anf isanat o mif isio lo gi.blo gspo t .co mhttp://anfisanatomifisio logi.blogspot.com/2013/06/fisio logi-termoregulasi.html

FISIOLOGI TERMOREGULASI

SUHU INTI DAN SUHU KULITSuhu jaringan bagian dalam tubuh (suhu inti atau core temperature) hampir selalu konstan, berf luktuasisepanjang hari dalam rentang sempit, hanya sekitar ± 1°F (± 0,6°C) kecuali dalam keadaan demam. Manusiadapat terpapar pada suhu serendah 55°F atau setinggi 130°F dengan tetap mempertahankan suhu intimendekati konstan. Mekanisme yang mengendalikan suhu tubuh menunjukkan suatu sistem pengaturanyang amat baik.Berbeda dengan suhu inti, suhu kulit naik- turun dipengaruhi suhu lingkungan. Hal ini penting karena salahsatu f ungsi kulit adalah melepaskan panas ke lingkungan.

SUHU TUBUH NORMALTidak ada nilai tunggal suhu yang dapat dianggap sebagai satu-satunya nilai suhu normal, karenapengukuran pada banyak orang normal memperlihatkan berbagai variasi suhu pada berbagai keadaan danaktivitas sepanjang hari, seperti yang dilukiskan dalam Gambar 1, mulai kurang dari 97°F (36°C) sampai lebihdari 99°F (37,5°C). Suhu normal rata-rata secara umum adalah antara 98,0° F sampai 98,6° F (36,7°Csampai 37°C) bila diukur per oral, dan kira-kira 1°F atau 0,6°C lebih t inggi bila diukur per rektal.

Suhu tubuh sedikit bervariasi pada kerja f isik dan pada suhu lingkungan yang ekstrem, karena mekanismepengaturan suhu tidak 100 persen tepat. Bila dibentuk panas yang berlebihan di dalam tubuh karena kerjaf isik yang melelahkan, suhu rektal akan meningkat sampai setinggi 101°F-104°F. Sebaliknya, ketika tubuhterpapar dengan suhu yang dingin, suhu rektal dapat turun sampai di bawah nilai 96°F.

KESEIMBANGAN PRODUKSI PANAS DAN KEHILANGAN PANASBila laju pembentukan panas dalam tubuh lebih besar daripada laju hilangnya panas, t imbul kelebihan panasdalam tubuh dan suhu tubuh meningkat. Sebaliknya, bila kehilangan panas lebih besar, suhu tubuh menurun.Keseimbangan antara produksi panas dan hilangnya panas serta mekanisme yang mengatur masing-masingproses tersebut dijelaskan pada bagian berikut.

Produksi PanasProduksi panas adalah produk tambahan metabolisme. Faktor- f aktor yang menentukan laju produksi panas(laju metabolisme tubuh) meliputi:(1) laju metabolisme basal dari semua sel tubuh;(2) laju cadangan metabolisme yang disebabkan oleh aktivitas otot, termasuk kontraksi otot yangdisebabkan oleh menggigil;(3) metabolisme tambahan yang disebabkan oleh pengaruh tiroksin (dan sebagian kecil hormon lain,seperti hormon pertumbuhan dan testosteron) terhadap sel;(4) metabolisme tambahan yang disebabkan oleh ef ek epinef rin, norepinef rin, dan perangsangan simpatisterhadap sel;(5) metabolisme tambahan yang disebabkan oleh meningkatnya aktivitas kimiawi di dalam sel sendiri,terutama bila temperatur sel meningkat.

Kehilangan Panas

Sebagian besar produksi panas di dalam tubuh dihasilkan oleh proses metabolisme pada organ dalam,terutama dalam hati, otak, jantung, dan otot rangka selama kerja. Kemudian panas ini dihantarkan dari organdan jaringan yang lebih dalam ke kulit, di mana panas hilang ke udara dan lingkungan sekitar. Oleh karena itu,laju hilangnya panas ditentukan hampir seluruhnya oleh dua f aktor:(1) seberapa cepat panas dapat dikonduksi dari tempat panas dihasilkan dalam inti tubuh ke kulit

(1) seberapa cepat panas dapat dikonduksi dari tempat panas dihasilkan dalam inti tubuh ke kulit(2) seberapa cepat panas kemudian dapat dihantarkan dari kulit ke sekitarnya. Marilah kita mulai denganmendiskusikan sistim insulator yang menyekat inti dari permukaan kulit.

Sistem Penyekat Tubuh

Kulit, jaringan subkutan, dan terutama lemak dari jaringan subkutan merupakan suatu penyekat panas daritubuh. Lemak menyalurkan panas hanya sepertiga kecepatan jaringan lain. Bila t idak ada darah yangmengalir dari organ internal yang panas ke kulit, daya penyekat yang dimiliki oleh tubuh laki- laki normal kira-kira sebanding dengan tiga perempat kali daya penyekat pakaian biasa. Pada perempuan, penyekatan inimasih lebih baik.

Aliran Darah ke Kulit dari Inti Tubuh Menyediakan Pemindahan PanasPembuluh darah menembus jaringan penyekat subkutan dan dengan segera menyebar sebanyak-banyaknyadi bawah kulit. Yang penting terutama adalah pleksus venosus yang disuplai oleh aliran darah dari kapilerkulit, ditunjukkan dalam Gambar 2. Pada area tubuh yang paling banyak terpapar —tangan, kaki, dan telinga— darah juga disuplai langsung ke pleksus arteri kecil melalui anastomosis arteriovenosa yang sangatberotot.

Kecepatan aliran darah ke dalam pleksus venosa bervariasi dari sedikit di atas 0% sampai setinggi 30persen dari total curah jantung. Kecepatan aliran darah yang tinggi menyebabkan konduksi panas yangdisalurkan dari inti tubuh ke kulit sangat ef isien, sedangkan reduksi kecepatan aliran darah menurunkanef isiensi konduksi panas dari inti tubuh. Gambar 3 memperlihatkan secara kuantitatif ef ek aliran darah kulitpada konduksi panas dari inti tubuh ke permukaan kulit, menggambarkan peningkatan konduksi panashampir delapan kali lipat antara keadaan vasokonstriksi penuh dan keadaan vasodilatasi penuh.Oleh karena itu, kulit merupakan sistem pengatur "radiator panas" yang ef ektif , dan aliran darah ke kulitadalah mekanisme penyebaran panas yang paling ef ektif dari inti tubuh ke kulit.

PENGATURAN KONDUKSI PANAS KE KULIT OLEH SISTEM SARAF SIMPATISKonduksi panas ke kulit oleh darah diatur oleh tingkat vasokonstriksi arteriol dan anastomosisarteriovenosa yang mensuplai darah ke pleksus venosa kulit. Selanjutnya vasokonstriksi ini hampirseluruhnya dikontrol oleh sistem saraf simpatis dalam memberikan respons terhadap perubahan suhu intitubuh dan perubahan suhu lingkungan. Hal ini akan dibicarakan kemudian pada bab ini yang berhubungandengan pengaturan suhu tubuh oleh hipotalamus.

Fisika Dasar Bagaimana Panas Hilang dari Permukaan KulitBerbagai cara panas hilang dari kulit ke lingkungan ditunjukkan pada Gambar 4. Cara tersebut meliputiradiasi, konduksi, dan evaporasi dan dapat dijelaskan berikut ini:

1) RadiasiKehilangan panas melalui radiasi berarti kehilangan dalam bentuk gelombang panas inf ra merah, suatu jenisgelombang elektromagnetik. Sebagian besar gelombang panas inf ra merah yang memancar dari tubuhmemiliki panjang gelombang 5 sampai 20 mikrometer, 10 sampai 30 kali panjang gelombang cahaya. Semuabenda yang tidak pada suhu nol absolut memancarkan panas seperti gelombang tersebut. Tubuh manusiamenyebarkan gelombang panas ke segala penjuru. Gelombang panas juga dipancarkan dari dinding danbenda-benda lain ke tubuh. Bila suhu tubuh lebih t inggi dari suhu lingkungan, kuantitas panas yang lebihbesar dipancarkan keluar dari tubuh ke lingkungan. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4, orang yangtelanjang pada suhu kamar yang normal kehilangan panas kira-kira 60 persen dari kehilangan panas totalmelalui radiasi.

2) KonduksiSeperti yang ditunjukkan pada Gambar 4, hanya sejumlah kecil panas yang biasanya hilang dari tubuh

melalui konduksi langsung dari permukaan tubuh ke benda-benda lain, seperti kursi atau tempat t idur.Sebaliknya, kehilangan panas melalui konduksi ke udara memang mencerminkan bagian kehilangan panastubuh yang cukup besar (kira-kira 15 persen) walaupun dalam keadaan normal. Diingatkan kembali bahwapanas adalah energi kinetik dari gerakan molekul, dan molekul-molekul yang menyusun kulit tubuh terus-menerus mengalami gerakan vibrasi. Sebagian besar energi dari gerakan ini dapat dipindahkan ke udara bilasuhu udara lebih dingin dari kulit, sehingga meningkatkan kecepatan gerakan molekul-molekul udara. Sekalisuhu udara yang berlekatan dengan kulit menjadi sama dengan suhu kulit, t idak terjadi lagi kehilangan panasdari tubuh ke udara. Oleh karena itu, konduksi panas dari tubuh ke udara mempunyai keterbatasan kecualibila udara yang dipanaskan bergerak dari kulit sehingga udara baru secara terus menerus bersentuhandengan kulit, f enomena ini disebut konveksi udara.

3) KonveksiPemindahan panas dari tubuh melalui konveksi udara secara umum disebut kehilangan panas melaluikonveksi. Sebenarnya, panas pertama-tama harus di-konduksi ke udara kemudian dibawa melalui alirankonveksi.Sejumlah kecil konveksi hampir selalu terjadi di sekitar tubuh akibat kecenderungan udara di sekitar kulituntuk bergerak naik sewaktu menjadi panas. Oleh karena itu, orang telanjang yang duduk di ruangan yangnyaman tanpa gerakan udara yang besar masih tetap kehilangan sekitar 15 persen dari panas tubuhnyamelalui konduksi ke udara kemudian oleh konveksi udara menjauhi tubuhnya.

Efek Pendinginan oleh AnginBila tubuh terpapar angin, lapisan udara yang berbatasan dengan kulit digantikan terus menerus oleh udarabaru jauh lebih cepat dari keadaan normal, dan kehilangan panas melalui konveksi meningkat. Ef ekpendinginan oleh angin pada kecepatan rendah mendekati akar kuadrat kecepatan angin. Misalnya, angindengan kecepatan 4 km/jam memiliki ef ektivitas pendinginan kira-kira dua kali dari angin dengan kecepatan1km/jam.

Konduksi dan Konveksi Panas pada Paparan AirAir memiliki kemampuan menyerap panas beberapa ribu kali lebih besar daripada udara, sehingga setiap unitbagian air yang berdekatan ke kulit dapat mengabsorbsi jumlah kuantitas panas yang lebih besar daripadaudara. Juga, konduktivitas air terhadap panas terlihat sangat berbeda dengan konduktivitas udara. Olehkarena itu, kecepatan kehilangan panas ke air pada suhu yang cukup rendah jauh lebih besar daripadakecepatan kehilangan panas ke udara pada suhu yang sama. Saat air dan udara sangat dingin, kecepatankehilangan panas ke udara menjadi hampir sama besar dengan air, karena air dan udara pada dasarnyamampu membawa semua panas yang dapat berdif usi melalui penyekat subkutan kulit.

4) EvaporasiBila air berevaporasi dari permukaan tubuh, panas sebesar 0,58 Kalori (kilokalori) hilang untuk setiap satugram air yang mengalami evaporasi. Bahkan bila seseorang tidak berkeringat sekalipun, air masihberevaporasi secara tidak kelihatan dari kulit dan paru-paru dengan kecepatan sekitar 450 sampai 600ml/hari. Hal ini menyebabkan kehilangan panas terus menerus dengan kecepatan 12 sampai 16 Kalori perjam. Evaporasi air melalui kulit dan paru-paru yang tidak kelihatan ini t idak dapat dikendalikaan untuk tujuanpengaturan suhu karena evaporasi tersebut dihasilkan dari dif usi molekul air terus menerus melaluipermukaan kulit dan permukaan sistem pernapasan. Akan tetapi, kehilangan panas melalui evaporasikeringat dapat diatur dengan pengaturan kecepatan berkeringat, yang akan dibicarakan kemudian padamodul ini.Evaporasi merupakan mekanisme pendinginan yang penting pada suhu udara sangat t inggi. Selama suhukulit lebih t inggi dari suhu lingkungan, panas dapat hilang melalui radiasi dan konduksi. Tetapi ketika suhulingkungan lebih t inggi dari suhu kulit, tubuh memperoleh panas melalui radiasi dan konduksi. Dalam keadaanseperti ini, satu-satunya cara tubuh melepaskan panas adalah dengan evaporasi. Oleh sebab itu, setiapf aktor yang mencegah evaporasi yang adekuat ketika suhu lingkungan lebih t inggi dari suhu kulit akanmenyebabkan peningkatan suhu tubuh. Hal ini kadang terjadi pada manusia yang dilahirkan dengan kelainankelenjar keringat. Orang ini dapat tahan terhadap suhu dingin seperti halnya orang normal, tetapi merekahampir mati akibat serangan panas pada daerah tropis, karena tanpa sistem pendinginan evaporatif , orang

ini t idak dapat mencegah peningkatan suhu tubuh ketika suhu udara lebih t inggi dari suhu tubuh.

EFEK PAKAIAN PADA KEHILANGAN PANASPakaian mengurung udara di antara kulit dan rajutan pakaian yang mengakibatkan kecepatan kehilangan panas tubuh melalui konduksi dan konveksi sangat ditekan. Pakaian dengan bahan biasa menurunkankecepatan kehilangan panas kira-kira setengah dari tubuh yang telanjang, sedangkan pakaian kutub dapatmenurunkan kecepatan kehilangan panas paling sedikit sampai seperenam kali.Sekitar setengah dari panas yang dipindahkan dari kulit ke pakaian dipancarkan melalui radiasi ke pakaiandan bukan dipancarkan melalui konduksi melewati ruang kecil. Oleh sebab itu, melapisi bagian dalam pakaiandengan lapisan emas tipis, yang memantulkan panas kembali ke tubuh, membuat perangkat penyekatpakaian tersebut jauh lebih ef ektif daripada bila t idak dilapisi. Dengan menggunakan teknik ini, pakaian yangdigunakan di kutub dapat dikurangi beratnya sampai setengahnya.Ef ektivitas pakaian dalam mempertahankan suhu tubuh hampir hilang semuanya bila pakaian menjadi basahkarena konduktivitas air yang tinggi meningkatkan kecepatan pemindahan panas sebesar 20 kali lipat ataulebih. Oleh karena itu, salah satu f aktor terpenting untuk melindungi tubuh terhadap udara dingin di kutubadalah menjaga dengan sangat hati-hati agar pakaian tidak basah. Tentu saja, seseorang harus berhati-hatiuntuk tidak menjadi kepanasan walaupun untuk sementara waktu, karena dengan berkeringat di dalampakaian akan membuat pakaian tersebut kurang ef ektif sebagai penyekat.

Berkeringat dan Pengaturannya oleh Sistem Saraf OtonomRangsangan pada area preoptik di bagian anterior hipotalamus baik secara elektrik atau oleh panas yangberlebihan akan menyebabkan berkeringat. Impuls dari area yang menyebabkan berkeringat ini dipindahkanmelalui jaras otonom ke medula spinalis dan kemudian melalui jaras simpatis ke kulit di seluruh tubuh.Diingatkan kembali dari pembahasan tentang sistem saraf otonom bahwa kelenjar keringat dipersaraf i olehserabut-serabut saraf kolinergik (serabut yang mensekresikan asetilkolin). Kelenjar ini dapat jugadirangsang oleh epinef rin atau norepinef rin yang bersirkulasi dalam darah, walaupun kelenjar itu sendirit idak memiliki persaraf an adrenergik. Hal ini penting selama kerja f isik, saat hormon disekresikan olehmedula adrenal dan tubuh perlu melepaskan panas yang berlebihan yang dihasilkan oleh otot yang aktif .

MEKANISME SEKRESI KERINGAT.Dalam Gambar 5, kelenjar keringat diperlihatkan berbentuk tubular yang terdiri dari dua bagian: (1) bagianbergelung di subdermis dalam yang mensekresi keringat, dan (2) bagian duktus yang berjalan keluar melaluidermis dan epidermis kulit. Seperti juga pada kelenjar lainnya, bagian sekretorik kelenjar keringat mensekresicairan yang disebut sekret primer atau sekret prekursor; kemudian konsentrasi zat-zat dalam cairantersebut dimodif ikasi sewaktu cairan itu mengalir melalui duktus.Sekret prekusor keringat adalah hasil sekresi aktif dari sel-sel epitel yang terletak pada bagian gulungandari kelenjar keringat. Serat saraf simpatis kolinergik berakhir pada atau dekat sel-sel kelenjar yang mengeluarkan sekret tersebut.

Komposisi sekret prekusor mirip dengan yang terdapat pada plasma namun tidak mengandung proteinplasma. Konsentrasi natrium sekitar 142 mEq/liter dan klorida sekitar 104 mEq/liter, dengan konsentrasi zatterlarut lain yang lebih kecil dalam plasma. Sewaktu larutan prekusor ini mengalir melalui bagian duktus darikelenjar, larutan ini mengalami modif ikasi melalui reabsorpsi sebagian besar ion natrium dan klorida. Tingkatreabsorpsi ini bergantung pada kecepatan berkeringat sebagai berikutApabila kelenjar keringat hanya dirangsang sedikit, cairan prekusor mengalir melalui duktus dengan lambat.Dalam hal ini, pada dasarnya hampir semua ion natrium dan klorida direabsorbsi, dan konsentrasi masing-masing ion ini turun menjadi 5 mEq/liter. Hal ini mengurangi tekanan osmotik cairan keringat tersebut sangatrendah sehingga sebagian besar cairan kemudian juga direabsorbsi, yang memekatkan sebagian besarkandungan unsur lainnya. Oleh karena itu, pada kecepatan berkeringat yang rendah, kandungan unsurseperti urea, asam laktat, dan ion kalium biasanya konsentrasinya sangat t inggi.Sebaliknya, ketika kelenjar keringat dirangsang dengan kuat oleh sistem saraf simpatis, sekret prekusordibentuk dalam jumlah yang banyak, dan duktus kini hanya mereabsorbsi natrium klorida sedikit lebih darisetengahnya; konsentrasi ion- ion natrium dan klorida kemudian biasanya meningkat (pada orang yang tidak

dapat menyesuaikan diri ,dengan iklim) sampai t ingkat maksimum sekitar 50 sampai 60 mEq/liter, sedikit lebihrendah dari setengah konsentrasi dalam plasma. Lebih lanjut lagi, keringat mengalir melalui tubulus kelenjarbegitu cepatnya sehingga hanya sedikit air yang direabsorbsi. Oleh karena itu, konsentrasi unsur terlarutlainnya dari keringat hanya sedikit meningkat: urea menjadi sekitar dua kali dari plasma, asam laktat sekitar 4kali, dan kalium sekitar 1,2 kali.Perhatikan terutama besarnya kehilangan natrium klorida dalam keringat bila orang tidak dapat menyesuaikan diri dengan iklim. Hal ini cukup berbeda bila orang telah terbiasa dengan panas, seperti berikutini.

AKLIMATISASI MEKANISME BERKERINGAT — PERANAN ALDOSTERONWalaupun seseorang yang normal dan tidak dapat menyesuaikan diri dengan iklim kadang dapat membentukkeringat lebih dari 1 liter per jam, ketika terpapar pada cuaca panas selama 1 sampai 6 minggu, orangtersebut akan secara perlahan- lahan berkeringat lebih banyak, seringkali meningkatkan sekresi maksimalkeringat 2 sampai 3 liter/jam. Evaporasi keringat yang lebih banyak ini dapat memindahkan panas dari tubuhdengan kecepatan lebih dari 10 kali kecepatan pembentukan panas basal normal. Peningkatan ef ektivitasmekanisme berkeringat ini disebabkan oleh peningkatan langsung pada kemampuan kelenjar keringat itusendiri.Kepentingan aklimatisasi adalah penurunan konsentrasi natrium klorida dalam keringat yang memungkinkankonservasi garam yang lebih baik secara perlahan- lahan. Sebagian besar ef ek ini disebabkan olehpeningkatan sekresi aldosteron, yang selanjutnya dihasilkan dari penurunan kadar natrium klorida dalamcairan ekstraselular dan plasma. Orang yang tidak dapat menyesuaikan diri dengan iklim, yang banyakberkeringat sering kehilangan garam sebesar 15 sampai 30 gram setiap hari untuk beberapa hari pertama.Setelah 4 sampai 6 minggu menyesuaikan diri, kehilangan garam biasanya turun menjadi 3 sampai 5gram/hari.

Kehilangan Panas melalui Terengah-engah

Banyak hewan tingkat rendah memiliki sedikit kemampuan untuk menghilangkan panas dari permukaantubuhnya karena dua alasan: (1) permukaan tubuh biasanya ditutupi oleh bulu dan (2) kulit dari sebagianbesar hewan tingkat rendah tidak disuplai dengan kelenjar keringat, yang mencegah sebagian besarhilangnya panas melalui evaporasi dari kulit. Suatu mekanisme pengganti, mekanisme terengah-engah,digunakan oleh banyak hewan tingkat rendah sebagai alat untuk menghilangkan panas.Fenomena terengah-engah "dihidupkan" oleh pusat pengatur suhu di otak. Yaitu, bila darah menjadi terlalupanas, hipotalamus menimbulkan sinyal neurogenik untuk menurunkan temperaiur tubuh. Satu dari sinyal inimenimbulkan terengah-engah. Proses terengah-engah yang sebenarnya diatur oleh pusat terengah-engah yang berhubungan dekat dengan pusat pernapasan pneumotaksik di dalam pons.Bila seekor hewan terengah-engah, hewan tersebut bernapas masuk dan keluar dengan cepat, sehinggajumlah besar udara yang baru dari luar berkontak dengan bagian atas susunan pernapasan; proses ini akanmendinginkan darah di dalam mukosa sebagai akibat evaporasi air dari permukaan mukosa, terutamaevaporasi saliva dari lidah. Namun terengah-engah tidak meningkatkan ventilasi alveolar lebih dari yangdibutuhkan untuk kontrol gas darah yang tepat karena setiap pernapasan sangat dangkal; oleh karena itu,sebagian besar udara yang masuk ke alveoli adalah udara ruang mati.

PENGATURAN SUHU TUBUH — PERANAN HIPOTALAMUSGambar 6 menggambarkan perkiraan tentang apa yang terjadi pada suhu tubuh orang telanjang setelahbeberapa jam terpapar terhadap udara kering berkisar dari 30° sampai 160°F. Gambaran yang tepat darikurva ini tergantung pada gerakan udara, jumlah kelembaban dalam udara dan bahkan sif at alam disekitarnya. Pada umumnya tubuh yang telanjang pada udara kering bersuhu antara 55° dan 130°F mampumempertahankan suhu inti tubuh normal antara 97° dan 100° F.Suhu tubuh diatur hampir seluruhnya oleh mekanisme persaraf an umpan balik, dan hampir semuamekanisme ini terjadi melalui pusat pengaturan suhu yang terletak pada hipotalamus. Agar mekanisme umpanbalik ini dapat berlangsung, harus juga tersedia pendetektor suhu untuk menentukan kapan suhu tubuh

menjadi sangat panas atau sangat dingin.

Deteksi Termostatik Suhu pada Hipotalamus — Peranan Hipotalamus Anterior-Area PreoptikTelah dilakukan percobaan pemanasan dan pendinginan pada suatu area kecil di otak dengan menggunakanalat yang disebut thermode. Alat kecil seperti jarum ini dipanaskan dengan alat elektrik atau dialirkan airpanas atau didinginkan dengan air dingin. Area utama dalam otak di mana panas yang dihasilkan olehthermode mempengaruhi pengaturan suhu tubuh terdiri dari nukleus preoptik dan nukleus hipotalamikanterior hipotalamus.Dengan menggunakan thermode, area preoptik hipotalamus anterior diketahui mengandung sejumlah besarneuron yang sensit if terhadap panas yang jumlahnya kira-kira sepertiga neuron yang sensit if terhadapdingin. Neuron-neuron ini diyakini berf ungsi sebagai sensor suhu untuk mengontrol suhu tubuh.Neuron-neuron yang sensit if terhadap panas ini meningkatkan kecepatan kerjanya sesuai dengan peningkatan suhu, kecepatannya dapat meningkat 2 sampai 10 kali lipat pada kenaikan suhu tubuh sebesar 10°C.Neuron yang sensit if terhadap dingin, sebaliknya, meningkatkan kecepatan kerjanya saat suhu tubuh turun.Apabila area preoptik dipanaskan, kulit di seluruh tubuh dengan segera mengeluarkan banyak keringat,sementara pada waktu yang sama pembuluh darah kulit di seluruh tubuh menjadi sangat berdilatasi. Jadi, halini merupakan reaksi yang cepat untuk menyebabkan tubuh kehilangan panas, dengan demikian membantumengembalikan suhu tubuh kembali normal. Di samping itu, pembentukan panas tubuh yang berlebihandihambat. Oleh karena itu, jelas bahwa area preoptik dari hipotalamus memiliki kemampuan untuk berf ungsisebagai termostatik pusat kontrol suhu tubuh.

Deteksi Suhu dengan Reseptor pada kulit dan Jaringan Dalam TubuhWalaupun sinyal yang dit imbulkan oleh reseptor suhu dari hipotalamus sangat kuat dalam mengatur suhutubuh, reseptor suhu pada bagian lain dari tubuh juga mempunyai peranan penting dalam pengaturan suhu.Hal ini terjadi pada reseptor suhu di kulit dan beberapa jaringan khusus dalam tubuh.Diingatkan kembali dari pembicaraan mengenai reseptor sensoris, bahwa kulit dibantu oleh reseptor dingindan panas. Reseptor dingin terdapat jauh lebih banyak daripada reseptor panas; tepatnya, terdapat 10 kalilebih banyak di seluruh kulit. Oleh karena itu, deteksi suhu oleh reseptor perif er ini lebih peka terhadap suhusejuk dan dingin daripada suhu hangat.Apabila seluruh kulit tubuh menggigil, terjadi pengaruh ref leks yang segera dibangkitkan untuk meningkatkansuhu tubuh melalui beberapa cara, sebagai berikut:(1) memberikan rangsangan kuat sehingga menyebabkan menggigil, dengan akibat meningkatnya kecepatan pembentukan panas tubuh;(2) menghambat proses berkeringat bila hal ini harus terjadi(3) meningkatkan vasokonstriksi kulit untuk menghilangkan pemindahan panas tubuh ke kulitReseptor suhu tubuh bagian dalam juga ditemukan pada bagian tertentu dari tubuh, terutama di medulaspinalis, organ dalam abdomen, dan di sekitar vena-vena besar. Reseptor dalam ini berbeda f ungsinyadengan reseptor kulit, karena reseptor tersebut lebih banyak terpapar dengan suhu inti tubuh daripada suhupermukaan tubuh. Namun, seperti halnya reseptor suhu kulit, reseptor tersebut lebih banyak mendeteksidingin daripada hangat. Adalah suatu kemungkinan bahwa baik reseptor kulit maupun reseptor tubuh bagiandalam berperan mencegah hipotermia, yaitu mencegah suhu tubuh yang rendah.

Hipotalamus Posterior Menjumlahkan Sinyal Sensoris Temperatur Pusat dan PeriferWalaupun banyak sinyal sensoris temperatur berasal dari reseptor perif er, sinyal ini membantu pengaturansuhu tubuh terutama melalui hipotalamus. Area pada hipotalamus yang dirangsang oleh sinyal sensoris iniadalah suatu area yang terletak secara bilateral dalam hipotalamus posterior kira-kira setinggi korpusmamilaris. Sinyal sensoris temperatur dari hipotalamus anterior-area preoptik juga dipindahkan ke dalamarea hipotalamus posterior ini. Di sini sinyal dari area preoptik dan sinyal dari perif er tubuh digabung untukmengatur reaksi pembentukan panas atau reaksi penyimpanan panas tubuh.

Mekanisme Efektor Neural Yang Menurunkan atau Meningkatkan Temperatur TubuhSewaktu pusat temperatur hipotalamus mendeteksi bahwa temperatur tubuh terlalu panas atau terlalu

dingin, pusat akan memberikan prosedur penurunan atau peningkatan temperatur yang sesuai. Mahasiswalebih banyak mengetahui hal ini dari pengalaman pribadi, tetapi gambaran khususnya adalah sebagai berikut.

Mekanisme Penurunan Temperatur Bila Tubuh Terlalu PanasSistem pengatur temperatur menggunakan tiga mekanisme penting untuk menurunkan panas tubuh ketikatemperatur menjadi sangat t inggi:1. Vasodilatasi. Pada hampir semua area tubuh, pembuluh darah kulit berdilatasi dengan kuat. Hal inidisebabkan oleh hambatan dari pusat simpatis pada hipotalamus posterior yang menyebabkanvasokonstriksi. Vasodilatasi penuh akan meningkatkan kecepatan pemindahan panas ke kulit sebanyakdelapan kali lipat.2. Berkeringat. Ef ek dari peningkatan temperatur yang menyebabkan berkeringat digambarkan oleh gariskurva utuh pada Gambar 73-7, yang memperlihatkan peningkatan kecepatan kehilangan panas melauievaporasi yang dihasilkan dari berkeringat ketika temperatur inti tubuh meningkat di atas temperatur krit is370C (98,60F). Peningkatan tempertaur tubuh 10C menyebabkan keringat yang cukup banyak untukmembuang 10 kali lebih besar kecepatan metabolisme basal dari pembentukan panas tubuh3. Penurunan pembentukan panas. Mekanisme yang menyebabkan pembentukan panas yang berlebihan,seperti menggigil dan termogenesis kimia dihambat dengan kuat.

Mekanisme Peningkatan Tenmperatur Saat Tubuh Terlalu DinginKetika tubuh terlalu dingin, sistem pengaturan temperatur mengadakan prosedur yang sangat berlawanan,yaitu:1. Vasokonstriksi kulit di seluruh tubuh. Hal ini disebabkan oleh rangsangan pusat simpatis hipotalamusposterior.2. Piloereksi. Piloereksi berarti rambut "berdiri pada akarnya." Rangsangan simpatis menyebabkan ototerektor pili yang melekat ke f olikel rambut berkontraksi, yang menyebabkan rambut berdiri tegak. Hal ini t idakpenting pada manusia, tetapi pada hewan yang lebih rendah, berdirinya rambut memungkinkan mereka untukmembentuk lapisan tebal "isolator udara" di atas kulit sehingga pemindahan panas ke lingkungan sangatditekan.3. Peningkatan pembentukan panas. Pembentukan panas oleh sistem metabolisme meningkat dengan (a)menggigil, (b) rangsangan simpatis pembentukan panas, dan (c) sekresi t iroksin. Hal ini membutuhkanketerangan tambahan, sebagai berikut:Rangsangan Hipotalamik terhadap Menggigil. Terletak pada bagian dorsomedial dari hipotalamusposterior dekat dinding ventrikel ketiga adalah suatu area yang disebut pusat motorik primer untuk menggigil. Area ini normalnya dihambat oleh sinyal dari pusat panas pada area preoptik-hipotalamus anteriortetapi dirangsang oleh sinyal dingin dari kulit dan medula spinalis. Oleh karena itu, seperti yang ditunjukkanoleh peningkatan yang tiba-tiba dalam "produksi panas" (Iihat kurva putus-putus dalam Gambar 7), pusat initeraktivasi ketika temperatur tubuh turun bahkan hanya sedikit di bawah derajat temperatur krit is. Pusat inikemudian meneruskan sinyal yang menyebabkan menggigil melalui traktus bilateral turun ke batang otak, kedalam kolumna lateralis medula spinalis, dan akhirnya, ke neuron-neuron motorik anterior. Sinyal ini t idakteratur, dan tidak benar-benar menyebabkan gerakan otot yang sebenarnya. Sebaliknya, sinyal tersebutmeningkatkan tonus otot rangka di seluruh tubuh. Ketika tonus meningkat di atas tingkat krit is tertentu,proses menggigil dimulai. Kemungkinan hal ini dihasilkan dari umpan balik osilasi mekanisme ref leksregangan dari gelondong otot. Selama proses menggigil maksimum, pembentukan panas tubuh dapatmeningkat sebesar empat sampai lima kali dari normal.

Eksitasi Kimiawi "Simpatis" Pembentukan

Panas. Perangsangan simpatis maupun norepinef rin dan epinef rin yang bersirkulasi dalam darah dapat

menyebabkan peningkatan kecepatan metabolisme selular dengan cepat; ef ek ini disebut termogenesiskimia, dan hal ini dihasilkan sebagian dari kemampuan norepinef rin dan epinef rin untuk memisahkanf osf orilasi oksidatif , yang berarti bahwa kelebihan makanan akan dioksidasi dan oleh karena itu melepaskanenergi dalam bentuk panas tetapi t idak menyebabkan pembentukan adenosin trif osf at.Derajat termogenesis kimia yang terjadi pada hewan hampir sebanding dengan jumlah lemak coklat yangdikandung pada jaringan hewan. Lemak ini merupakan jenis lemak yang mengandung sejumlah besarmitokondria khusus tempat terjadinya pemisahan oksidasi. Sel-sel ini dipersaraf i oleh persaraf an simpatisyang kuat.Proses penyesuaian diri terhadap iklim sangat mempengaruhi intensitas termogenesis kimia; beberapahewan, seperti t ikus, yang telah terpapar beberapa minggu dengan lingkungan yang dingin, memperlihatkanpeningkatan pembentukan panas sebesar 100 sampai 500 persen ketika terpapar secara tiba-tiba denganudara dingin, sebaliknya, pada hewan yang tidak dapat menyesuaikan diri dengan iklim, memberikan responsdengan meningkatkan pembentukan panas kira-kira sebesar sepertiganya.Pada manusia dewasa, yang hampir t idak memiliki lemak coklat, jarang sekali bahwa termogenesis kimiameningkatkan kecepatan pembentukan panas lebih dari 10 sampai 15 persen. Akan tetapi, pada bayi, yangmemang memiliki sejumlah kecil lemak coklat pada ruang interskapula, termogenesis kimia dapatmeningkatkan kecepatan pembentukan panas sebesar 100 persen, yang kemungkinan merupakan f aktorpenting dalam mempertahankan temperatur normal tubuh pada neonatus.Peningkatan Keluaran Tiroksin sebagai Penyebab Peningkatan Pembentukan Panas JangkaPanjang. Pendinginan area preoptik-hipotalamus anterior juga meningkatkan pembentukan hormon neurosekretorik hormon pelepas-tirotropin oleh hipotalamus. Hormon ini diangkut melalui vena porta hipotalamus ke kelenjar hipof isis anterior, di mana hormon merangsang sekresi hormon perangsang-tiroidHormon perangsang-tiroid sebaliknya, merangsang peningkatan keluaran tiroksin oleh kelenjar t iroid.Peningkatan tiroksin meningkatkan kecepatan metabolisme selular di seluruh tubuh. Peningkatanmetabolisme ini t idak terjadi segera tetapi membutuhkan waktu beberapa minggu agar kelenjar t iroid menjadihipertrof i sebelum mencapai t ingkat sekresi t iroksin yang baru.Pemaparan hewan terhadap udara dingin yang berlebihan selama beberapa minggu dapat menyebabkanukuran kelenjar t iroid hewan tersebut meningkat 20 sampai 40 persen. Akan tetapi, manusia jarangmembiarkan dirinya terpapar terhadap derajat udara dingin seperti yang terjadi pada hewan. Oleh karena itu,kita masih tidak mengerti, secara kuantitatif , berapa penting metode adaptasi t iroid terhadap dingin padamanusia. Pengukuran yang terpisah telah memperlihatkan bahwa anggota militer yang ditugaskan di kutubmengalami peningkatan kecepatan metabolisme; demikian juga dengan orang Eskimo yang memiliki kelainankecepatan metabolisme yang tinggi. Juga, ef ek rangsangan udara dingin yang terus menerus pada kelenjartiroid mungkin dapat menjelaskan insiden goiter t iroid toksika yang lebih t inggi pada orang yang tinggal diiklim yang lebih dingin daripada mereka yang tinggal di iklim yang lebih hangat.

Konsep "Set-Point" untuk Pengaturan TemperaturDalam contoh Gambar 7, sangat jelas bahwa pada temperatur inti tubuh yang krit is, pada tingkat hampirtepat 37.1°C, terjadi perubahan drastis pada kecepatan kehilangan panas dan kecepatan pembentukanpanas. Pada temperatur di atas tingkat ini, kecepatan kehilangan panas lebih besar dari kecepatanpembentukan panas, sehingga temperatur tubuh turun dan mencapai kembali t ingkat 37,1°C. Pada temperatur di bawah tingkat ini, kecepatan pembentukan panas lebih besar dari kecepatan kehilangan panas,sehingga temperatur tubuh kini meningkat dan kembali mencapai t ingkat 37,1°C. Tingkat temperatur krit is inidisebut "set-point" dari mekanisme pengaturan temperatur. Semua mekanisme pengaturan temperaturterus menerus berupaya untuk mengembalikan suhu tubuh kembali ke t ingkat set-point.

PEROLEHAN UMPAN BALIK UNTUK PENGATURAN TEMPERATUR TUBUH. Mari kita ingat kembali sejenakpembicaraan mengenai perolehan umpan balik dari sistem pengatur yang telah dibicarakan pada kuliahdasar-dasar f isiologi. Perolehan umpan balik merupakan suatu pengukuran ef ektivitas sistem pengatur.Dalam hal pengaturan temperatur tubuh, penting bagi temperatur tubuh internal untuk berubah sedikit walaupun temperatur lingkungan sangat berubah. Perolehan umpan balik sistem pengaturan temperatur samadengan rasio perubahan temperatur lingkungan terhadap perubahan temperatur tubuh dikurangi 1,0. (IihatBab 1 untuk rumus tersebut). Percobaan telah memperlihatkan bahwa temperatur tubuh manusia berubahsekitar 1°C untuk setiap perubahan temperatur lingkungan 25°C sampai 30°C. Oleh karena itu, umpan balik

yang dicapai keseluruhan mekanisme untuk mengatur temperatur tubuh rata-rata sekitar 27 (28/1,0 – 1,0 =27), yang merupakan pencapaian yang sangat ekstrem bagi sistem pengaturan biologis (sebagai contoh,sistem pengaturan baroreseptor tekanan arterial, memiliki pencapaian kurang dari 2).