do tác dụng giao cảm : sự kích thích giao cảm hoặc norepinephrine và epinephrine trong máu có thể làm tăng ngay lập tức tốc độ chuyển hoá tế bào. 
Sinh nhiệt hoá học do tăng tiết thyroxine : thyroxine làm tăng sinh nhiệt hoá học do tăng chuyển hoá tế bào. 
Thân nhiệt được điều hòa theo nguyên
Điều hòa thân nhiệt theo cơ chế thần kinh.
Cảm thụ quan: nhận cảm thân nhiệt và phát luồng xung động đến trung tâm điều nhiệt èCác tế bào nhạy cảm với nhiệt (vùng dưới đồi).
Trung tâm thần kinh điều nhiệt nằm trong não trung gian, cụ thể là sàn buồng não số III, vùng dưới đồi. Trong vùng dưới đồi được phân định ra hai vùng chức phận điều nhiệt khác nhau: 
Phía trước vùng dưới đồi (nhân trên thị và nhân trước thị) có trung khu thải nhiệt, có chức phận điều hòa tốc độ thải nhiệt, chống tăng nhiệt. 
 → Kích thích nóng vùng này sẽ gây thở nhanh, đổ mồ hôi, dãn mạch da, hạ thấp trương lực cơ.
 Phần sau của vùng dưới đồi ( nhân dưới đồi sau, nhân dưới đồi bên) có trung khu tạo nhiệt, có chức phận chống lạnh làm tránh mất nhiệt. 
 → Kích thích vào các nhân này gây co mạch da, tăng đường huyết và gây run.
Các nhân phần giữa vùng dưới đồi và nhân củ xám (nucleus tubero- nigralis) cũng tham gia vào cơ chế sinh nhiệt và thải nhiệt. 
Trong các nhân nói trên của vùng dưới đồi có các neurone tiếp nhận sự thay đổi nhiệt độ.
 Nhờ các neurone này mà vùng dưới đồi có khả năng đánh giá được sự biến động của dòng máu chảy qua nó. Cùng với sự tiếp nhận nhiệt độ từ dòng máu, vùng dưới đồi còn tiếp nhận các xung hướng tâm từ các thụ cảm thể tiếp nhận nhiệt ở ngoại vi mang thông tin về nhiệt( cảm giác nóng, lạnh).Thông tin về nhiệt từ ngoại vi có tác dụng hoạt hóa các trung khu sinh nhiệt và thải nhiệt theo cơ chế phản xạ.
\Điều hòa thân nhiệt theo cơ chế thể dịch( hormone).
 Cơ chế điều nhiệt thuộc hoạt động của 3 tuyến nội tiết: giáp trạng, thượng thận, tuyến yên.
 Tuyến giáp. 
 Trong môi trường lạnh ảnh hưởng đến vùng dưới đồi rồi tác động đến tuyến yên → tuyến giáp qua kích giáp tố TSH. 
 Tuyến giáp → điều nhiệt bằng cơ chế thyroxin → làm tăng qúa trình oxy hóa và trao đổi chất trong các tổ chức.
 Động vật mất tuyến giáp: da bao giờ cũng lạnh, nhiệt độ cơ thể dưới mức bình thường. 
Ưu năng tuyến giáp: da bao giờ cũng nóng, nhiệt độ cơ thể có thể hơi cao. Động vật đang ở thời kỳ đông miên sẽ tỉnh dậy nếu ta tiêm tinh chất giáp cho nó vì làm tăng chuyển hóa và tăng nhiệt cơ thể của nó. 
Tuyến thượng thận. 
 Tủy thượng thận: kích tố adrenalin làm tăng chuyển hóa đường và quá trình oxy hóa. Sự tiết adrenalin là một hoạt động phản xạ trung tâm ở hành tủy. 
Tuyến yên. 
Trong bệnh nhược năng tuyến yên, khả năng chống lạnh của cơ thể sút kém, chuyển hóa giảm vì nhược năng tuyến yên sẽ gây nhược năng tuyến giáp và tuyến thượng thận nên tuyến yên ảnh hưởng gián tiếp đến điều nhiệt.
Vỏ thượng thân cũng tăng khả năng điều nhiệt 
Nhược năng tuyến yên→ khả năng chống lạnh của cơ thể giảm vì gây nhược năng tuyến giáp 
IV. MỘT SỐ RỐI LOẠN THÂN NHIỆT.
Giới hạn điều nhiệt của cơ thể:
Người ta chịu được sự thay đổi nhiệt độ môi trường từ -60 à500C.
Ngoài những nhiệt độ giới hạn đó, thân nhiệt không thể giữ được ở mức ổn định. 
1. Sốt. 
Sốt là trạng thái tăng thân nhiệt xảy ra do điểm chuẩn bị nâng lên cao hơn bình thường. Khi đó, các đáp ứng tăng thân nhiệt xuất hiện và đưa thân nhiệt tăng lên bằng điểm chuẩn mới gây nên sốt. 
Chất gây sốt ngoại sinh bao gồm các sản phẩm giáng hoá, độc tố của vi khuẩn hoặc toàn bộ một vi sinh vật. 
Chất gây sốt nội sinh là các cytokin được tiết ra từ bạch cầu mono, đại thực bào, bạch cầu hạt trung tính, bạch cầu lympho... Các chất gây sốt nội sinh thường được tiết ra khi các tế bào trên thực bào hoặc nhận diện các chất gây sốt ngoại sinh. Chất gây sốt nội sinh thường gặp là interleukin-1. Interleukin-1 thúc đẩy nơ-ron vùng dưới đồi tiết prostaglandin E2, và chính chất này đã tác động làm tăng điểm chuẩn của vùng dưới đồi. Bản thân nội độc tố vi khuẩn cũng có thể trực tiếp gây tăng tạo prostaglandin E2 ở vùng dưới đồi. 
Khi bắt đầu cơn sốt sẽ có các biểu hiện như ớn lạnh, co mạch, run. Khi hết cơn sốt thì giãn mạch, ra mồ hôi. 
2. Say nóng. 
Là tình trạng tăng thân nhiệt khi nhiệt độ môi trường quá cao, vượt quá khả năng thải nhiệt. 
Khi bị say nóng, thân nhiệt lên đến 40,5-420C. Triệu chứng là hoa mắt, choáng váng, da nóng và đỏ, có thể mê sảng và bất tỉnh. Nặng thì có thêm sốc tuần hoàn. 
Say nắng là một dạng của say nóng có thêm tia bức xạ của mặt trời. 
 3. Sự tiếp xúc của cơ thể với môi trường cực lạnh. 
Một người bị rơi vào nước có băng trong vòng 20-30 phút sẽ chết do rung thất, ngừng tim. Khi đó, thân nhiệt giảm xuống còn 250C. 
Khi thân nhiệt giảm xuống dưới 34oC thì khả năng điều nhiệt của vùng dưới đồi sẽ bị suy yếu và khi thân nhiệt còn 29oC khả năng này sẽ bị mất hoàn toàn. Đầu tiên, nạn nhân sẽ buồn ngủ và sau đó là hôn mê. 
Lạnh cóng : những phần thân thể phơi ra lạnh có thể bị đông lại gọi là lạnh cóng, hay gặp ở dái tai, đầu ngón tay, chân. Có thể đưa đến tổn thương vĩnh viễn là hoại tử. 
Giãn mạch do lạnh : khi nhiệt độ tổ chức giảm xuống mức có thể gây đông, mạch máu đột nhiên giãn ra biểu hiện bằng đỏ da. Hiện tượng này giúp bảo vệ khỏi bị lạnh cóng.