(termogeneza bezdrżeniowa) i produkcji ciepła co określa się jako
advertisement
CZY ZIMOWE PŁYWANIE TO ZDROWIE CZY HAZARD ? Hanna Krauss Katedra Fizjologii Uniwersytetu Medycznego im. K. Marcinkowskiego w Poznaniu KOŁOBRZEG 2013 TEMPERATURA CIAŁA pH krwi i płynów ustrojowych ciśnienie osmotyczne objętość płynów ustrojowych stężenie związków chemicznych w płynach ustrojowych ciśnienie tętnicze krwi ciśnienie parcjalne tlenu i dwutlenku węgla we krwi Kontrola wymienionych parametrów odbywa się poprzez receptory (głównie chemoreceptory), które informacje o wartości określonego parametru przekazują do punktów odbiorczych, gdzie dokonuje się porównanie wartości wykrytej ze stałą wartością prawidłową (tzw. punktem nastawczym) lub, co zdarza się częściej, z jej przedziałami akceptowalnymi. Jeśli aktualny stan parametru jest zbyt wysoki lub zbyt niski, centrum integrujące wymusza na efektorach odpowiedź odpowiednią do sytuacji. Dzięki fizjologicznemu mechanizmowi temperatura ciała ludzkiego jest stała i wynosi 37°C ± 0,5 - 0,7°C. Czy możliwe przeżycie? Udar cieplny Uszkodzenie mózgu Regulacja termiczna poważnie zagrożona Terapia cieplna Intensywne ćwiczenia Prawidłowa Regulacja termiczna sprawna w chorobach gorączkowych, zdrowiu, pracy Regulacja termiczna zagrożona Brak regulacji termicznej TERMODETEKTORY TERMORECEPTORY OŚRODEK TERMOREGULACJI EFEKTORY TERMOREGULACJI CHEMICZNEJ EFEKTORY TERMOREGULACJI FIZYCZNEJ znajduje się w podwzgórzu przednią cześć stanowi ośrodek eliminacji ciepła regulujący jego utratę a w tylnej, ośrodek zachowania ciepła, który odpowiedzialny jest za zatrzymywanie ciepła w organizmie i stymulacje jego wytwarzania WYTWARZANIA CIEPŁA DRESZCZE PRZEMIANY MATERII DOWOLNEJ AKTYWNOŚCI RUCHOWEJ AKTYWNOŚCI UKŁADU DOKREWNEGO (T3, T4, KATECHOLAMINY, GLUKAGON) UTRATY CIEPŁA ZWĘŻENIE NACZYŃ SKÓRNYCH PRZEMIESZCZENIE KRWI DO NARZĄDÓW WEWNĘTRZNYCH GĘSIA SKÓRKA ZWOLNIENIE KRĄŻENIA Praca mięśniowa Drżenie mięśni Nasilenie procesów metabolicznych w tkankach (udział adrenaliny, noradrenaliny, hormonów tarczycy) W momencie, gdy organizm poddawany jest niskim temperaturom, drżenie mięśni szkieletowych i wzrost napięcia mięśniowego stają się źródłem ciepła. Drżenie mięśniowe bezpośrednio związane jest z rozpadem ATP (trifosforanu adenozyny) do ADP (difosforanu adenozyny) i fosforanu nieorganicznego. ADP przyspiesza utlenianie substratów w mitochondriach. Towarzyszy temu utrata energii w postaci ciepła Podstawowymi źródłami energii dla kurczących się mięśni są węglowodany oraz lipidy. PRZYPADKOWA- dochodzi do obniżania temperatury ciała na skutek oddziaływania czynników fizycznych np. podczas przebywania w zimnej wodzie, w czasie mroźnych zamieci śnieżnych, przy jednoczesnym braku ciepłego lub wodoszczelnego ubrania. INDUKOWANA wywołana przez środki krążeniowe rozszerzające naczynia i obniżające ciśnienie krwi, leki przeciwgorączkowe i neuroleptyczne oraz narkotyki . Leki mogą modyfikować temperaturę ciała specyficznie: - działając na ośrodki termoregulacji lub niespecyficznie - działając na inne ośrodki lub drogi nerwowe. t łagodna 32-35C umiarkowana 28-35C głęboka < 28C amnezja, apatia, zanik działań racjonalnych zaburzenia w EEG, halucynacje, utrata świadomości śpiączka, obniżenie aktywności elektrycznej mózgu tętna i rzutu serca, arytmie przedłużony skurcz serca, RR, tętna, bradykardia brak tętna na obwodzie, migotanie komór lub asystolia hiporefleksja, sztywność, zanik dreszczy bezdech, brak odruchów obwodowe zwężenie naczyń, wzrost częstości pracy serca, dreszcze Graniczna dla danej tkanki temperatura, poniżej której ustają czynności fizjologiczne przy zachowanej zdolności tkanki do powrotu do stanu prawidłowego. Najwyższą wartość 31C zero biologiczne przyjmuje dla kory mózgu, dla pnia mózgu 27C-28C, a dla rdzenia kręgowego wynosi 24C. Często hipotermia towarzyszy takim chorobom jak śpiączka cukrzycowa, hipoglikemia, niedoczynność tarczycy, masywne krwotoki czy ciężkie oparzenia. Obniżanie temperatury ciała obserwuje się w takich stanach jak jadłowstręt psychiczny lub otyłość. Wolno postępujące obniżanie się temperatury ciała nawet w temperaturze pokojowej można obserwować u ludzi starych, niedożywionych, z urazami centralnego układu nerwowego, dysfunkcją autonomicznego lub motorycznego układu nerwowego. Hipotermia w przebiegu niektórych chorób zakaźnych (cholera, błonica, ospa) jest skutkiem toksycznego uszkodzenia narządów biorących udział w termoregulacji. Podczas działania zimna na organizm dochodzi do uruchomienia szeregu reakcji adaptacyjnych. Pojawiają się one gdy temperatura wewnętrzna ciała obniży się poniżej 36,5C. Ogólnie można podzielić je na behawioralne i autonomiczne. Reakcje narządowe i metaboliczne są wypadkową: czasu ekspozycji i intensywności z jaką zimno działa na organizm, odpowiedzi nerwowej i humoralnej na stres, szybkości wyczerpywania się rezerw energetycznych zachowania świadomości. Na chwilowe obniżenie temperatury nasz organizm reaguje „gęsią skórką” – jest to szczątkowy mechanizm stroszenia włosów – mechanizm pilomotoryczny. Jednocześnie zostaje zmniejszony skórny przepływ krwi poprzez skurcz naczyń krwionośnych – dzięki temu organizm traci mniej ciepła. Dochodzi także do drżenia mięśni - jak wiadomo skurczom mięśni towarzyszy uwalnianie dużej ilości ciepła. Jeśli będziemy dłużej znajdowali się w obniżonej temperaturze, nasz organizm podniesie tempo metabolizmu m.in. dzięki zwiększeniu poziomu hormonów tarczycy. FAZA POBUDZENIA 34O-32OC FAZA ZMNIEJSZONEJ REAKTYWNOŚCI OŚRODKÓW 32O-27OC FAZA LETARGU < 27O-26OC Pobudzenie termoreceptorów obwodowych uruchamia reakcję stresową. W efekcie następuje pobudzenie układu adrenergicznego, a także wzrost wydzielania hormonów rdzenia nadnerczy. Katecholaminy pobudzają ośrodek oddechowy i ośrodek krążenia w rdzeniu przedłużonym Zintensyfikowanej pracy serca i układu oddechowego towarzyszy zwiększona produkcja ciepła. Jednocześnie ośrodek termoregulacji poprzez pobudzenie motoneuronów , doprowadza do zwiększenia napięcia mięśni szkieletowych co zwiększa produkcję ciepła o około 50%. Jeśli ilość ciepła dostarczanego tą drogą jest niewystarczająca uruchomiona zostaje termogeneza drżeniowa. Hydroliza ATP uwalnia ciepło, a uruchomione jednocześnie reakcje komórkowego łańcucha oddechowego wytwarzają dodatkowe jego ilości. Efektem jest wzrost przemiany materii i produkcji ciepła nawet o 500%. W miarę oziębiania organizmu obserwuje się wzrost wydzielania zarówno TSH jak i hormonów tarczycy, czego efektem jest wzrost przemiany materii (termogeneza bezdrżeniowa) i produkcji ciepła co określa się jako efekt kalorygenny. Zwiększeniu wytwarzania ciepła towarzyszy zmniejszenie jego utraty, co następuje poprzez zwężenie naczyń krwionośnych skóry i tkanki podskórnej (centralizacja przepływu krwi) oraz zniesienie czynności gruczołów potowych. W fazie tej obserwuje się charakterystyczny fazowy przepływ krwi przez naczynia krwionośne obwodowych części ciała – tzw. fale Lewisa. Jeśli ochłodzenie jest znacznego stopnia to pojawiają się okresowe rozszerzenia naczyń i zwiększenie przepływu krwi. Mechanizm ten ma na celu chronienie tych części ciała przed odmrożeniem. Jeżeli temperatura tych obszarów obniża się bardziej, przepływ krwi przez zagrożone obszary ustaje całkowicie Kiedy temperatura ciała obniży się poniżej 34C, obserwuje się postępujące zwolnienie akcji serca oddziaływanie schłodzonej krwi na układ bodźcoprzewodzący serca. Przy temperaturze poniżej 28C pojawiają się bloki serca, a w przypadku narkozy i zabiegów chirurgicznych może wystąpić migotanie komór Przepływ wieńcowy krwi podczas głębokiej hipotermii jest znacznie zmniejszony ( do 40% wyjściowego ) jednak proporcjonalnie większy niż w innych tkankach i narządach, gdzie osiąga wartości niższe niż 20% wyjściowych jest to spowodowane redystrybucją krwi oraz autoregulacją przepływu wieńcowego, w efekcie jest on proporcjonalny do zużycia tlenu przez serce Zimno hamuje czynność ośrodka oddechowego. Zwiększa się martwa przestrzeń zarówno anatomiczna jak i fizjologiczna oraz zaleganie krwi w płucach. Charakterystyczny dla hipotermii jest wzrost powinowactwa hemoglobiny do tlenu (przesunięcie krzywej dysocjacji w lewo). W nerkach obserwuje się proporcjonalne do obniżania się temperatury zmniejszenie resorbcji zwrotnej w kanalikach nerkowych. Szczególnie istotne jest zmniejszenie resorbcji jonów sodu. Zwiększona utrata jonów sodu, mimo zmniejszonej filtracji powoduje, że ilość wydalanego moczu zwiększa się przy temperaturze 32C dwukrotnie, a przy 30C nawet trzykrotnie. Utrata wody z organizmu jest powodem zwiększenia lepkości krwi. Obniżeniu ulega stężenie jonów K+ na skutek przesunięcia ich do przestrzeni wewnątrzkomórkowej. Natomiast wzrost stężenia potasu w płynie zewnątrzkomórkowym świadczy o głębokiej kwasicy, lizie komórek i obumieraniu tkanek. Narasta kwasica na skutek zwiększonej retencji CO2 spowodowanej niewydolnością mikrokrążenia Na skutek wzrostu lepkości krwi rośnie ciśnienie tętnicze. Dopiero obniżenie temperatury ustroju poniżej 32C wywołuje spadek ciśnienia tętniczego, głównie na skutek nasilającej się niewydolności serca. Przy temperaturze 25C ciśnienie skurczowe lewej komory obniża się nawet o ponad 50%. Obniżaniu się temperatury ciała towarzyszy zmniejszanie się przepływu mózgowego o 6-7% na każdy 1C. Jednocześnie zanika pobudliwość ośrodków korowych. U ludzi, już przy temperaturze ciała 35C obserwuje się niebezpieczne dla życia objawy psychiczne polegające głównie na braku chęci do walki o przetrwanie, zaburzenia świadomości, niezdolność do artykulacji mowy. Przy temperaturze 30C dochodzi do utraty świadomości i niemożności wykonywania ruchów dowolnych. W przewodzie pokarmowym obserwowane jest zmniejszenie perystaltyki jelit. Już przy obniżeniu temperatury do 34C może nastąpić niedrożność jelit . Przepływ krwi przez wątrobę zmniejsza się, jakkolwiek spadek ten jest mniejszy niż w innych narządach. Zwiększa się natomiast zastój krwi i przechodzenie płynu do przestrzeni zewnątrzkomórkowej. Czynność odtruwająca wątroby zmniejsza się, maleje wydzielanie żółci Hamowana jest również czynność zewnątrzwydzielnicza trzustki. letarg Stwierdza się objawy zbliżone do objawów śmierci klinicznej, oziębienie ciała i bladość powłok, brak tętna na obwodzie, brak odruchów neurologicznych i sztywność mięśni. Czynność układu krążenia i oddychania jest prawie nieuchwytna. W głębokiej hipotermii obserwuje się obniżenie neurosekrecji w obrębie osi podwzgórze-przysadka, a także zmniejszone wydzielanie hormonów tarczycy Obniżona jest sekrecja katecholamin, która w temperaturze poniżej 20C ustaje całkowicie, znoszone jest także obwodowe działanie adrenaliny. W fazie tej, czynności termoregulacyjne są jeszcze zachowane czego wyrazem są dreszcze i wzmożone zużycie tlenu podczas ogrzewania ustroju. Jeżeli działanie zimna na ustrój jest długotrwałe, zmiany mają podobny przebieg, jednak po kilku godzinach następuje śmierć w wyniku wyczerpania rezerw energetycznych ustroju. 32oC – pierwsze zmiany w EEG 31oC –zahamowanie czynności kory mózgu zanik świadomości < 25oC – zanik odruchów mózgowych i rdzeniowych 20o-18oC – cisza elektryczna w EEG Wzrost termoizolacyjnych własności powłok rozwój podskórnej tkanki tłuszczowej Nasilenie procesów metabolicznych ??? Rola tkanki tłuszczowej brunatnej Kluby polarnych misiów, morsów na całym świecie Założenia zimowego pływania: > zdrowie > energia > sport ekstremalny? psychologiczne metaboliczne hormonalne krążeniowe H AZ AR D czy Zazwyczaj morsy zanurzają się na bardzo krótki czas – ok. 10-20 sekund. Choć bywają i tacy, którzy wchodzą na parę minut, mimo że jest to już niezbyt bezpieczne. Niektórzy zanurzają głowę, ale większość wchodzi tylko po szyję. Lodowata woda to pobudzenie całego organizmu, poczynając od receptorów skóry. Sygnały niebezpieczeństwa aktywizują system nerwowy, hormonalny, immunologiczny itd. Radykalnie zwiększa się produkcja ciepła, następuje skurcz naczyń skóry, zapobiegając jego utracie. Ciało jest rozgrzane, wewnętrzna temperatura wzrasta, wychładza się skóra. H AZ AR D ? Source/Quelle: Massachusettsmike H A Z A R D ? W Wielkiej Brytanii umiera każdego roku od 400 do 1000 osób od hipotermii podczas pływania w zimnej wodzie (w tym śmiertelne wypadki statków i łodzi) Przyczynami śmierci są zwykle zawał serca i niewydolność krążenia, zaburzenia przepływu krwi w mózgu i zaburzenia rytmu serca wywołane przez autonomiczny układ nerwowy Tipton M., Eglin C., Gennser M., Golden F. Lancet 1999, 354, 626-629 H AZ AR D ? Stężenie we krwi hormonów stresu wzrasta nagle, w celu pobudzenia produkcji ciepła poprzez wywołanie dreszczy. Dreszcze rozpoczynają się bardzo szybko, aby wygenerować więcej ciepła za pomocą pracy mięśni. U mniej doświadczonych pływaków prowadzi to do zwiększenia napięcia mięśni, dreszczy i zmęczenia mięśni, skutkujące dramatycznym pogorszeniem umiejętności pływania. Jeśli do tego dojdzie panika, to możemy się spodziewać dużego zagrożenia utonięciem. Jeżeli nie dojdzie do utonięcia to niska temperatura prowadzi do hipotermii, która może również prowadzić do śmierci. Tipton M., Eglin C., Gennser M., Golden F. Lancet 1999, 354, 626-629 H AZ AR D ? REAKCJA NA ZIMNĄ WODĘ: Niekontrolowane, bardzo szybkie i gwałtowne oddechy, po nich następuje hiperwentylacja. Atak serca, który może nastąpić kiedy temperatura krwi powracająca do serca gwałtownie się obniży. Może to wywołać migotanie przedsionków. Utonięcie i zatrzymanie akcji serca są najczęstszymi przyczynami zgonów, chociaż zwykło się uważać, że odpowiedzialna jest za to niska temperatura i wychłodzenie. Kolettis TM i wsp. Medical Hypotheses, 2003, 61, 654-656 Kąpiel w przeręblu powoduje zmiany w psychice "morsa". Wzrost wydzielania endorfin ?? - łagodna euforia, -przypływ witalności - komfort psychiczny Ludzki organizm posiada bardzo duże możliwości przystosowania się do funkcjonowania w trudnym środowisku. Przebywanie pod zimnym prysznicem (10 st. C) ok. 3 minut zmniejsza stres spowodowany zimnem o ok. 20-30%. REGULARNA EKSPOZYCJA NA ZIMNO Stymulacja tolerancji na niskie temperatury termogeneza - bezdrżeniowa - drżeniowa układ krążenia U MORSÓW Mechanizm termogenezy bezdrżeniowej raczej wzrost wrażliwości receptorów β-adrenergicznych na katecholaminy stymulacja adrenergiczna w tkance mięśniowej i/lub tłuszczowej Simeckova M i wsp. J Therm Biol 2000, 25, 437-442 Simonsen L. i wsp. Int.J.Obes.Relat.Metabol.Disord.1993, 17 (suppl.3), S47-S51 POZYTYWNE EFEKTY REGULARNEGO ZIMOWEGO PŁYWANIA Poprawa tolerancji na insulinę u pacjentów z cukrzycą typu II ? Zmniejszanie dysfunkcji śródbłonka naczyniowego ? Hamowanie rozwoju miażdżycy ? Hermanussen M i wsp. Archic Med. Res 1995, 54, 45-51 Dugue B i wsp. Clin Physiol 2000, 20, 114-121 POZYTYWNE EFEKTY REGULARNEGO ZIMOWEGO PŁYWANIA Wzrost poziomu leukocytów, Il-6 Wzmacnianie odpowiedzi immunologicznej Obniżenie (o 40%) liczby zachorowań na choroby układu oddechowego Arcaro G i wsp. Circulation, 2002, 105, 576-582 Brenke R Therapeutikon 1990, 4,466-472 POZYTYWNE EFEKTY REGULARNEGO ZIMOWEGO PŁYWANIA Poprawa ochrony antyoksydacyjnej: wzrost aktywności enzymów antyoksydacyjnych wzrost potencjału antyoksydacyjnego osocza protekcja tkanek przed uszkodzeniem przez wolne rodniki Siems W G i wsp. QJMed 1999, 92, 193-198 Siems W G i wsp. Free Rad Biol Med. 1994, 16, 299-305 Kloner R A i wsp. Circulation 2001, 104, 2981-2989 A więc A może H AZ A R D czy dla Z DR OW I A Dziękuję za uwagę Temperatura jest stabilizowana dzięki pracy przedniego podwzgórza, gdzie zakodowana jest specyficzna jej wartość (set point). Sensory skóry reagują na obniżenie temperatury (poniżej 34 0C) natomiast sensory przedniego podwzgórza reagują na podwyższenie temperatury powyżej 37 0C. Przekroczenie "nastawionego" progu powoduje generację impulsów odbieranych przez podwzgórze. Centralny układ nerwowy Wzgórze Podwzgórze nadnercza termoreceptory ZIMNO Reakcja:: serce + SKÓRA utrata ciepła wczesna mięśnie rozszerzenie serce - naczyń, drżenie termogeneza termogeneza zwężenie naczyń Skutki: układ adrenergiczny wczesna tarczyca tarczyca termogeneza późna
