Thân nhiệt và điều hòa thân nhiệt

Nhiệt độ của cơ thể là kết quả của hai quá trình đối lập: quá trình sinh nhiệt và quá trình thải nhiệt.    Hai quá trình đó là chung cho tất cả các loài sinh vật, nhưng điều hòa nhiệt độ cho luôn luôn hằng định là một tính chất riêng của một số động vật. Nghiên cứu điều nhiệt có một giá trị đặc biệt ở chỗ, điều nhiệt là một trong những bước tiến hóa của các loài vật.Trong khi sự điều hòa hô hấp, tuần hoàn, tiêu hóa là chung cho tất cả các động vật có xương sống, thì thải nhiệt và sản nhiệt để giữ mức hằng định của nhiệt độ, chỉ có diễn ra ở loài chim và loài có vú. Những động vật đó là loài đồng nhiệt, tất cả các loài vật khác đều thuộc về loài biến nhiệt.

1. Thân nhiệt và những dao động bình thường của thân nhiệt

a. Sự phân bố nhiệt độ trên cơ thể  

Động vật sản nhiệt do những phản ứng hóa học phóng nhiệt xảy ra trong các tổ chức. Nhiệt độ của toàn bộ cơ thể nói chung cũng như các cơ quan trong cơ thể nói riêng, phụ thuộc vào cường độ của quá trình sinh nhiệt và thải nhiệt.

   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, nhiệt được tạo ra nhiều hơn so với ở các mô liên kết, sụn và xương.

   Quá trình thải nhiệt cũng khác nhau, phụ thuộc vào vị trí của các cơ quan. Các cơ  quan nằm trên bề mặt cơ thể (da, cơ xương) thải nhiều nhiệt hơn so với các cơ quan nội tạng. Từ đó có thể thấy rằng nhiệt độ của các cơ quan trong cơ thể không giống nhau. Gan nằm sâu bên trong cơ thể, sản nhiều nhiệt, nên nhiệt độ ở gan khoảng 37,8-38^oC, trong khi đó  nhiệt độ ở da dao động từ 28-33^oC.

   Do có sự khác biệt nhiệt độ ở các cơ quan nội tạng và nhiệt độ ở da, nên người ta đưa ra khái niệm về nhiệt độ trung tâm và nhiệt độ ngoại vi. Nhiệt độ trung tâm là nhiệt độ ở các phần sâu bên trong cơ thể, ổn định xung quanh trị số 37^oC. Nhiệt độ ngoại vi, còn gọi là nhiệt độ da, thấp hơn nhiệt độ trung tâm. Nhiệt độ trung bình của cơ thể được đo ở nách hoặc trực tràng. Nhiệt độ nách ở người khỏe mạnh là 36,5^oC , thấp hơn nhiệt độ trực tràng khoảng 0,5-1^oC. Nhiệt độ trực tràng trung bình là 37^oC và dao động rong ngày từ 36,3-37,3^oC. Nhiệt độ trung bình của các động vật đẳng nhiệt, tùy từng loài, dao động trong phạm vi từ 37,5 -43^oC (bảng 6.2)

Thân nhiệt không phải luôn luôn hằng  định, mà có thể dao  động trong ngày trong phạm vi 0,5- 0,7^oC. Người ta đo nhiệt độ cơ thể bằng những ống nhiệt kế riêng và đo ở trực tràng , nách hoặc dưới lưỡi. Nhiệt độ người thay đổi trong ngày, nhiệt độ sáng sớm (3-5 giờ sáng) thấp hơn nhiệt độ buổi chiều (3-8 giờ tối) do chuyển hóa và hoạt động cơ thể. Những loài chim ăn đêm có nhiệt độ buổi chiều thấp hơn buổi sáng. Trong điều kiện khí hậu nóng bức, sau bữa ăn, khi lao động nặng thân nhiệt có thể tăng lên trên mức bình thường từ 1 - 2^oC. Giới hạn dao động nhiệt độ mà cơ thể có thể chịu đựng được rất hẹp.

Khi nhiệt độ cơ thể hạ thấp dưới 25⁰C và tăng cao hơn 43⁰C người sẽ chết. Trẻ sơ sinh dễ thay đổi nhiệt độ hơn người lớn. Trên cơ thể trẻ sơ sinh bộ máy điều hòa nhiệt của trẻ chưa hoạt động tốt. Phụ nữ trong thời gian hoạt động của hoàng thể, tức là khoảng nửa sau của chu kỳ kinh nguyệt, thân nhiệt cao hơn lúc thường 0,3 - 0,5⁰C; trong tháng cuối của kỳ có thai, thân nhiệt có thể tăng thêm 0,5 - 0,8⁰C.

 2. Điều hòa thân nhiệt   

Điều hòa thân nhiệt là làm cho nhiệt độ tăng hoặc giảm để thích ứng với môi trường.

Cơ thể điều nhiệt bằng hai cơ chế: Điều nhiệt hóa học và điều nhiệt lý học.

  a. Điều nhiệt 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; khi trời rét, cơ thể run làm tăng chuyển hóa rất nhiều, tăng chuyển hóa để sinh nhiệt hoàn toàn do các phản ứng hóa học sinh nhiệt nên gọi là điều nhiệt hóa học. 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. Vai trò quan trọng trong điều nhiệt hoá học có thể kể tuyến yên: 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 để làm tăng mức độ oxy hóa của tế bào, adrenalin tác động nhanh hơn thyroxin.

b. Điều nhiệt lý học:

  Điều nhiệt lý học là những quá trình làm thải nhiệt theo cơ chế vật lý. Cơ thể có thể thải nhiệt bằng nhiều con đường khác nhau, trong đó chủ yếu là con đường bức xạ, dẫn truyền và bốc hơi. Nhiệt truyền theo con đường bức xạ khoảng 43- 71%, theo con đường dẫn truyền khoảng 31%, 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.

-  Thải nhiệt bằng dẫn truyền và bằng bức xạ đều phụ thuộc vào một yếu tố, đó là sự chênh lệch giữa nhiệt độ da và nhiệt độ môi trường xung quanh. Nhiệt độ da làm cho cường độ bức xạ và dẫn truyền nhiệt có thể bị thay đổi, do sự phân bố máu trong các mạch và do sự thay đổi lượng máu tuần hoàn.Sự phân bố lượng máu trong các mạch diễn ra như sau: khi nhiệt độ không khí giảm thấp, các mạch máu nhỏ ở da co lại. Do đó một lượng lớn máu được dồn vào các mạch thuộc các cơ quan nằm trong ổ bụng. Các lớp trên mặt da nhận được máu ít hơn, nên nhiệt bức xạ giảm xuống. Khi nhiệt độ không khí tăng cao, các mạch máu da nở rộng, lượng máu đổ về da nhiều hơn, nhiệt độ da tăng lên, do đó làm tăng bức xạ và dẫn truyền nhiệt. Truyền nhiệt bức xạ dưới dạng tia hồng ngoại, giữa các vật không tiếp xúc với nhau.Vật có màu đen hấp thu toàn bộ nhiệt lượng bức xạ tới, vật có màu trắng phản chiếu toàn bộ nhiệt lượng bức xạ.

- Bốc hơi: là phương thức thải nhiệt đặc biệt quan trọng khi nhiệt độ của không khí cao hơn nhiệt  độ của da (khoảng 28- 33⁰C ). Một lít mồ hôi bốc hơi  ở 37⁰C lấy  đi 580kcal. Khi mồ hôi  đổ nhiều, gây mất nhiều NaCl, gây mệt mỏi, có khi gây sốt. Do đó, cần phải bù đắp lại cho cơ thể nước cũng như NaCl. Sự bốc hơi nước phụ thuộc vào độ ẩm của không khí. Không khí bảo hòa hơi nước thì quá trình bốc hơi không thể diễn ra được. Do đó , khi nhiệt độ cao và độ ẩm cao ta cảm thấy khó chịu hơn khi độ ẩm thấp.

 Một phần hơi nước được thải ra khỏi cơ thể bằng con đường hô hấp. Do đó , hô hấp cũng tham gia vào việc duy trì thân nhiệt ở mức hằng định. Trong điều kiện bình thường, mỗi ngày nước bốc hơi qua phổi khoảng 300-400ml, tương ứng với nhiệt được thải ra từ 175-232kcal.

3. Vai trò của thần kinh và nội tiết trong điều hòa thân nhiệt

 Sự thăng bằng giữa sinh nhiệt và thải nhiệt thực hiện được là do hai cơ chế chính: thần kinh và nội tiết.

          a. Vai trò của thần kinh trong điều nhiệt 

 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. Trong lâm sàng, tổn thương vùng này gây tăng nhiệt cao làm chết người.

 - 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. Chính 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. 

      b. Vai trò của các tuyến nội tiết trong điều nhiệt

 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 yên ảnh hưởng đến tuyến giáp qua kích giáp tố TSH. Tuyến giáp ảnh hưởng trực tiếp đến 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.Vỏ thượng thận: cắt bỏ vỏ thượng thận chó, con vật kém khả năng điều nhiệt.

- 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.

3. Rối loạn điều nhiệt

 Những rối loạn điều nhiệt dẫn đến hai tình trạng nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp.

    a. Cao nhiệt và sốt : Do nhiều nguyên nhân như vận động nhiều, mặc quần áo nóng, không khí ẩm. Do dùng thuốc gây co giật cơ làm tăng nhiệt như strychnine, cocaine; các nội tiết tố adrenalin, thyroxin; tình trạng bệnh lý như vi trùng,  độc tố vi trùng, chất prôtêin lạ...  Sốt là do rối loạn điều nhiệt, cơ thể vẫn điều nhiệt nhưng ở mức nhiệt độ cao.

  b. Nhiệt độ thấp: Do nhiều nguyên nhân: mặc không đủ  ấm, tắm bị lạnh. Khí hậu lạnh đột ngột. Do dùng thuốc giảm nhiệt như quinine, aspirin...

  c. Hạ nhiệt trong y học

 Hạ nhiệt trong y học là sự hạ thấp nhiệt độ cơ thể bằng phương pháp nhân tạo: cho những loại thuốc ức chế sinh nhiệt, rồi ủ lạnh bằng nước đá hoặc ngâm vào bể nước lạnh. Với phương pháp này có thể duy trì thân nhiệt thấp dưới 32⁰C. Phương pháp này làm giảm nhu cầu O₂, giảm chuyển hóa... giúp cơ thể chịu đựng tốt đối với người già, trẻ em khi phải chịu những thủ thuật lớn như mổ gan, tim...Gần đây người ta đã nghiên cứu hạ nhiệt cục bộ, bằng cách hạ nhiệt riêng những bộ phận cơ thể cần được chữa bệnh. Hiện nay đã hạ nhiệt cục bộ để chữa bệnh gan, dạ dày.  Trên cơ thể người ta thấy có hiện tượng chườm lạnh làm giảm mức tuần hoàn máu (ít tiêu hao O₂), làm tê những đầu mút thần kinh cảm giác, tránh được những tiêu hao năng lượng, tránh được tuần hoàn mạnh, và nhờ đó tránh được choáng.

 Lạnh làm giảm rất thấp chuyển hóa của tế bào, khi nhiệt độ gỉảm xuống gần 1⁰C, tế bào gần như không tiêu thụ oxy. Trên các chiến trường xứ lạnh có thể giữ 1 dây buộc thắt lâu nếu ta chườm nước đá quanh chân tay bị buộc thắt. 

DOWNLOAD: