1. Các cơ chế tạo nhiệt
Các cơ chế tham gia:
- Hoạt hóa sản xuất thyroid
- Hoạt hóa hệ thần kinh giao cảm
- Shivering (run)
a. Hormon Thyroid
- Các hormon tuyến giáp là hormon sinh nhiệt: hoạt động của nó trên các mô đích tạo ra nhiệt. Hoạt động chử yếu của hormỏn thyroid là kích hoạt bơm Na+ - K+ ATPase, tăng tiêu thụ O2, tăng tốc độ chuyển hóa, và tăng sinh nhiệt. Vì vậy việc tiếp xúc với nhiệt độ lạnh hoạt hóa các hormon giáp. Cơ chế thì còn chưa rõ, nhưng nó bao gồm tăng chuyển T4 thành dạng hoạt động -> T3 ở mô đích.
- Bất cứ sự tiết quá mức hoặc thiếu hụt hormon giáp cũng làm rối loạn điều nhiệt của cơ thể.
+ Trong bệnh cường giáp: bệnh basedow, u tuyến giáp,... tốc độ chuyển hóa tăng, tăng tiêu thụ O2, tăng sinh nhiệt.
+ Nhược giáp: viêm tuyến giáp, cắt giáp, thiếu iod -> giảm chuyển hóa -> giảm tiêu thụ o2 -> giảm sinh nhiệt, cực kỳ nhạy cảm với lạnh.
b. Hệ thần kinh giao cảm:
- Nhiệt độ lạnh sẽ hoạt hóa hệ thần kinh giao cảm. Lạnh kích hoạt receptor beta ở mỡ nâu, làm tăng tốc độ chuyển hóa và sinh nhiệt. Hoạt động của hệ thần kinh giao cảm hợp lực với hoạt động hormon giáp: để hoạt động sinh nhiệt của tuyến giáp đạt tối đa thì cần có sự tham gia của hệ thần kinh giao cảm.
- Một tác dụng thứ 2 khi hoạt hóa hệ thần kinh giao cảm là kích hoạt các thụ thể alpha 1 ở các mạch máu cơ trơn của mạch máu da, tạo ra sự co mạch -> giảm dòng máu đến bề mặt da -> giảm mất nhiệt.
c. Run
- Liên quan đến sự co theo nhịp điệu của cơ xương, là cơ chế mạnh mẽ (potent) nhất tăng sinh nhiệt của cơ thể. Lạnh -> hoạt hóa các trung tâm ở vùng dưới đồi sau -> hoạt hóa cac neuron vận động alpha và gamma chi phối cơ xương -> tạo ra sự co thắt có nhịp điệu -> tăng sinh nhiệt.
2. Các cơ chế tản nhiệt:
- Khi nhiệt độ môi trường tăng, các cơ chế hoạt hóa đưa đến mất nhiệt cơ thể bằng phóng xạ và đối lưu. Vì nhiệt là sản phẩm phụ của quá trình chuyển hóa, cơ thể phải thải nhiệt để duy trì nhiệt độ cơ thể ở điểm điều nhiệt.
- Các cơ chế thải nhiệt được phối hợp ở vùng hạ đồi trước. Tăng thân nhiệt giảm hoạt động hệ giao cảm ở mạch máu da. Sự giảm trương lực giao cảm này dẫn đến tăng dòng máu đến các tiểu động mạch và chuyển dòng máu đến đám rối tĩnh mạch gần da hơn. Dòng máu ấm từ bên trong cơ thể được đưa ra bề mặt, sau đó mất qua phóng xạ và đối lưu. Bằng chứng này gồm có: da bị đỏ và nóng. Cũng có hoạt động tăng lên của các sợi dây thầ kinh giao cảm chi phối các tuyến mồ hôi điều nhiệt để tăng tiết mồ hôi (làm mát). Các hành vi giúp tăng thải nhiệt bao gồm tăng diện tích tiếp xúc của da với không khí (cởi bỏ quần áo, quạt)
3. Sự điều chỉnh thân nhiệt cơ thể
Trung tâm điều hòa thân nhiệt nằm ở vùng trước hạ đồi. Trung tâm này nhận thông tin về nhiệt độ mội trường từ các thụ cảm thể nhiệt độ ở da và nhiệt độ lõi từ các thụ thể nằm trong trước vùng hạ đồi của chính nó luôn -> trung tâm sẽ điều khiển đáp ứng thải nhiệt hoặc tạo nhiệt phù hợp.
Nếu core temperature is below the set point temperature, thì cơ chế sinh nhiệt được hoạt hóa. Những cơ chế này bao gồm: tăng tốc độ chuyển hóa (hormone tuyến giáp, thần kinh giao cảm), run, và co mạch máu ở da (tăng trương lực giao cảm)
Nếu core temperature is above the set point temperature, thì các cơ chế tỏa nhiệt được hoạt hóa. Các cơ chế này bao gồm: dãn mạch máu ở da (giảm trương lực giao càm) và tăng hoạt động của cholinergic giao cảm của tuyến mồ hôi.
4. Sốt:
Sốt là một sư tăng thân nhiệt bất thường của cơ thể.
Chất gây số (Pyrogen) tạo ra sốt bằng cách tác động làm tăng set -point temperature ở vùng hạ đồi -> kết quả là cái setpoint mới này lại cao hơn so với điểm setpoint cũ. Buộc cơ thể phải tăng thân nhiệt làm sao cho thân nhiệt đat được điểm setpoint mới này, vùng hạ đồi trước sẽ hoạt hóa cơ chế sinh nhiệt (như run) để nâng cái thân nhiệt lên điểm setpoint mới.
Ở mức độ tế bào, cơ chế hoạt động của chất gây sốt là làm tăng các sản phẩm như interleukin1 trong tế bào thực bào. IL1 sau đó sẽ tác động lên vùng hạ đồi trước làm tăng sản phẩm tại chỗ của prostaglandin -> tăng điểm setpoint temperature.
Sốt có thể được giảm bởi aspirin, nó ức chế enzyme cyclooxygenase, đây là một enzym cần thiết cho việc tổng hợp prostaglandin. Aspirin làm gián đoạn con đường mà chất gây sốt làm tăng điểm set-point temperature. Khi ssốt được điều trị bởi aspirin, cơ quan cảm biến nhiệt độ trong vùng hạ đồi trước bât giờ thấy thân nhiệt cao hơn setpomt temperature, do đó khởi động các cơ chế dãn mạch và tiết mồ hôi
5. Các rối loạn trong điều hòa nhiệt độ
- Kiệt sức do nóng: có thể xảy ra như là một hậu quả của đáp ứng của cơ thể đối với sự tăng nhiệt độ môi trường. Bình thường, đáp ứng đối với sự tăng nhiệt độ bao gồm: dãn mạch và đổ mồ hôi để tỏa nhiệt. Tuy nhiên, nếu đổ mồ hôi quá mức, nó có thể dẫn đến giảm thể tích ngoại bào, giảm thể tích máu, giảm huyết áp, ngất xỉu.
- Say nắng hay shọck nhiệt: xảy ra khi nhiệt độ cơ thể tăng đến điểm phá hủy mô. Nếu đáp ứng bình thường đối với tăng nhiệt độ môi trường bị suy kiệt (ví dụ nếu đổ mồ hôi không xảy ra), thì nhiệt độ không thể phát tán và nhiệt độ cơ lõi tăng đến mức nguy hiểm.
- Tăng thân nhiệt ác tính được đặc trưng bởi tốc độ tăng chuyển hóa mạnh, tăng tiêu thụ O2 và sản phẩm nhiệt tăng trong cơ xương. Các cơ chế tỏa nhiệt không thể keep pace (theo kịp) with các sản phẩm sinh nhiệt quá mức, và nếu sự tăng thân nhiệt không được điều trị kịp thời thì thân nhiệt cơ thể sễ tăng đên smức cao nguy hiểm, hoặc thậm chí tử vong. Ở những người nhạy cảm thì tăng thân nhiệt ác tính có thể xảy ra khi gây mê qua đường hô hấp. (giải thích thông qua kênh RYR1 bị kích hoạt bất thường dẫn đến giải phóng ồ ạt Ca2+ từ lưới nội cơ -> Ca2+ dư thừa làm cơ co cứng liên tục và tiêu thụ năng lượng cực lớn.