Title SINH LÝ ĐIỀU NHIỆT.doc ✅

1 BÀI 6 . SINH LÝ ĐIỀU NHIỆT Mục tiêu học tập: Sau khi học xong bài này, sinh viên có khả năng: 1. Trình bày được các nguyên nhân sinh nhiệt và các phương thức thải nhiệt. 2. Trình bày được cung phản xạ điều nhiệt 3. Trình bày được các cơ chế chống nóng và chống lạnh. 4. Trình bày được các biện pháp điều nhiệt riêng của loài người Người thuộc loài hằng nhiệt (còn được gọi là động vật máu nóng) tức là có nhiệt độ cơ thể luôn hằng định, không bị thay đổi theo nhiệt độ môi trường. Về mặt sinh lý học so sánh, đây là biểu hiện của tiến hoá. Thân nhiệt hằng định đảm bảo cho mọi quá trình chuyển hoá trong cơ thể diễn ra bình thường, không phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường. Thân nhiệt được hằng định nhờ sự điều nhiệt, đảm bảo cân bằng giữa sinh nhiệt và thải nhiệt. 1. THÂN NHIỆT Thân nhiệt là nhiệt độ của cơ thể. Nhiệt độ cơ thể khác nhau tùy theo từng vùng. Nơi có nhiệt độ cao nhất là gan, nơi có nhiệt độ thấp nhất là da và nhiệt độ của da ở các nơi khác nhau cũng khác nhau. Nói một cách tổng quát thì các tạng ở sâu, có chuyển hóa mạnh thì có nhiệt độ cao, còn càng ra ngoại vi thì nhiệt độ giảm đi. Nhiệt độ ở các mô sâu (được gọi là nhiệt độ vùng lõi hay nhiệt độ trung tâm) luôn được giữ hằng định 36 o C – 37,5 o C để đảm bảo điều kiện tối ưu cho các phản ứng hoá sinh. Trái lại, nhiệt độ của da và của các chi (được gọi là nhiệt độ ngoại vi hay nhiệt độ vùng vỏ) thấp hơn nhiệt độ trung tâm và thay đổi theo nhiệt độ và các điều kiện của môi trường (độ ẩm, gió... ). Nhiệt độ da đo ở các điểm khác nhau cũng khác nhau. Nhiệt độ đo được ở trực tràng, ở miệng, ở nách được coi là phản ánh thân nhiệt trung tâm. Nhiệt độ đo được ở trực tràng là ổn định nhất (nhiệt độ này đo ở điều kiện cơ sở là 36,3 – 37,1C). Nhiệt độ đo được ở miệng thấp hơn nhiệt độ đo ở trực tràng 0,2C – 0,5C ; nhiệt độ đo được ở nách thấp hơn nhiệt độ đo ở trực tràng 0,5C – 1C. Tuy kém chính xác hơn nhưng đo thân nhiệt ở nách và ở miệng lại được dùng nhiều hơn vì đơn giản và thuận tiện. Nhiệt độ đo ở da được gọi là thân nhiệt ngoại vi. Nhiệt độ này thấp hơn nhiệt độ phần lõi và chịu nhiều ảnh hưởng của môi trường (nhiệt độ không khí, độ ẩm, gió, nhiệt độ các vật xung quanh...) và thay đổi theo vị trí đo; chỗ nào càng xa, càng hở, càng tiếp xúc với vật lạnh càng có nhiệt độ thấp. Ví dụ, nhiệt độ đo ở trán cao hơn ở lòng bàn tay, nhiệt độ ở mu bàn chân thấp hơn ở hai nơi trên. Thân nhiệt chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố. Thân nhiệt giảm dần theo tuổi. Thân nhiệt dao động theo nhịp ngày đêm: Thấp nhất vào lúc 3 – 6 giờ sáng, cao nhất lúc 14 – 17 giờ. Nhiệt độ của phụ nữ thay đổi trong chu kỳ kinh nguyệt: Nhiệt độ đo được ở nửa sau chu kỳ kinh nguyệt cao hơn ở nửa trước 0,3C – 0,5C; nhiệt độ trong tháng mang thai cuối có thể tăng thêm 0,5C – 0,8C. Cần chú ý là điều nhiệt ở trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ chưa hoàn thiện.
2 Vận cơ làm tăng thân nhiệt, cường độ vận cơ càng lớn thì thân nhiệt càng cao. Nhiệt độ môi trường quá nóng hoặc quá lạnh cũng có phần nào ảnh hưởng lên thân nhiệt tuy không nhiều. Đặc biệt, thân nhiệt thay đổi trong trường hợp bệnh lý. Sốt là triệu chứng rất thường gặp trong nhiều bệnh. Theo dõi tính chất của sốt (sốt hay giảm nhiệt, sốt cao hay sốt nhẹ, đột ngột hay từ từ, thành cơn hay không, thời gian sốt và lui sốt...) chẳng những giúp cho điều trị mà còn là triệu chứng có giá trị giúp cho chẩn đoán bệnh. 2. SINH NHIỆT Nhiệt của cơ thể được sinh ra từ các phản ứng hóa học. Mọi nguyên nhân làm tăng tiêu hao năng lượng đều làm tăng sinh nhiệt, có thể làm tăng mức sinh nhiệt lên 150% so với bình thường. - Chuyển hoá cơ sở. Là mức tiêu hao năng lượng tối thiểu trong điều kiện không tiêu hoá, không vận cơ, không làm việc trí óc mặc dù tỉnh táo và ở trong môi trường có nhiệt độ thoải mái, không phải điều nhiệt (xem bài 5. Chuyển hóa năng lượng). - Vận cơ. Mức độ sinh nhiệt do vận cơ tăng theo cả về số tuyệt đối cũng như tỷ lệ tương đối và có thể tới 90% lượng nhiệt sinh ra. Hiệu suất của co cơ chỉ là 25%; 75% năng lượng sinh ra trong co cơ bị biến thành nhiệt năng. Thân nhiệt đo được ở trực tràng khi lao động thể lực nặng có thể lên tới 38,5C – 40C. Run cơ là một hình thức vận cơ không tạo ra công năng nhưng là một nguyên nhân sinh nhiệt vì khi run có tới 80% năng lượng bị chuyển thành nhiệt. Run vì lạnh có thể làm mức sinh nhiệt tăng từ 2 đến 4 lần. - Tiêu hoá. Khi tiêu hoá thức ăn, cơ thể cũng phải tiêu hao năng lượng cho các động tác tiêu hoá (nhai, nuốt, nhu động …), cho việc sản xuất và bài tiết dịch tiêu hoá, cho hấp thu các chất (xem tác dụng động lực đặc hiệu của thức ăn). - Phát triển cơ thể ở người trẻ, phát triển bào thai ở phụ nữ có mang… 3. CÁC PHƯƠNG THỨC TRAO ĐỔI NHIỆT 3.1. Truyền nhiệt trực tiếp. Nhiệt được truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp hơn qua bề mặt tiếp xúc giữa hai vật. Ví dụ, cơ thể truyền nhiệt cho quần áo, giày dép, mặt bàn ghế, vật cầm… Truyền nhiệt trực tiếp tỷ lệ thuận với diện tích tiếp xúc, mức chênh lệch nhiệt và thời gian tiếp xúc giữa hai vật. Quá trình này chấm dứt khi nhiệt độ của vật nhận nhiệt bằng nhiệt độ của vật truyền nhiệt; do đó, truyền nhiệt theo cơ chế này có giới hạn. Muốn tăng truyền nhiệt theo cơ chế này cần phải làm giảm nhiệt độ của vật nhận nhiệt; ví dụ, lau dội sàn nhà, lau ướt mặt tiếp xúc… 3.2. Truyền nhiệt đối lưu. Nhiệt được truyền cho lớp không khí tiếp xúc với bề mặt cơ thể. Hiện tượng đối lưu (lớp không khí này nóng lên và được thay thế bằng không khí mát hơn) làm tăng quá trình này. Vào mùa nóng, người ta cảm thấy dễ chịu hơn khi có gió thổi; vào mùa rét, người ta cảm thấy lạnh hơn khi có gió. Mức độ truyền nhiệt tỷ lệ với căn bậc hai của tốc độ gió (v 1/2 ). 3.3 Bức xạ nhiệt. Nhiệt được truyền từ vật nóng hơn sang vật kia mà không cần có chất dẫn truyền và ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí. Ví dụ, nhiệt từ các bức xạ mặt trời đến được trái đất mặc dù có khoảng không vũ trụ hoặc từ một đèn hồng ngoại đến được cơ thể mặc dù không khí lạnh, nhiệt vẫn truyền được từ cơ thể sang
3 các bức tường lạnh mặc dù không khí trong phòng nóng. Lượng nhiệt mất theo bức xạ tỷ lệ với mũ 1/4 của nhiệt độ của vật phát nhiệt (t o 1/4 ). Cơ thể nhận nhiệt bức xạ từ các vật khác có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ cơ thể; ngược lại, nếu nhiệt độ cơ thể cao hơn thì cơ thể bức xạ nhiệt sang các vật có nhiệt độ thấp hơn. Màu sắc của vật nhận nhiệt ảnh hưởng lên lượng nhiệt được tiếp nhận. Vật nhận có màu sẫm tối thì nhận được nhiều nhiệt bức xạ, vật nhận có màu trắng sáng hấp thụ nhiệt bức xạ kém hơn. Đây là cơ sở để chọn màu quần áo theo mùa, quét vôi sơn tường nhà ở. 3.4. Bay hơi nước. Khi bốc hơi, nước “kéo theo” một lượng nhiệt: 2428 kJ (580 Kcal) / 1 lít nước. Khi các hình thức kể trên không đủ để thải nhiệt hoặc khi nhiệt độ môi trường cao hơn 36 o C thì cần phương thức này, cụ thể là ra mồ hôi. Nếu nhiệt độ môi trường cao hơn thân nhiệt thì cơ thể nhận nhiệt qua bức xạ và truyền nhiệt nên phải tăng cường thải nhiệt qua mồ hôi. Nhiệt độ môi trường càng tăng thì phương thức tỏa nhiệt này càng có hiệu quả. Ví dụ, khi nhiệt độ môi trường là 15C - 20C thì nhiệt mất đi bằng phương thức bay hơi chiếm 16,7% tổng số nhiệt được thải; khi nhiệt độ môi trường là 25C - 30C thì tỷ lệ này là 30,6%; khi nhiệt độ môi trường là 35C - 40C thì tỷ lệ này là 100%. Lượng mồ hôi được bài tiết trong một giờ có thể từ 1 lít (trong môi trường lạnh) đến 1,5 – 2,5 lít và lượng nhiệt được thải theo mồ hôi cũng tăng. Thải nhiệt qua phương thức bốc hơi nước (bay hơi mồ hôi) phụ thuộc vào độ ẩm không khí và gió. Độ ẩm không khí thấp và có gió thuận lợi cho thải nhiệt qua bay hơi mồ hôi. Ngược lại, nếu độ ẩm không khí cao thì tác dụng của bay mồ hôi bị kém. Người ta dùng khái niệm nhiệt độ hiệu dụng để thể hiện tác động tích hợp của nhiệt độ không khí, độ ẩm và tốc độ gió tới cảm giác của con người trong môi trường nóng. Ngay cả khi cơ thể không có mồ hôi vẫn có hiện tượng bay hơi nước không cảm thấy qua da và qua phổi (hơi thở). Lượng nước bay hơi qua da không cảm thấy là lượng nước thấm qua da, trung bình là 0,5 lít/ngày và hầu như không thay đổi theo nhiệt độ không khí. Lượng nước bay hơi theo đường hô hấp là nước do các tuyến tiết nước của niêm mạc đường hô hấp tiết ra để làm ẩm không khí hít vào. Lượng nước này phụ thuộc vào thể tích thông khí phổi, tuy có tăng khi sống trong môi trường nóng nhưng không quan trọng và có giới hạn. Bởi vậy nước thấm qua da và nước bay hơi theo đường hô hấp không có vai trò quan trọng trong cơ chế chống nóng. Như vậy, phương thức thải nhiệt quan trọng nhất của cơ thể là thải nhiệt do bay mồ hôi. 3.5. Bilan nhiệt. Cân bằng giữa quá trình sinh nhiệt và quá trình thải nhiệt của cơ thể được thể hiện bằng bilan nhiệt: Bilan nhiệt = Nhiệt chuyển hóa – nhiệt bay hơi nước  nhiệt bức xạ  nhiệt truyền Bilan càng dương thì lượng nhiệt được tích lại càng lớn, thân nhiệt tăng. Bilan càng âm thì cơ thể càng bị mất nhiệt và thân nhiệt giảm xuống. Bilan nhiệt, chỉ số tích nhiệt (body heat storage index - BHST) là các chỉ tiêu quan trọng trong sinh lý lao động khi nghiên cứu sức khỏe của người lao động trong môi trường nóng. Cơ thể có khả năng điều nhiệt trong điều kiện nhiệt độ môi trường là từ 0 o C đến 50 o C. Khả năng điều nhiệt của cơ thể phụ thuộc nhiều yếu tố: Độ ẩm, gió … Ví dụ, khả năng điều nhiệt thậm chí vẫn còn khi nhiệt độ môi trường lên tới 100 o C nhưng môi trường phải rất khô. Mồ hôi chỉ có tác dụng khi bốc hơi từ từ nên trong môi trường vừa nóng lại vừa rất ẩm, mồ hôi không bay hơi được mà chảy thành giọt thì không có tác dụng
4 thải nhiệt. Người ta gọi phạm vi nhiệt độ môi trường trong đó cơ thể điều nhiệt được bằng các quá trình sinh lý là “nhiệt độ dễ chịu” hay “nhiệt độ thoải mái”. Ngoài phạm vi này, con người có những hành vi nhằm điều nhiệt (ví dụ, tìm kiếm bóng mát, chọn quần áo mặc, sưởi ấm hoặc quạt gió, máy điều hoà nhiệt độ...). Dưới 0 o C và trên 50 o C thì điều nhiệt sinh lý không đủ và phải sử dụng các biện pháp mới đảm bảo được điều hoà thân nhiệt (quạt, sưởi, nhà, áo quần...). Trẻ sơ sinh, trẻ nhỏ dưới ba tuổi chưa có cơ chế điều nhiệt hoàn chỉnh. Bọc, quấn trẻ sơ sinh quá kỹ trong chăn cũng có thể làm thân nhiệt trẻ tăng cao; ngược lại để trẻ ở nơi lạnh mà không mặc đủ quần áo ấm làm cho thân nhiệt trẻ hạ thấp. Cần chú ý không để trẻ nhỏ, nhất là trẻ dưới một tuổi bị mất nhiệt hoặc bị co giật do sốt cao vì có thể để lại những di chứng thần kinh - trí tuệ về sau này. 4. CUNG PHẢN XẠ ĐIỀU NHIỆT Thân nhiệt được điều hòa theo nguyên tắc: Lượng nhiệt mất đi bằng lượng nhiệt sinh ra trong cùng một khoảng thời gian. Để đảm bảo sự cân bằng này, cần phát động và điều hòa các cơ chế chống nóng hoặc chống lạnh phù hợp. Việc này được thực hiện nhờ một phản xạ là phản xạ điều nhiệt. Cung phản xạ điều nhiệt cũng gồm có 5 bộ phận. 4.1. Bộ phận nhận cảm. Ở da có các receptor nhiệt là các receptor với nóng và receptor với lạnh. Các receptor này có khả năng thích nghi (lúc mới bị kích thích thì hưng phấn mạnh, sau đó giảm hưng phấn rất nhanh và kéo dài). Số receptor nhiệt không được phân bố đồng đều trên da; có nơi số receptor với lạnh nhiều gấp mười số receptor với nóng. Như vậy, nhận biết về nhiệt độ môi trường bên ngoài chủ yếu là nhận biết lạnh. Phải có một diện tích đủ rộng bị kích thích mới gây ra được cảm giác về nhiệt vì cần phải có nhiều receptor bị kích thích đồng thời gây hiện tượng cộng kích thích. 4.2. Đường truyền vào. Xung động theo dây thần kinh về sừng sau tuỷ. Nơron thứ hai bắt chéo sang bên đối diện, đi 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. 4.3. Trung tâm. Trung tâm điều hoà thân nhiệt là vùng dưới đồi. Vùng trước thị – trước dưới đồi có các nơron nhạy cảm nóng và nơron nhạy cảm lạnh được gọi là các cơ quan phát hiện nhiệt (detector) ghi nhận nhiệt độ trung tâm. Đồng thời, phần sau và phần rìa vùng dưới đồi tiếp nhận các thông tin từ các receptor nhiệt từ da đưa lên và từ vùng trước thị – trước dưới đồi đưa tới. Phần sau vùng dưới đồi tích hợp các thông tin về nhiệt và phát động các đáp ứng thích hợp. Thông tin về nhiệt đã được tích hợp được so sánh với nhiệt độ đối chiếu (hay nhiệt độ chuẩn). Nếu có sự khác biệt thì có thể sẽ có những cơ chế điều chỉnh sự cân bằng nhiệt. Ta có thể ví “nhiệt độ chuẩn” này như nhiệt độ được chọn ở một rơ le nhiệt: Nếu nhiệt độ cao hơn mức đã chọn thì điện bị ngắt và ngược lại, khi nhiệt độ xuống thấp hơn nhiệt độ đã chọn thì điện lại tự động đóng lại. Nhiệt độ đối chiếu được coi là 37 o C. Các chất gây sốt tác động lên vùng dưới đồi, làm “nhiệt độ chuẩn” tăng lên. Ngoài ra, các nơron của vùng dưới đồi có các receptor với nhiệt độ, nhận biết nhiệt độ của dòng máu đi tới; do đó thay đổi nhiệt độ dòng máu tiếp lưu cho vùng dưới đồi cũng có thể gây ra biến đổi về thân nhiệt. Vùng dưới đồi và các trung tâm bên dưới còn chịu ảnh hưởng điều hòa của vỏ não, tổn thương vỏ não (ví dụ, chảy máu não) cũng có thể gây sốt cao.