Thermoregulatie verwijst naar alle regulerende processen die betrokken zijn bij het handhaven van de lichaamstemperatuur. Warmbloedige dieren behouden een constante temperatuur, ongeacht de buitentemperaturen. Het centrum van thermoregulatie is de hypothalamus.
Wat is thermoregulatie?
Thermoregulatie verwijst naar alle regulerende processen die betrokken zijn bij het handhaven van de lichaamstemperatuur. Warmbloedige dieren moeten hun lichaamstemperatuur op peil houden omdat de verschillende systemen en lichamelijke processen in hun organisme gericht zijn op een bepaalde ideale temperatuur. Mensen hebben een lichaamstemperatuur van 37 graden Celsius relatief onafhankelijk van buitentemperaturen. Bij deze temperaturen is er een ideale temperatuuromgeving voor zijn lichaamsprocessen. Net als alle andere warmbloedige organismen, vertrouwen mensen op regulerende processen om een constante lichaamstemperatuur te handhaven. Deze processen worden samengevat als thermoregulatie of warmteregulatie. Afhankelijk van de buitentemperaturen initieert het organisme verschillende processen als onderdeel van thermoregulatie, zoals koud rillingen, zweten, metabole aanpassingen, of vet verbranden Warmteregulering is niet onderhevig aan vrijwillige controle en is volledig geautomatiseerd. Hiervoor is een fysiologische stuurschakeling beschikbaar. De eerste instantie wordt vertegenwoordigd door de thermoreceptoren. De gedetecteerde temperatuurinformatie wordt door de receptoren naar de thalamus in het midden zenuwstelsel. De hypothalamus ermee verbonden is het eigenlijke centrum van thermoregulatie. Vanuit dit deel van het centrum zenuwstelselworden commando's het lichaam ingestuurd die een regulerend effect hebben op de lichaamstemperatuur.
Functie en taak
Het menselijk lichaam is in constante warmte-uitwisseling met de omgeving door geleiding, convectie, straling en verdamping. De afzonderlijke uitwisselingsmechanismen initiëren tegelijkertijd warmteverlies en passieve verwarming. Als de twee er niet meer zijn evenwichtmoet het organisme reageren met regulering om een constante lichaamstemperatuur te behouden. Het menselijk lichaam produceert constant warmte bij de thermogenese van spieren en metabolisme. Het is relatief goed geïsoleerd van de omgeving door onderhuids vetweefsel. Bovendien heeft het de mogelijkheid om zijn temperatuur te verlagen, wat een verplichte vereiste is van de constant optredende thermogenese. De thermoreceptoren binden permanent en onvrijwillig aan temperatuurprikkels. De sensorische cellen van de tastzin bevinden zich niet alleen op de oppervlakkige huid, maar ook in de weefsels en vooral in de slijmvliezen. Ze projecteren de gemeten temperaturen via de thalamus aan de hypothalamus, waar ze worden geëvalueerd en, indien nodig, wordt gereageerd met regelgevende processen. Als de buitentemperaturen laag zijn, verhoogt de hypothalamus de toon van het sympathische zenuwstelsel, wat resulteert in een grote verscheidenheid aan processen met als effect warmtebehoud en warmteproductie. Er wordt bijvoorbeeld een temperatuurgradiënt geïnitieerd. Vanuit de kern van het lichaam en de organen van de hoofd, borstholte en buikholte, daalt de temperatuur in de perifere weefsels ten opzichte van de omgeving, dus vooral in de spieren van de periferie. Binnen de buitenste laag van het lichaam, de bloed het aanbod neemt af. Zo komt de toevoer van warmte met bloed van metabolisch actieve weefsels is verminderd. Op deze manier isoleert de periferie als het ware de kern van het lichaam. Randapparatuur bloed schepen minder doorbloeding krijgen om warmteverlies door het bloed te minimaliseren. De huid poriën trekken samen voor hetzelfde doel. Ze veroorzaken ook kippenvel. De rechtopstaande haren vormen een kleine isolerende luchtlaag waardoor de uitgestraalde lichaamswarmte langzamer ontsnapt. In extreme koud, worden ook spiertrillingen geïnitieerd. Door spierarbeid wordt warmte opgebouwd. Om deze reden worden spieren onwillekeurig gestimuleerd om samen te trekken. Echter, koud rillen is alleen efficiënt met mate. Om deze reden begint het meestal pas als er een acuut risico op bestaat hypothermie Aanzienlijk efficiënter is de brandend van bruin vetweefsel geïnitieerd door kou. Daarom gebruiken warmtebloedige dieren voornamelijk verbrandingsprocessen als regulerend maatregelen in koude omstandigheden. Buitentemperaturen laten ook effecten zien op de metabolische activiteit, die voornamelijk hormonaal wordt beïnvloed door de hypothalamus. Het metabolisme wordt automatisch verhoogd bij lage temperaturen omdat verhoogde metabolische snelheden warmte produceren. Bij hitte vermindert de hypothalamus de toon van de sympathische zenuwstelselHet metabolisme wordt vervolgens naar beneden gereguleerd om te voorkomen dat er extra warmte wordt geproduceerd. De schepen verwijden om warmteverlies via het bloed te stimuleren. De belangrijkste warmteregulatie voor mensen bij hoge buitentemperaturen is echter de verdamping van zweet. De zweetklieren worden automatisch gestimuleerd om de vochtafscheiding in warme omstandigheden te verhogen, en de verdamping van zweet heeft een verkoelend effect op het lichaam.
Ziekten en kwalen
Warmteregulatie kan worden beïnvloed door aandoeningen als gevolg van medicijnen en tekortkomingen. Ongepast zweten bij koude temperaturen en koude rillingen ondanks hitte kunnen het gevolg zijn. Bovendien kunnen verschillende ziekten van het zenuwstelsel de regelgevende keten verstoren, vooral in het geval van verwondingen aan het thalamus, hypothalamus of hun projectieroutes. Laesies in het gebied van de sympathische zenuwstelsel kan ook verantwoordelijk zijn voor disregulaties in het metabolisme of in de spieren, die de thermoregulatieprocessen beïnvloeden. Ziekten van zweetklieren of stofwisselingsziekten kunnen evenzeer schuldig zijn aan ontregeling. Hetzelfde geldt voor ziekten van endocriene klieren, zoals de voorkwab van de hypofyse. Bij verschijnselen zoals warmte beroerte, temperatuurregeling faalt fundamenteel. De evenwicht van warmteregulatie wordt uit de maling genomen door hitteschade aan cellen en organellen. Warmte beroerte wordt vaak voorafgegaan door een verhoogde warmteproductie, bijvoorbeeld door extreme sporten bij hoge temperaturen. In hitte beroerte bij kerntemperaturen van het lichaam van 40 graden Celsius is het enzymsysteem beschadigd. De thermoregulerende mechanismen falen bij dit fenomeen meestal volledig. Dit resulteert vaak in een ongecontroleerde temperatuurstijging, die uiteindelijk zelfs tot gevolg kan hebben necrose of falen van meerdere organen. Over het algemeen is abnormale temperatuursensatie niet direct gelijk aan stoornissen van thermoregulatie. Temperatuursensatie is individueel en hangt af van vele factoren die niet noodzakelijkerwijs verband houden met de waarde van de ziekte.