METABOLİZMA VE VÜCUT SICAKLIĞININ DÜZENLENMESİ

1. METABOLİZMA VE VÜCUT SICAKLIĞININ DÜZENLENMESİ Prof.Dr.Ümmühan İşoğlu-Alkaç İ.Ü. İst. Tıp Fak. Fizyoloji AD alkac@istanbul.edu.tr

2. Metabolizma; Vücudun tüm hücrelerindeki kimyasal reaksiyonlardır • Metabolizma Hızı; kimyasal reaksiyonlarda ısının serbestlenme hızıdır. • ATP oluşumunda besinlerdeki enerjinin %35’i ısıya dönüşür

3. Metabolizma Hızının Ölçümü • Doğrudan ölçüm: • Isı kaybı olmayacak şekilde yalıtılmış bir odada, kişinin vücudunda oluşan ısının kalorimetre ile ölçümüne dayanır.

4. Metabolizma Hızının Ölçümü • Dolaylı ölçüm: • Vücuttaki enerji tüketiminin %95’i besinlerle oksijen arasındaki reaksiyonlardan kaynaklandığı için, metabolizma hızını oksijen kullanımından hesaplar. • 1 lt oksijen glikoz ile metabolize edilince 5,01 kalori, • nişasta 5,06 kalori, • Yağ 4,70 kalori • Protein 4,60 kalori enerji serbestler. • Ortalama diyette 1 litre oksijen tüketimi ile 4,8 kalori serbestlenir (Oksijenin eşdeğeri)

5. Enerji Tüketimini Etkileyen Faktörler • Günlük enerji alımının • %45 KH, %40 yağ, %15 proteinlerden sağlanır • Enerji tüketimi: • Vücudun bazal metabolik işlevleri • Çeşitli fiziksel aktiviteler • Besinlerin sindirimi, emilimi ve işlenmesi • Vücut sıcaklığının sağlanması

6. Enerji Tüketimini Etkileyen Faktörler • Kişi bütün gün yatarsa 1650 kalori tüketir • Oturursa 2000-2500 kalori yakar • Normal günlük aktiviteler toplam enerji tüketiminin %25ini oluşturur (merdiven çıkmak uyumaya göre 17 kat daha fazla enerji gerektirir) • Ağır işçi 24 saatte 6000-7000 kalori yakar.

7. Bazal Metabolizma Hızı • Dinlenim halinde kişinin vücuttaki kimyasal olaylar için tükettiği minimum enerji miktarına bazal metabolizma hızı denir. • 12 saat açlığın ve rahat bir uykunun ardından, fiziksel ve psikolojik faktörlerden uzak, 20-26 ºC sıcaklıkta tüketilen oksijen miktarının ölçümüdür.

8. Bazal Metabolizma Hızı • Yaşa bağlı bazal metabolizma hızının düşmesi; • Kas kütlesinin azalması • yerine metabolizma hızı daha yavaş olan yağ dokusunun geçmesine bağlıdır.

9. Bazal Metabolizma Hızını artıran faktörler • Tiroid hormonu • Erkekte cinsiyet hormonu • Büyüme hormonu • Ateş (10 ºC lik artış BMHnı %120 artırır) • Uyku ve malnütrisyon BMHnı azaltır.

10. Besinlerin İşlenmesi Sırasında Kullanılan Termik Enerji; Besinlerin Termojenik Etkisi • Büyük miktarda KH ya da yağ içeren bir yemekten sonra sindirim, emilim ve besinlerin vücutta depolanmasıyla ilgili çeşitli kimyasal reaksiyonların etkisiyle metabolizma hızı yaklaşık 4 kat artar. • Bu olay enerji gerektirdiğinden ve ısı oluşumuna neden olduğundan besinin termojenik etkisi adını alır.

11. Titremeye Bağlı Olmayan Isı Üretiminde Kullanılan Enerji: Sempatik Uyarımın Rolü • Titreme, soğuğa maruz kalma durumunda kas aktivitesi artarak ısı oluşturulur. • Titreme olmadan da ısı artabilir, sempatik sinir sistemi aktivasyonu ile salınan E ve NE metabolik aktiviteyi ve ısı oluşumunu artırır; Titremeye bağlı olmayan termojenez (Şişmanlığa karşı tampon!) • Kahverengi yağ dokusunda (YD da çoktur) sempatik uyarı aşırı ısı oluşumuna neden olur.

12. Vücut Sıcaklığının Düzenlenmesi • Vücuttaki derin dokuların sıcaklığı (içsıcaklık) kişide ateşli bir hastalık olamadıkça ±0,6 ºC içinde sabit kalır. • Çıplak bir kişi kuru havada 13-55 ºC arasında vücut iç sıcaklığı değişmez. • Deri sıcaklığı iç sıcaklığın tersine, çevre sıcaklığına bağlı artar veya azalır.

13. Normal İç Isısı • Ağızdan 36,1- 37,5 ºC (rektum; 0,6 ºC fazladır) • Ağır egzersizde vücut sıcaklığı 38,3-40 ºC • Soğukta 35,6 ºC den aşağı düşebilir

14. Isı Üretimi • Tüm hücrelerin bazal metabolizma hızları • Kas aktivitesine bağlı metabolizma hızının artması, titremenin etkisi • Tiroksin gibi hormonların etkisi • Sempatik uyarım • Hücre sıcaklığı artması ile hücrelerde metabolizma artışı • Besinin ısı üretici etkisi (sindirim, emilim depolanma) • Isı üretimine neden olur.

15. Isı Kaybı • Vücutta üretilen ısının çoğu derin organlarda KC, beyin, kalp ve egzersiz sırasında iskelet kaslarında oluşur. • Derin organlar ve dokulardan deriye taşınır---hava ve çevreye aktarılır • Isının vücut içinde üretildiği yerden deriye iletim hızı • Isının deriden çevreye aktarılma hızı • Isının kayıp hızını belirler

16. Vücudun Yalıtkan Sistemi • Deri, derialtı dokuları ve derialtı dokularındaki yağ, vücuttaki yalıtıcı sistemi oluşturur

17. Vücut içinden deriye kan akımı ısı taşınmasını sağlar • Kan damarları yalıtkan derialtı yağ dokularına girerek derialtında yoğun bir şekilde dağılırlar • Deri kapillerlerinden gelen kanla beslenen venöz ağın olması önemlidir • Kan, bu ağa el, ayak, kulak gibi uç noktalarına arteriyo-venöz bağlantılarla arteriyollerden doğrudan gelir.

18. Vücut içinden deriye kan akımı ısı taşınmasını sağlar • Venöz ağa gelen kan akımı sıfırdan başlayarak hızla kalp debisinin %30’na ulaşabilir. • Kan akımının artması vücut içi ısısının deriye iletimini artırır • Azalması da deriye ısı iletimini azaltır. • Deri kontrollü bir ısı radyatör sistemi olup, deri kan akımı, ısının vücut içinden deriye iletilmesinde en etkili mekanizmadır.

19. Vücut içinden deriye kan akımı ısı taşınmasını sağlar • Ortamın sıcaklığı da vücut içinden deriye ve oradan da havaya ısı iletimini etkilemektedir

20. Deriye Isı İletiminin Sempatik Sinir Sistemi ile Kontrolü • Derideki venöz ağlara kanı getiren arteriyollerin ve arteriyo-venöz bağlantıların daralması ile kontrol edilir, • Vazokonstriksiyon vücudun iç ısısı ve çevre ısısının değişimi ile uyarılan sempatik sistemle denetlenir.

21. Isı yapımı • Metabolik • Çevresel • Isı kaybı • Radyasyon (Işıma) • Konveksiyon (Yansıma) • Kondüksiyon (İletim) • Evaporasyon (Buharlaşma)

22. Deriden Isı Kaybı • Işıma (Radyasyon) • İletim (Kondüksiyon) • Yansıma (Konveksiyon) • Buharlaşma (Evaporasyon) • Terleme • Soluma

23. Işıma (Radyasyon) • Işıma normal oda sıcaklığında çıplak bir kişide toplam ısı kaybının % 60 oluşturur

24. Vücuttaki ısı kaybı mekanizmaları Duvar Evaporasyon Radyasyon Isı dalgaları Havaya iletim Hava akımlarıYansıma (konveksiyon) Objelere iletim

25. İletim • Vücut yüzeyinden iskemle, yatak gibi yüzeylere doğrudan ileti ile kaybedilen ısı miktarı % 3 kadardır. • Havaya iletim yoluyla ısı kaybı %15 dir.

26. Konveksiyon (Yansıma) • Isının vücuttan hava akımıyla kaybına denir. Isı önce havaya iletilir sonra hava akımıyla uzaklaştırılır • Deriye komşu olan hava ısındığı zaman yükseleceğinden vücudun etrafında sürekli az miktarda konveksiyon olur.

27. Rüzgarın Serinletici Etkisi • Rüzgarda deriye komşu hava tabakası normalden daha hızlı yenilenir ve konveksiyonla ısı kaybı artar • Rüzgarın serinletici etkisi rüzgar hızının kareköküyle orantılıdır.

28. Suyun Isı Kaybına Etkisi • Suyun özgül ağırlığı ve ısı iletkenliği havadan çok yüksek olduğundan fazla miktarda ısıyı absorbe edebilir.

29. Evaporasyon (Buharlaşma) • Deri ve akciğerlerden (600-700 ml/gün) farkedilmeden su buharlaşır. • Çok sıcak havalarda vücudun ısıdan kurtulması için ışıma ve iletim ile ısı kaybedilir. • Doğuştan ter bezleri olmayanlar soğuğa adapte olabilirken, tropikal sıcaklıklarda buharlaşma yoluyla soğutma mekanizmaları olmadığı için sıcak çarpmasından ölebilirler.

30. Giysilerin İletimle Isı Kaybına Etkileri • Giysi kıvrımları arasındaki hava, deriye komşu özel bölge denilen hava tabakasının kalınlığını artırarak iletim ve konveksiyonla ısı kaybını azaltır (çıplak vücuda göre yarı yarıya). • Giysilerin içi altın tabakası ile kaplanınca ışıyan ısı vücuda geri yansıtılır ve yalıtkanlık artırılır. • Islak elbise vücut sıcaklığını koruma özelliğini kaybeder; suyun yüksek iletkenliği ısı kaybını 20 kat artırır. • Terleme ile ıslanan giysilerin yalıtkanlık özellikleri azalır.

31. Terleme • Ön hipotalamus preoptik alanın uyarılması terlemeye yol açar • Otonom sinir sistemi ile omuriliğe, sempatik yollar ile tüm vücuda ve deriye iletilir. • Ter bezleri sempatik kolinerjik liflerle uyarılırlar • Egzersizde kaslar tarafından üretilen ısının kaybı için adrenal medulladan salınan epinefrin ve norepinefrin ter bezlerini büyük oranda uyarır.

32. Terin Salgılanması • Ter bezleri: • 1-teri salgılayan deri altındaki kıvrımlı bölüm • 2- derinin dermis ve epidermis bölgelerinden dışa uzanan kanal bölümünden oluşur. • Ter bezleri primer (öncül) salgı denilen sıvı salgılar. Bu sıvı kanalda akarken içindeki maddelerin yoğunluğu değişir.

33. Terin Salgılanması • Primer salgının bileşimi plazmaya benzer, farkı proteinlerin olmamasıdır. • Ter bezleri uyarıldığı zaman primer (öncül) salgı kanaldan akar, Na+ ve Cl- geri emilir. • Sıvının osmotik basıncı düşer, su da geri emilerek diğer maddelerin yoğunlaşmasına neden olur • Düşük hızdaki terde üre, laktik asit ve potasyum yoğundur.

34. Terlemenin Aklimatizasyonu (İklime Uyum) • Aklimatize olmamış kişide 1 litre/saat fazla ter salgılanır. • Sıcak havada 1-6 hafta kalan kişi 2-3 lt/saat terler, • Terin buharlaşmasıyla vücuttan ısı kaybı hızı, normal bazal ısı oluşumunun 10 katı kadar artar • Aklimatizasyonda terde NaCl yoğunluğu azalır; aldosteron salgı artışına bağlı olarak • Aklimatize olmamış kişi terle 15-30 gr /gün tuz kaybederken aklimatizasyon ile 3-5 gr/gün olur.

35. Soluma ile Isı Kaybı • Hayvanların bazıları vücut yüzeyinden ısı kaybetmeleri azdır: • 1- vücutları genellikle kürkle kaplıdır • 2-derilerinde ter bezleri bulunmaz, ısının buharlaşıp kaybolmasını engeller. • Hayvanlarda ısı dağıtımı ağızdan soluma yöntemi ile sağlanır • Soluma olayı ponstaki pnömotaksik solunum merkezi tarafından kontrol edilir.

36. Vücut Sıcaklığının Düzenlenmesi; Hipotalamusun Rolü • Anteriyor Hipotalamustaki preoptik alanın fonksiyonudur. • Titreme hipotalamus tarafından uyarılır • Posteriyor hipotalamustaki alan preoptik alandaki sıcaklık merkezinden gelen uyarılarla inhibe edilirken deri ve omurilikten gelen soğukluk uyarıları ile aktiflenir. • Beyin sapından omurilik yan kordonlarla ön motor nöronlara gönderilen uyarılar titreme yaratır. • En şiddetli titreme vücut ısı üretimini 4-5 kat artırabilir.

37. Isı Oluşumunun Sempatik “Kimyasal” Uyarımı • Sempatik uyarma ya da dolaşımdaki E ve NE hücre metabolizmasını artırır; kimyasal ısı üretimi • Kahverengi yağ miktarı ile doğru orantılıdır • Erişkinlerde kahverengi yağ çok az bulunduğundan kimyasal ısı üretim hızı %15-20 artabilir • YD da kimyasal termogenez ısı oluşumunu %100 artırabilir.

38. Tiroksin; Yüksek Isı Oluşumunun Nedeni • Preoptik alan soğutulunca hipotalamustan tirotropin serbestleyici hormon salınır -- ön hipofizden tiroid uyarıcı hormonu salgılatır, tiroid bezinden tiroksin salgılanır • Tiroksin tüm vücutta kimyasal termogenez ile hücresel metabolizmayı hızlandırır (haftalar içinde gelişir) • Haftalarca aşırı soğukta kalan hayvanların tiroid bezleri %20-40 büyür • Soğuk iklimde yaşayan insanlarda toksik guatr daha sık!

39. Ayar Noktası Kavramı Vücudun iç sıcaklığında kritik düzey 37,1 dir; ayar noktası 37,1 üstünde ısı kaybının hızı, ısı oluşumundan fazladır Altında ısı üretim hızı ısı kaybı hızından daha çoktur.

40. Vücut Sıcaklığının Kontrolünde Geri Bildirim Kazancı • Geri bildirim kazanç kontrol sistemlerinin etkinlik ölçüsüdür. • Isı kontrol sisteminin geribildirim kazancı ortam sıcaklığındaki değişikliğin vücut sıcaklığındaki değişikliğe oranından 1’in çıkarılmasıyla bulunur.

41. Deri Sıcaklığı İç Sıcaklığın Ayar Noktasını Hafifçe Değiştirebilir • Kritik sıcaklık ayar noktası anteriyor hipotalamus preoptik alandaki reseptörlerin aktivitesi ile belirlenir. • Periferden özellikle deri ve derin dokulardan (omurilik, karın organları) gelen uyarılar da ısı düzenlenmesinde etkilidir. • Bu etkiler hipotalamustaki termostatın ayar noktalarını degiştirir

42. Vücut Sıcaklığının Davranışsal Kontrolü • Vücut iç ısısı yükseldiğinde beyin sıcaklık kontrol alanlarından başlayan uyarılar kişide aşırı sıcak duyusunu yaratır. • Vücut soğuduğunda deri ve derin reseptörlerden gelen uyarılar kişide üşüme duyusu uyandırır. • Kişi soğuk havada ısıtılmış oda görmek gibi uygun ortam düzenlemeleri yapmaya çalışır • Sıcaklığın davranışsal kontrolü

43. Pirojenlerin Etkisi • Hastalıkta ateşi yaratan etken, toksik bakteriler tarafından salınan ya da dejenere dokulardan serbestleyen pirojenlerdir. • Bunlar hipotalamustaki termostat ayar noktasını yükselmesine neden olur.

44. Pirojenlerin Etkisi • Bakteriler ya da parçalanma ürünleri lökositler, doku makrofajları ve büyük granüllü katil lenfositler tarafından fagosite edilirler. • Bu hücreler bakteri ürünlerini sindirdikten sonra interlökin-1, lökosit pirojeni veya endojen pirojen denilen bir maddeyi vücuda verirler. • Interlökin-1 hipotalamusa ulaşınca vücut sıcaklığı 8-10 dak içinde artar • Interlökin-1 PGE2 ya da benzeri bir madde üzerinden ateşi yükseltir? • Aspirin Araşidonik asitten prostaglandin oluşumunu engelleyerek antipiretik etki gösterir

45. Beyin Lezyonları • Hipotalamus bölgesinde operasyon yapıldığında şiddetli ateş oluşur. • Hipotalamus beyin tümörlerinin basısına maruz kaldığında ateş yükselir.

46. Ateşli Durumların Özellikleri: Titreme • Doku harabiyeti, pirojenler ya da dehidratasyon sonucu hipotalamus termostat ayar noktası ani olarak yükseldiğinde vücut sıcaklığının bu yeni ayar noktasına çıkması saatler alır.

47. Isı Çarpması • Sıcaklığa dayanma sınırı havanın nemli veya kuru olmasına bağlıdır. • Hava tamamen kuruysa birkaç saat 54 ºC, %100 nemli havada veya vücut su içindeyse 34 ºC nin üstünde vücut ısısı artar • Kişi ağır bir iş yapıyorsa kritik çevre sıcaklığı 29-32 ºC dir. • Vücut ısısı 41-42 ºC; sıcaklık çarpması • Baş dönmesi, karın ağrısı, kusma, bazen deliryum, bilinç kaybı, dolaşım şoku

48. Aşırı Soğukta Kalma • Vücut iç sıcaklığı 25 ºC altına inince 20-30 dak içinde müdahale edilmezse kalp durması ve ölüm olur. • Vücut sıcaklığındaki her 12 ºC lik azalma ile hücrelerde ısı oluşum hızı iki katı azalır. • Uyku ve koma hali gelişerek kontrol mekanizmaları devreye giremez, titreme önlenir. • Kulak memeleri, el-ayak parmaklarında donma meydana gelir. • Hücrelerde buz kristalleri oluşturacak kadar fazla ise, dolaşım bozukluğu ve lokal doku hasarı gibi kalıcı harabiyete neden olur. • Buzun çözülmesini gangren izler, donuk alanlar cerrahi olarak çıkarılır.

49. Aşırı Soğukta Kalma • Donma sıcaklığında donuğa karşı son koruma, damar yatağındaki düz kasların paralizisine bağlı gelişen ani vazodilatasyondur; deride ani bir kızarma olur • deriye sıcak kan akışı ile donuğu engellemeye çalışır