SINH LÝ ĐIỀU NHIỆT Mục tiêu 1. Trình bày được định nghĩa, giá trị bình thường của thân nhiệt, thân nhiệt trung tâm, thân nhiệt ngoại vi và các yếu tố ảnh hưởng tới thân nhiệt. 2. Trình bày được quá trình sinh nhiệt, thải nhiệt. 3. Trình bày được cơ chế chống nóng và chống lạnh. Nội dung Sự ổn định nhiệt độ cơ thể là một điều kiện để đảm bảo cho các phản ứng hoá học được diễn ra bình thường. Sống trong môi trường mặc dù là điều kiện môi trường luôn thay đổi nhưng nhờ có cơ chế điều nhiệt nên nhiệt độ cơ thể luôn được duy trì trong giới hạn bình thường. Rối loạn điều nhiệt sẽ dẫn đến rối loạn hoạt động chức năng cơ thể. 1. Thân nhiệt, thân nhiệt trung tâm, thân nhiệt ngoại vi 1.1. Định nghĩa thân nhiệt Thân nhiệt là nhiệt độ của cơ thể. Nó khác nhau theo từng vùng của cơ thể: Cao nhất là nhiệt độ của gan, là trung tâm quan trọng của chuyển hoá; máu có nhiệt độ thấp hơn, là trung gian vận chuyển nhiệt trong cơ thể; cơ có nhiệt độ thay đổi tuỳ theo mức độ hoạt động; còn da có nhiệt độ thấp nhất trong cơ thể. Người ta chia thân nhiệt thành hai loại: - Thân nhiệt trung tâm: Đó là nhiệt độ ở các phần sâu trong cơ thể như gan, não, các tạng... Người ta còn gọi thân nhiệt trung tâm là nhiệt độ phần lõi cơ thể. Nhiệt độ đó rất ổn định quanh trị số 37° C. Thân nhiệt trung tâm thường được đo ở 3 vị trí là trực tràng, miệng và nách. Nhiệt độ ở trực tràng hằng định nhất, trong điều kiện cơ sở nó chỉ dao động trong khoảng 36,3 37,1° C. Nhiệt độ ở miệng thấp hơn ở trực tràng 0,2 0,5° C và dao động nhiều hơn, nhưng dễ đo hơn nên thường được dùng để theo dõi tình trạng bệnh. Nhiệt độ ở nách thấp hơn ở trực tràng 0,5 1,0° C, dao động nhiều hơn nữa nhưng cũng tiện đo nhất, thường được dùng theo dõi thân nhiệt người bình thường. - Thân nhiệt ngoại vi: Đó là nhiệt độ ở da hay còn gọi là nhiệt độ phần vỏ cơ thể. Nó luôn luôn biến động theo nhiệt độ môi trường và thấp hơn thân nhiệt trung tâm. Thân nhiệt ngoại vi cũng thay đổi theo vị trí đo: ở trán vào khoảng 33,5° C, ở lòng bàn tay khoảng 32° C, còn ở mu bàn chân chỉ còn khoảng 28° C. 1.2. Các yếu tố ảnh hưởng lên thân nhiệt Có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới thân nhiệt: - Tuổi càng cao thì thân nhiệt càng giảm, tuy nhiên càng về sau thì mức độ giảm càng ít hơn. - Nhịp ngày - đêm: Thân nhiệt thấp nhất vào lúc 1 đến 4 giờ sáng và cao nhất vào lúc 14 đến 17 giờ. - Trong nửa sau của chu kỳ kinh nguyệt, thân nhiệt tăng lên 0,3 0,5° C và trong tháng cuối của thời kỳ có thai, thân nhiệt có thể tăng thêm 0,5 0,8° C. - Vận cơ cũng làm tăng thân nhiệt, cường độ vận cơ càng lớn thì thân nhiệt càng cao. - Trong môi trường quá nóng hoặc quá lạnh, thân nhiệt ngoại vi cũng tăng lên hoặc giảm đi. Tuy nhiên, sự thay đổi không nhiều. Trong một số bệnh lý: Nhìn chung, trong các bệnh nhiễm khuẩn, thân nhiệt tăng lên; trong bệnh tả thì thân nhiệt giảm; ưu năng tuyến giáp thì thân nhiệt tăng; nhược năng tuyến giáp thì thân nhiệt giảm. 2. Quá trình sinh nhiệt - Nguồn sinh nhiệt chủ yếu của cơ thể là do chuyển hoá, tức là do các phản ứng hoá học xảy ra ở tế bào. Do vậy mọi yếu tố làm tăng cường độ chuyển hoá đều làm tăng mức sinh nhiệt, mức này có thể lên tới 150%. - Một nguồn sinh nhiệt nữa của cơ thể là do co cơ. Trong co cơ, 75% năng lượng sinh ra từ các phản ứng hoá học được thải ra dưới dạng nhiệt năng, do đó lao động thể lực làm cho thân nhiệt tăng lên. Đặc biệt khi lao động nặng, thân nhiệt đo ở trực tràng có thể tăng tới 38,5 40° C. Trương lực cơ là một dạng co cơ nên cũng là nguyên nhân sinh nhiệt đáng kể của cơ thể. Run cơ khi rét thực chất cũng là co cơ với biên độ thấp và là một nguyên nhân sinh nhiệt quan trọng, vì hình thức co cơ này có tới 80% năng lượng bị mất đi dưới dạng nhiệt. Khi cơ thể run lên vì lạnh, mức sinh nhiệt có thể tăng tới 200 400%. 3. Quá trình thải nhiệt Nhiệt năng tỏa ra khỏi cơ thể bằng hai cách: Truyền nhiệt và bay hơi nước. 3.1. Truyền nhiệt Truyền nhiệt là phương thức trong đó nhiệt năng được truyền từ vật nóng sang vật lạnh hơn. Có ba hình thức truyền nhiệt: 3.1.1. Truyền nhiệt trực tiếp Trong truyền nhiệt trực tiếp, vật nóng và vật lạnh tiếp xúc trực tiếp với nhau, khối lượng nhiệt được truyền tỷ lệ thuận với diện tích tiếp xúc, mức chênh lệch nhiệt độ và thời gian tiếp xúc. 3.1.2. Truyền nhiệt đối lưu Trong truyền nhiệt đối lưu, nhiệt được truyền cho lớp không khí tiếp xúc với bề mặt cơ thể. Lớp không khí lại luôn chuyển động do vậy lớp không khí nóng lên được thay bằng lớp không khí mát hơn. Mức độ truyền nhiệt tỷ lệ thuận với căn bậc hai của tốc độ gió. Do vậy, mùa nóng có gió hoặc dùng quạt ta sẽ thấy mát hơn. 3.1.3. Truyền nhiệt bằng bức xạ Trong truyền nhiệt bằng bức xạ, vật nóng và vật lạnh không tiếp xúc trực tiếp với nhau. Nhiệt được truyền từ vật nóng sang vật lạnh dưới hình thức tia bức xạ điện từ. Mức độ truyền nhiệt tỷ lệ thuận với chênh lệch nhiệt độ giữa hai vật và ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí. Tuy nhiên khối lượng nhiệt mà vật lạnh nhận được lại phụ thuộc vào màu sắc của nó: Vật có màu đen tiếp nhận toàn bộ nhiệt lượng bức xạ tới, vật có màu trắng phản chiếu toàn bộ nhiệt lượng bức xạ. Đây là cơ sở để thay đổi màu sắc quần áo tuỳ theo nhiệt độ của môi trường. Điều kiện để cơ thể có thể thải nhiệt bằng phương thức truyền nhiệt là nhiệt độ của da phải cao hơn nhiệt độ của những vật xung quanh. Trong trường hợp ngược lại, cơ thể không những không thể tỏa nhiệt được mà còn bị truyền nhiệt từ môi trường vào cơ thể. 3.2. Thải nhiệt bằng bay hơi nước Thải nhiệt bằng bay hơi nước dựa trên cơ sở là: Nước trong lúc chuyển từ thể lỏng sang thể khí phải hút nhiệt vào. Một lít nước bay hơi từ cơ thể hút của cơ thể một nhiệt lượng bằng 580 Kcal. Khi nhiệt độ môi trường tăng lên, phương thức tỏa nhiệt này không những không bị hạn chế mà còn có hiệu quả nhiều hơn. Ví dụ, trong môi trường có nhiệt độ bằng 15 - 20° C nhiệt tỏa ra bằng phương thức bay hơi chỉ chiếm 16,7% tổng số nhiệt tỏa ra khỏi cơ thể, khi nhiệt độ môi trường tăng tới 25 - 30° C, tỷ lệ này tăng tới 30,6%, còn khi môi trường có nhiệt độ bằng 35 40° C, nhiệt tỏa ra bằng phương thức bay hơi chiếm tới 100% tổng số nhiệt tỏa ra khỏi cơ thể. Trong cơ thể, nước bay hơi từ hai nơi là da và đường hô hấp: - Thải nhiệt bằng bay hơi nước qua đường hô hấp Nước bay hơi ở đường hô hấp là nước do các tuyến của niêm mạc đường hô hấp bài tiết ra để làm ẩm không khí trước khi vào tới các phế nang, do đó lượng nhiệt tỏa ra theo bay hơi nước từ đường hô hấp phụ thuộc vào thể tích thông khí phổi. Tuy thể tích này có tăng lên trong môi trường nóng, nhưng bay hơi nước ở đường hô hấp không có ý nghĩa quan trọng trong phản ứng chống nóng của người, bởi vì tỷ lệ nhiệt tỏa theo bay hơi nước ở đường hô hấp so với bay hơi nước ở da là rất nhỏ, chỉ lần lượt bằng 1/2 - 1/30 và 1/50 ở những nhiệt độ không khí tương ứng lần lượt bằng 10°C 20°C và 30°C. - Thải nhiệt bằng bay hơi nước ở da Nước bay hơi ở da dưới hai hình thức là thấm nước qua da và bài tiết qua mồ hôi: + Thấm nước qua da: Lượng nước thấm qua da trung bình trong 1 ngày đêm bằng 0,5 lít và gần như không thay đổi theo nhiệt độ không khí. Do đó, tỏa nhiệt theo hình thức thấm nước qua da cũng không có ý nghĩa quan trọng trong phản ứng chống nóng. + Bài tiết qua mồ hôi: Thải nhiệt theo bài tiết mồ hôi là phương thức quan trọng nhất của cơ thể con người. Lượng mồ hôi bài tiết trong 1 giờ thay đổi từ 0 lít (trong môi trường lạnh) tới tối đa bằng 1,5 2,5 lít. Cùng với sự thay đổi lượng mồ hôi bài tiết, thì lượng nhiệt thải ra khỏi cơ thể do mồ hôi bay hơi mang theo cũng thay đổi. Nhưng mồ hôi chỉ giúp tỏa nhiệt khi nó bay hơi trên da, mà lượng mồ hôi có thể bay hơi được lại phụ thuộc vào độ ẩm của không khí và tốc độ gió. Từ đó hình thành khái niệm nhiệt độ hiệu dụng thể hiện tác động thích hợp của nhiệt độ không khí, độ ẩm và tốc độ gió tới cảm giác của con người trong môi trường nóng. Cán cân thăng bằng giữa quá trình sinh nhiệt và quá trình tỏa nhiệt của cơ thể được thể hiện bằng Bilan nhiệt, tính theo công thức: Bi = Nhiệt chuyển hoá - Nhiệt bay hơi ± Nhiệt bức xạ ± Nhiệt truyền 4. CƠ CHế ĐIềU HOà NHIệT Thân nhiệt được điều hoà trên nguyên tắc: Lượng nhiệt sinh ra trong cơ thể bằng lượng nhiệt tỏa ra khỏi cơ thể cùng trong một khoảng thời gian. Nguyên tắc này được thực hiện nhờ hoạt động của một cung phản xạ phức tạp. Đó là cung phản xạ điều nhiệt. 4.1. Cung phản xạ điều nhiệt Cung phản xạ điều nhiệt cũng như mọi cung phản xạ khác gồm 5 bộ phận: - Bộ phận nhận cảm: Cung phản xạ điều nhiệt bắt nguồn từ các bộ phận tiếp nhận cảm giác lạnh và cảm giác nóng nằm trong da cũng như các cơ quan cảm thụ nhiệt trong các cơ quan nội tạng và trong các thành mạch máu, đặc biệt là các tĩnh mạch cơ. Tại đây, các kích thích nhiệt được mã hoá thành những xung động thần kinh. - Đường truyền vào: Đường dẫn truyền vào mang các xung động thần kinh xuất hiện từ các bộ phận cảm giác nhiệt về trung tâm. Đây là những sợi thần kinh đi từ những tiểu thể cảm thụ về rễ sau của tủy sống. Tới sừng sau của tủy sống, xung động được chuyển sang nơron thứ hai. Nơron này đi chéo sang cột bên của tủy sống bên kia, đi lên theo bó gai - đồi thị, bó gai lưới (dẫn truyền cảm giác nóng - lạnh - đau) và tận cùng ở chất lưới của thân não, ở đồi thị. Nơron thứ ba từ đồi thị đi lên vùng nhận cảm cảm giác ở vỏ não. - Trung tâm: Trung tâm điều hoà thân nhiệt là vùng dưới đồi, ở đó các xung động thần kinh được phân tích, tổng hợp rồi từ đó xuất hiện những tín hiệu điều hoà đi ra gây những biến đổi đáp ứng. Nửa trước của vùng dưới đồi là trung tâm chống nóng, kích thích nó gây những biểu hiện chống nóng. Nửa sau của vùng dưới đồi là trung tâm chống lạnh. Ngoại độc tố của nhiều vi khuẩn gây bệnh, tác động lên vùng dưới đồi gây tăng thân nhiệt, do đó sốt là một triệu chứng thường gặp trong nhiều trường hợp nhiễm khuẩn. Các thuốc như aspirin, antipirin, phenaxetin... ức chế tạo thành prostagandin nên có tác dụng giảm sốt. Vùng dưới đồi, cũng như các trung tâm dưới vỏ khác, còn chịu tác động điều hoà của vỏ não, do đó, tổn thương vỏ não (ví dụ: Chảy máu não) cũng gây sốt cao. - Đường truyền ra: Đường truyền ra truyền những tín hiệu điều hoà từ trung tâm ra các cơ quan đáp ứng, bao gồm cả hai đường thần kinh và thể dịch. + Đường thần kinh: Từ vùng dưới đồi tín hiệu truyền đến trung tâm giao cảm ở sừng bên tủy sống gây co cơ, giãn mạch và tăng cường độ chuyển hoá trong tế bào; và đi tới những nơron vận động ở sừng trước tủy sống, gây biến đổi trương lực cơ, gây run và thay đổi thông khí phổi. Những thuốc liệt hạch thần kinh tự chủ làm giảm phản xạ điều nhiệt, được dùng trong hạ nhiệt nhân tạo. + Đường thể dịch: Các hormon TRH, CRH của vùng dưới đồi theo hệ mạch cửa Popa và Fielding đến thùy trước tuyến yên có tác dụng làm thay đổi mức độ bài tiết TSH và ACTH từ đó làm thay đổi mức bài tiết các hormon của tuyến giáp, tuyến vỏ thượng thận, do đó làm thay đổi mức chuyển hoá ở các tế bào và có tác dụng điều nhiệt. - Cơ quan đáp ứng: Bao gồm các tế bào của cơ thể, đặc biệt là các tế bào của cơ, mạch máu và các tuyến mồ hôi. 4.2. Cơ chế chống nóng và chống lạnh 4.2.1. Cơ chế chống nóng Trong môi trường nóng, cơ thể điều nhiệt bằng cách tăng thải nhiệt và giảm sinh nhiệt, trong đó tăng thải nhiệt đóng vai trò chủ yếu. - Giảm quá trình sinh nhiệt: Bao gồm ức chế run cơ và ức chế sinh nhiệt hoá học dưới tác dụng của catecholamin (adrenalin và noradrenalin). ức chế sinh nhiệt hoá học tức là làm giảm cường độ chuyển hoá các chất trong cơ thể. Nhưng các phản ứng chuyển hoá cũng là cơ sở của các hoạt động sống, nên cường độ chuyển hoá không thể giảm quá nhiều được. Do vậy, giảm quá trình sinh nhiệt không có vị trí quan trọng bằng tăng quá trình tỏa nhiệt trong cơ chế chống nóng. - Tăng quá trình thải nhiệt là cơ chế quan trọng để cơ thể chống nóng. Nó là kết quả của sự giãn mạch dưới da, tăng bài tiết mồ hôi và tăng thông khí: + Giãn mạch dưới da khiến cho máu đến da tăng lên, một mặt làm tăng nhiệt độ của da, làm dễ dàng cho tăng tỏa nhiệt bằng phương thức truyền nhiệt; mặt khác làm dễ dàng cho hiện tượng thấm nước qua da và tăng bài tiết mồ hôi. + Tăng bài tiết mồ hôi làm tăng phương thức tỏa nhiệt do bay hơi nước. Tuy nhiên, tăng bài tiết mồ hôi nhiều có thể dẫn tới tình trạng thiếu nước, thiếu muối. Vì vậy khi săn sóc người lao động trong môi trường nóng, cần chú ý cho uống nước ngay trong lúc lao động và uống từng ít một. + Tăng thông khí: Nhiệt độ máu tăng cao tác động lên trung tâm hô hấp làm tăng thông khí, tăng lưu lượng thở, tăng dòng khí đi qua các đường dẫn khí để làm tăng sự đối lưu và bay hơi nước ở đường hô hấp trên. 4.2.2. Cơ chế chống lạnh Trong môi trường lạnh, thân nhiệt có xu hướng giảm đi. Thân nhiệt giảm làm cho người lờ đờ, ít cử động. Nếu quá lạnh có thể dẫn tới hôn mê rồi chết. Để ngăn chặn xu hướng giảm thân nhiệt, cơ thể thông qua phản xạ điều nhiệt để giảm quá trình tỏa nhiệt và tăng quá trình sinh nhiệt - Giảm quá trình tỏa nhiệt là do co mạch dưới da, khiến cho lượng máu đến da giảm đi, da tái đi. Máu đến da ít hơn làm cho nhiệt độ của da giảm, do đó mà lượng nhiệt tỏa ra khỏi cơ thể giảm đi. Đồng thời với phản xạ co mạch dưới da, các cơ dựng chân lông cũng co lại (gây nên hiện tượng nổi da gà) làm tăng bề dày lớp không khí giữa da và môi trường nên cơ thể đỡ mất nhiệt. - Tăng quá trình sinh nhiệt là yếu tố chủ đạo trong cơ chế chống lạnh. Quá trình sinh nhiệt tăng là do tăng chuyển hoá của các tế bào dưới tác dụng của hormon tuyến giáp và tuyến thượng thận. Run cơ cũng làm tăng sinh nhiệt. Khi bị lạnh thường có phản xạ run cơ. Lúc này trương lực các cơ tăng lên gây ra hiện tượng "cóng". Run cơ không tạo ra công cơ học nhưng sinh ra nhiều nhiệt. Khi cơ thể bị mất đột ngột một lượng nhiệt nhất định thì có hiện tượng rùng mình (run mạnh cơ trong một thời gian ngắn) để bù lại lượng nhiệt vừa bị mất. 4.2.3. Một số biện pháp điều nhiệt riêng của loài người Ngoài các phản ứng sinh học điều nhiệt kể trên, loài người còn sáng tạo ra các biện pháp riêng để hỗ trợ việc giữ cho thân nhiệt hằng định, các biện pháp đó bao gồm: - Cải tạo vi khí hậu: Xây dựng nhà để ở và làm việc. Mùa hè người ta tăng lưu chuyển không khí trong nhà (mở cửa, dùng quạt), đội nón mũ khi ra đường, trồng cây lấy bóng mát... Mùa đông, người ta đóng kín cửa, dùng lò sưởi. - Chọn quần áo thích hợp: Mùa hè mặc quần áo sáng màu để phản chiếu các tia bức xạ nhiệt, quần áo mỏng, rộng và dễ thấm mồ hôi để dễ dàng tỏa nhiệt. Mùa đông mặc quần áo thẫm màu, với vải dày, xốp để làm giảm tỏa nhiệt. - Chọn chế độ ăn thích hợp: Chế độ ăn mùa hè nên ít năng lượng (ít lipid) với các thức ăn "mát", "giải nhiệt". Chế độ ăn mùa đông thì ngược lại. - Rèn luyện để quen chịu nóng hoặc chịu lạnh là một biện pháp chủ động mang lại hiệu quả rất lớn.
. |
