Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku Katedra: Promocji Zdrowia Zakład: Biomedycznych Podstaw Zdrowia Fizjologia człowieka Osoby prowadzące przedmiot: Prof. nadzw. dr hab. Zbigniew Jastrzębski zb.jastrzebski@op.pl
Temat wykładu 13 Fizjologiczne podstawy regulacji temperatury ciała. Adaptacja organizmu do zmiennych warunków termicznych otoczenia.
Temperatura ciała Człowiek jest istotą stałocieplną. Temperatura ciała ulega zmianom w ciągu doby: najwyŝsza jest w ciągu dnia (pomiędzy godziną 18 a 21), najniŝsza we wczesnych godzinach porannych (godzina 6). Amplituda tych zmian dochodzi do 1 o C, a średnio wynosi 0,5 o C. U kobiet dodatkowo obserwuje się fluktuacje związane z cyklem menstruacyjnym. J. Górski Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL, str.418
Temperatura ciała Pod wpływem zwiększonej aktywności ruchowej lub w zróŝnicowanych warunkach środowiska temperatura narządów i tkanek podlega niejednakowym zmianom. Regulacja termiczna organizmu dotyczy temperatury wewnętrznej, a temperatura powierzchni ciała zaleŝy głównie od warunków środowiska zewnętrznego. W otoczeniu bardzo zimnym róŝnica pomiędzy tkankami ciała dochodzić moŝe do 20 o C. RóŜnica 4 o C uwaŝana jest za prawidłową. J. Górski Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL, str.418
Wymiana ciepła ze środowiskiem Promieniowanie elektromagnetyczne którego źródłem jest kaŝde ciało, Przewodzenie - energii cieplnej pomiędzy ciałami o róŝnej temperaturze, pozostającymi w bezpośrednim kontakcie, Konwekcja - przenoszenie ciepła na skutek ruchu cieczy lub gazu ze środowiska cieplejszego do zimniejszego, Parowanie przejście stanu skupienia potu na powierzchni ciała z ciekłego w gazowy. J. Górski Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL, str.412-413; B. Czarkowska-Pączek i J. Przybylski Zarys fizjologii wysiłku fizycznego. Wyd. Med., str. 95
Wymiana ciepła ze środowiskiem Ryc.1 Wymiana ciepła ze środowiskiem [Kenney i wsp., 2012]
Wymiana ciepła ze środowiskiem Ryc.3 ZłoŜone interakcje pomiędzy mechanizmami termoregulacyjnymi i warunkami środowiskowymi [Kenney i wsp.,2012]
Bilans cieplny w organizmie ZYSK: Metabolizm Ciepło z otoczenia STRATA: Promieniowanie Przewodzenie Konwekcja Parowanie Ryc.1. Równowaga cieplna w organizmie [Kenney i wsp.,2012]
Mechanizm termoregulacji Centralny ośrodek termoregulacji - znajduje się w podwzgórzu i rdzeniu kręgowym, Receptory odbierają informację o zmianach temperatury otoczenia oraz temperatury wewnętrznej: - Termoreceptory obwodowe (ciepła i zimna) - odbierają informację o zmianach temperatury głównie powierzchniowej - Termodetektory w podwzgórzu i rdzeniu kręgowym Efektory układ krąŝenia, gruczoły potowe, mięśnie szkieletowe B. Czarkowska-Pączek i J. Przybylski Zarys fizjologii wysiłku fizycznego. Wyd. Med., str. 95
Reakcje termoregulacyjne na gorąco i zimno Reakcja na gorąco: - Rozszerzenie naczyń krwionośnych skóry - Pobudzenie czynności gruczołów potowych Reakcja na zimno: - skurcz naczyń krwionośnych skóry - drŝenie mięśniowe - wzrost tempa przemian energetycznych (bezdrŝeniowe) J. Górski Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL, str.416-417
Mechanizm termoregulacji Ryc.4 Uproszczony schemat roli podwzgórza w procesach termoregulacji [Kenney i wsp.,2012]
Zaburzenia mechanizmów termoregulacji Hipotermia obniŝenie temperatury wewnętrznej organizmu poniŝej 35 o C, przy której następuje upośledzenie funkcji termoregulacyjnych podwzgórza. Przy 29,5 o C następuje całkowita utrata tych zdolności. Przy temperaturze wewnętrznej 23 o C następuje śmierć organizmu. J. Górski Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL, str.419-420
Zaburzenia mechanizmów termoregulacji Objawy hipotermii: spadek tempa reakcji metabolicznych, upośledzenie czynności układu krąŝenia i oddechowego, zaburzenia świadomości, uszkodzenie wątroby i nerek, zaburzenie gospodarki wodno-elektrolitowej. OdmroŜenia śmierć tkanek na skutek zwęŝenia naczyń krwionośnych a następnie niedotlenienia oraz braku substancji odŝywczych. W,L Kenney i wsp., Physiology of sport and exercise. HK. str. 305
Zaburzenia mechanizmów termoregulacji Hipertermia podwyŝszenie temperatury wewnętrznej organizmu (4 etapy): 1. odwodnienie zmniejszenie wytwarzania potu, zaburzenia układu krąŝenia, 2. kurcz mięśni (do 38 o C) zaburzenie gospodarki elektrolitowej, bolesne kurcze mięśni, J. Górski Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL, str.419-420
Zaburzenia mechanizmów termoregulacji 3. wyczerpanie upałem (powyŝej 38 o C ) - osłabienie, omdlenia, zawroty głowy, nasilone pocenie, duŝa częstość tętna, spadek ciśnienia tętniczego krwi, 4. udar cieplny (gwałtowny wzrost temperatury wewnętrznej ciała powyŝej 40,0-41 o C) - zakwaszenie organizmu, niedotlenienie mózgu, tworzenie się skrzepów wewnątrznaczyniowych, śmierć komórek wielu narządów, drgawki, śmierć organizmu. J. Górski Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL, str.419-420; B. Czarkowska-Pączek i J. Przybylski Zarys fizjologii wysiłku fizycznego. Wyd. Med., str. 101.
Gorączka Gorączka nie jest synonimem hipotermii, gdyŝ zachodzi przy sprawnie działających mechanizmach termoregulacyjnych. Jest to reakcja organizmu na działanie czynników patogennych zawierających pirogen egzogenny (np. wirusy, bakterie). Pirogen egzogenny, oddziałując na leukocyty, monocyty i makrofagi krwi oraz komórki układu limfoidalnego, stymuluje uwalnianie pirogenów endogennych, prowadzących do podwyŝszenia temperatury wewnętrznej. J. Górski Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL, str. 421
Regulacja temperatury podczas wysiłków fizycznych wysiłek fizyczny wysoka temperatura otoczenia rozszerzenie naczyń pocenie spadek objętości wyrzutowej serca spadek ciśnienia tętniczego krwi wzrost częstości akcji serca Ryc.5 Wpływ wysiłku fizycznego wykonywanego w wysokiej temperaturze na układ krąŝenia [B. Czarkowska-Pączek i J. Przybylski, 2006].
Regulacja temperatury podczas wysiłków fizycznych Wzrost temperatury podczas wysiłków fizycznych jest skutkiem zwiększonej pracy mięśniowej. Wielkość wysiłkowych przyrostów temperatury zaleŝy od obciąŝenia względnego (%VO 2max ). Po rozpoczęciu długotrwałego wysiłku, tempo wzrostu temperatury danego osobnika jest szybkie, poczym po około 30-40 min. ustala się na określonym poziomie. J. Górski Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL, str. 422-425
Regulacja temperatury podczas wysiłków fizycznych Eliminacja ciepła podczas wysiłku zachodzi głównie przez parowanie potu. Termoregulacyjne reakcje na wysiłek zaleŝą nie tylko od warunków środowiska termicznego, ale takŝe od czynników nietermicznych (np. stopień wytrenowania, nawodnienie, objętość krwi, stęŝenie jonów w płynach ustrojowych). Aktywna rozgrzewka wywiera korzystny wpływ na termoregulacje podczas wysiłku. J. Górski Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL, str. 422-425
Aklimatyzacja cieplna Aklimatyzacja cieplna lepsza adaptacja ustroju do pracy w gorącym otoczeniu Trening co najmniej 10 dni w podwyŝszonej temperaturze otoczenia od godziny do dwóch godzin. Intensywność treningu w granicach 60-70% VO 2max w pierwszych dniach cieplnej aklimatyzacji. Adaptacja krąŝeniowa nastąpi w czasie do 5 dnia treningu Termoregulacja fizyczna (pocenie, parowanie) po 10 dniach treningu. A. Ronikier Fizjologia wysiłku w sporcie, fizjoterapii i rekreacji, Bibl. Trenera,2008, str.133-134
Aklimatyzacja cieplna Ryc.5 Typowa reakcja termiczna i pracy serca na wysiłek o tej samej intensywności przed i po aklimacji [Kenney i wsp.,2012].
Aklimatyzacja cieplna Skutki aklimatyzacji cieplnej: ObniŜenie progu temperatury wewnętrznej, przy której zostaje uruchomiony proces pocenia, Mniejsze rozszerzenie naczyń skórnych i mniejszy przepływ skórny, Mniejszy spadek objętości wyrzutowej krwi, mniejszy wzrost częstości tętna i mniejsze obniŝenie się ciśnienia tętniczego. Zwiększenie produkcji hormonu antydiuretycznego (ADH) i aldosteronu (nasilenie zwrotnego wchłaniania sodu) B. Czarkowska-Pączek i J. Przybylski, Zarys fizjologii wysiłku fizycznego, Wyd. Med., 2006., str.102.
Aklimatyzacja cieplna Tab.1 Przykład stęŝenia pierwiastków w pocie w reakcji na wysiłek fizyczny u osób trenujących i nietrenujacych [Kenny i wsp., 2012]. Badane osoby Nietrenujący męŝczyźni Trenujący męŝczyźni Nietrenujace kobiety Trenujące kobiety StęŜenie pierwiastków w pocie Na + [mmol/l] Cl - [mmol/l] K + [mmol/l] 90 60 4 35 30 4 105 98 4 62 47 4
Mechanizmy termoregulacji Ryc. Mechanizmy termoregulacji utrzymujące stałą temperaturę wewnętrzną ciała [Kenney i wsp., 2012]
Bibliografia Czarkowska-Pączek B., Przybylski J. Zarys fizjologii wysiłku fizycznego, Wyd. Med., Wrocław, 2006 [POZYCJA KSIĄśKOWA] Górski J. Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL, Warszawa [POZYCJA KSIĄśKOWA] Kenney W.L., Wilmore J.H., Costill D.L. Physiology of sport and exercise, Human Kinetics, 2012 [POZYCJA KSIĄśKOWA] Ronikier A. Fizjologia wysiłku w sporcie, fizfoterapii i rekreacji. Biblioteka Trenera, Warszawa, 2008 [POZYCJA KSIĄśKOWA]