2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 1

TERMOREGULASI DIVISI FISIOLOGI

DEPARTEMEN ANATOMI, FISIOLOGI DAN FARMAKOLOGI FAKULTAS KEDOKTERAN HEWAN IPB 4/12/2016

MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI)

1

Pengaturan keseimbangan total energi tubuh Energi yang dihasilkan selama reaksi kimia muncul sebagai panas tubuh atau kerja (by product dari proses metabolisme) Total Penggunaan Energi = Produksi panas tubuh + Kerja luar + Energi yang disimpan Heat Productian Food types

Per gram of food

Per liter of O2 consumed

Per liter of CO2 produced

Carbohydrates

4.1

5.05

5.05

Fat

9.6

4.75

6.67

Proteins (to urea)

4.2

4.60

5.57

4/12/2016


2

KESEIMBANGAN ENERGI TUBUH Energi dari makanan = produksi panas + kerja luar + energi yang disimpan KEADAAN

HASIL

Energi masuk = (produksi panas + kerja luar)

Energi tubuh akan tetap (lemak tubuh tetap)

Energi masuk > (produksi panas + kerja luar)

Energi tubuh meningkat (lemak tubuh meningkat)

Energi masuk < (produksi panas + kerja luar)

Energi tubuh menurun (lemak tubuh menurun)

4/12/2016


3

ENERGI MASUK

Karbohidrat Lemak Protein

=

ENERGI KELUAR

Kerja Mekanis : Kotraksi otot ; pergerakan sel

Reaksi sintesis : Penyimpanan ; membangun jaringan ; fungsi molekul

Transport membran : Mineral ; organik ; asam amino

Pembangkit dan perambatan signal : Listrik ; kimiawi ; mekanis

Produksi panas : Pengaturan suhu ; Inefisiensi reaksi kimia

Detoksikasi/Degradasi : Pembentukan urea ; konjugasi ; oksidasi, reduksi 4/12/2016


4

Pengaturan Suhu Suhu Tubuh

faktor utama untuk berfungsinya jaringan

< 34oC  kehilangan kemampuan termoregulasi 27-29oC  fibrilasi jantung dan kematian > 45oC  kerusakan otak

Homeothermal Poikilothermal

Pengaturan suhu tubuh

berbeda

Suhu tubuh : tergantung dari keseimbangan panas yang masuk dan panas yang keluar

4/12/2016


5

Suhu Tubuh Suhu inti Suhu kulit

hampir selalu konstant sesuai suhu lingkungan 104

40

102

39

{ {

Kerja keras, 100 emosi, dll Rentang normal

{

Dini hari, dll Oral (36.70C-370C)

98

}

Kerja keras Emosi, Kerja fisik sedang, dewasa normal, anak-anak aktif

}

Rentang normal biasa

}

Dini hari, cuaca dingin, dll

37

96 35 0C

fungsi kulit sebagai tempat melepaskan panas

}

38

36

0F

kecuali demam

Rektal (0.60C)

Faktor-faktor •LMB •Akt. otot •Metab. tamb.

tiroksin, GH, testostosteron

•Metab. tamb.

epinef, norepifrin , aktivitas simpatis

•Metab. tamb.

Aktivitas kimiawi sel-sel

4/12/2016


7

Sumber-sumber Panas :  Metabolisme  Kerja luar

}

Energi makanan

Panas

 Sumber-sumber luar (lingkungan)

4/12/2016


8

Jenis hewan berdasarkan suhu tubuh: 1. Homeotermi = berdarah panas 



Menggunakan metabolisme tubuh untuk mengatur suhu  dapat bertahan pada rentang suhu yang luas Memiliki insulasi yang baik

Poikilotermi = berdarah dingin

2.

 

Suhu tubuh bergantung pada suhu lingkungan Insulasi buruk  mencari lingkungan yang cocok dan adaptasi tingkah laku  suhu tubuh optimal

4/12/2016


9

 BMR homeotherm > poikilotherm  Laju metabolisme per kg BB individu kecil > individu besar Rasio luas permukaan/volume hewan kecil > hewan besar  Luas permukaan >>  kehilangan panas >>  Laju metabolisme ↑  produksi panas ↑  panas dikeluarkan ↑

4/12/2016


10

4/12/2016


11

Lizard Behavioral Thermoregulation

4/12/2016


12

4/12/2016


13

Produksi panas

• Produk tambahan metabolisme yg utama • Sebagian besar dihasilkan di hati, otak, jantung, otot rangka selama kerja

Faktor-faktor:  LMB dari semua sel tubuh  Laju cadangan metabolisme oleh aktivitas otot  LCM oleh pengaruh tiroksin, GH, testosteron  Metabolisme tambahan oleh efek epinefrin  Metabolisme tambahan oleh aktivitas kimia di dalam sel sendiri karena temperature 

4/12/2016


14

Kehilangan panas

4/12/2016


15

Panas tubuh dikeluarkan melalui :  Radiasi  gel. panas infrared (elektromagnetik  5-20 μm)  Konveksi

 Konduksi  Evaporasi (keringat, respirasi)  Urinasi, defekasi

4/12/2016


16

}

Radiasi Konduksi Evaporasi

Hilang panas dari kulit ke lingkungan

Radiasi: - 60 % dari kehilangan panas total - Dalam bentuk gelombang panas infra merah  Konduksi: - Ke benda lain  3% kehilangan panas - 15 % ke udara  Konveksi : pemindahan panas dari tubuh melalui

konveksi udara  diawali konduksi

4/12/2016


17

Sun = most important source of radiant heat: Photons from the sun excite molecules in the atmosphere, warming them by radiant heat.

4/12/2016


18

Kehilangan panas : Panas dari organ dalam dialirkan ke kulit via sirkulasi

Faktor-faktor : - Kecepatan konduksi panas ke kulit - Kecepatan penghantaran panas dari kulit ke sekitarnya Insulator : Kulit, jaringan subkutan, terutama lemak dari jaringan subkutan  sehingga tidak efektif untuk distribusi panas  konduktivitas thermal yg rendah

4/12/2016


19

Efek pakaian - Kecepatan kehilangan panas via konduksi & konveksi tertekan - Pakaian dengan bahan biasa menurunkan kecepatan kehilangan panas ½ x dari tubuh telanjang - Pakaian kutub

1/6 X

- Panas dari kulit ke pakaian

radiasi

- Efektivitas mempertahankan suhu tubuh hampir hilang bila pakaian basah

4/12/2016


20

Internal Insulator

External Insulator

4/12/2016


21

Circulatory convection  kemampuan system sirkulasi untuk mengambil dan mengalirkan panas  mempertahankan suhu otak dan organ visceral

4/12/2016


22

Respon terhadap Heat Stress: 1. Dilatasi arteriol kulit  aliran darah kapiler ↑ 2. Pembukaan arteriovena anastomose di kaki, telinga, dan mulut

↑ aliran darah dan panas ke perifer  suhu kulit meningkat (heat loss ↑)

4/12/2016


23

Respon terhadap Cold Stress: 1. Konstriksi arteriol kulit  aliran darah kapiler ↓ 2. Penutupan arteriovena anastomose di kaki, telinga, dan mulut

↓ Heat loss dari kulit

4/12/2016


24

Control of Conductance by Regional Heterothermy Cold-climate homeotherms can allow their appendages to cool to reduce heat loss. Countercurrent heat exchange occurs between warm out-flowing blood in a central artery and cold inflowing blood in surrounding veins. 4/12/2016


25

4/12/2016


26

Efek pendinginan oleh angin Lapisan udara yang berbatasan dengan kulit segera diganti oleh udara yang baru

Konveksi ↑

Konduksi & konveksi oleh air  Air

panas khusus beberapa ribu kali > udara

 Kecepatan kehilangan panas ke air > udara pada suhu sama

air = udara

 Pada suhu yang sangat dingin  Kecepatan kehilangan panas ke air = ke udara

4/12/2016


27

4/12/2016


28

Evaporasi Evaporasi 1 liter air menjadi uap air membutuhkan 580 kkal • Bila suhu kulit > suhu lingkungan Panas hilang via radiasi & konduksi • Bila suhu lingkungan > suhu kulit Tubuh dapat panas via radiasi & konduksi Panas tubuh keluar via evaporasi Kemampuan evaporasi berkurang seiring ↑ kelembaban 4/12/2016


30

Pengaturan berkeringat oleh sistem saraf otonom • Stimulus pada area preoptik di anterior hipotalamus impuls ke medula spinalis via jaras otonom ke kulit via jaras simpatis berkeringat Kelenjar Keringat

4/12/2016

Inervasi oleh saraf kolinergik (sekresi asetilkolin)


31

• Sekresi awal bersifat isosmotis terhadap plasma (Na+ 142mEq/L dan Cl- 104 mEq/L) • Stimulasi ringan  reabsorbsi Na+ dan Cl-  5 mEq/L tek osmotic ↓  reabsorbsi air

• Stimulasi kuat  reabsorbsi elektrolit ↓ • Aklimatisasi  peranan aldosterone untuk mencegah kehilangan elektrolit

4/12/2016


32

Meningkat/ menurun Sensor temperatur

Otak Kehilangan panas/produksi

Neurons sensitif panas di area preoptic hypothalamus anterior  memonitor suhu tubuh dan otak

Neuron sensitif suhu di kulit  aktif saat dingin (lebih aktif) dan panas  perubahan suhu lingkungan dapat cepat terdeteksi sebelum merubah suhu tubuh  shivering, berkeringat Reseptor suhu tubuh bgn dalam  med. spinalis, organ dlm abdomen & sekitar vena-vena besar Informasi dari hipotalamus anterior dan reseptor perifer lalu diintegrasikan di hipotalamus posterior  Produksi/ Konservasi Panas

4/12/2016


33

Mekanisme Pengaturan Thermoregulasi

Termoreseptor di kulit dan tubuh memberikan informasi ke hipotalamus (set point)  konservasi/ produksi panas

4/12/2016


34

Mekanisme Pengaturan Thermoregulasi

Dalam rentang thermoneutral zone, suhu tubuh diatur melalui mekanisme vasomotor (↑ dan ↓ aliran darah) lalu konveksi dan radiasi

4/12/2016


36

• Hipotalamus Posterior Menerima sinyal sensoris temperatur pusat & perifer • Menggigil - Pusat motorik primer terletak di hipotalamus posterior  dihambat oleh sinyal dari pusat panas area preoptik dan dirangsang oleh sinyal dingin dari kulit dan medula spinalis

• Demam

- suhu tubuh > normal - sebab : kelainan otak bahan-bahan toksik

4/12/2016


37

Mekanisme Pengaturan Suhu Lingkungan dingin

mengaktifasi :

- menggigil - lapar - aktivitas sadar

- sekresi norepinefrin/epinefrin

}

Me  kan prod. panas

- sekresi tiroksin & katekolamin o Vasokonstriksi kutaneus o Meringkuk

}

Me  kan pengeluaran panas

o Horripilation Kontrol : Hipotalamus Posterior 4/12/2016


38

Respon fisiologis thd dingin 1. turunkan heat loss (vasokonstriksi, meringkuk, piloereksi/bulu berdiri, pertumbuhan bulu, deposisi lemak) 2. tingkatkan heat production: - peningkatan intake pakan - kontraksi otot (shivering) - termogenesis non shivering , efek kalorigenik epinephrine/norepinephrine - brown fat  reaksi “uncouple” hasilkan panas

4/12/2016


39

Menggigil (Shivering) •

Pusat motorik primer terletak di hipotalamus posterior  dihambat oleh sinyal dari pusat panas area preoptik dan dirangsang oleh sinyal dingin dari kulit dan medula spinalis

• Energi kimia yg digunakan untuk proses menggigil ditransfer ke tubuh dalam bentuk panas (dapat meningkatkan produksi panas 4 kali lipat)

4/12/2016


40

Non Shivering Thermogenesis • Kemampuan untuk menghasilkan panas metabolic saat terpapar suhu dingin dalam waktu lama • Pengaruh sekresi hormon tiroid dan efek kalorigenik katekolamin terhadap lipid (Brown Fat)

4/12/2016


41

Lingkungan panas

mengaktifkan :

- Vasodilatasi kutaneus - Berkeringat - Pe ↑ respirasi o Anoreksia o Kelesuan

}

Me ↑ kan pengeluaran panas (respon awal)

} Me ↓ kan produksi panas

Kontrol : Hipotalamus Anterior Hipotalamus Posterior : gabungan sinyal sensoris temperatur pusat dan perifer 4/12/2016


42

• Vasodilatasi sendiri tidak mampu mempertahankan suhu tubuh  dibantu oleh evaporasi (berkeringat dan panting) • Evaporasi mrpk satu-satunya pengeluaran panas saat suhu lingkungan > suhu tubuh dan dalam kelembaban rendah

4/12/2016


43

Respon fisiologis thd panas 1. kurangi produksi panas (kurangi intake pakan) 2. tingkatkan pembuangan panas: - a. atur sirkulasi  tingkatkan heat loss - b. tingkatkan evaporasi: - berkeringat (sapi antelop) - panting: polipnea + salivasi (anjing) - gular flutter (unggas) 3. Behaviour: mandi pasir, berteduh, duduk membelakangi arah sinar, dll

4/12/2016


44

4/12/2016


45

4/12/2016


46

Panting

4/12/2016


47

Demam • Merupakan bentuk adaptasi/evolusi untuk melawan infeksi • Pirogen  merangsang demam  masuk aliran darah ke hipotalamus  merubah set point  produksi dan konservasi panas sampai suhu tubuh mencapai set point baru

4/12/2016


49

Mekanisme Demam

Frostbite

4/12/2016


51

2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 1

Recommend Documents