Suhu Tubuh dan Pengaturannya serta Demam

Abstrak Manusia secara homeostasis mempertahankan suhu tubuh pada tingkat yang optimal bagi kelangsungan metabolisme sel yang stabil. Suhu tubuh normal rerata diperkirakan antara 97F (36 C) dan 99,5F (37,5 C). Suhu dikendalikan oleh keseimbangan antara produksi panas dan pengeluaran panas yang berlangsung melalui radiasi, konduksi, konveksi, dan evaporasi. Berkeringat adalah suatu proses evaporasi aktif di bawah kontrol saraf simpatis. Keringat adalah larutan garam encer yang secara aktif dikeluarkan ke permukaan kulit oleh kelenjar kelenjar keringat. Laju metabolik adalah kecepatan pemakaian energi oleh tubuh selama kerja eksternal dan internal dan biasanya dinyatakan sebagai kecepatan produksi panas dalam satuan kilokolari per jam. Demam adalah suhu tubuh di atas normal sebagai akibat dari perubahan set hipotalamus.Kata kunci: suhu tubuh normal, berkeringat, laju metabolik, demamAbstractNormal body temperature usually measures between 97F (36 C) and 99,5F (37,5 C). The body temperature is controlled through heat loss and heat production. Heat exchanges occur through radiation, conduction, convection, and evaporation. Sweating is an active evaporative heat loss process under sympathetic nervous control. Sweat is a dilute salt solution actively extruded to the surface of the skin by sweat glands dispersed all over the body. Metabolic rate is the rate at which energy is expended by the body during both external and internal work and is normally expressed in terms of the rate of heat production in kilocalories per hour. Lastly, the term fever refers to an elevationin body temperature as a result of infection or inflammation. During a fever, the hypothalamic thermostat is reset at an elevated temperature. Keywords: normal body temperature, sweating, metabolic rate, feverPendahuluanBiasanya manusia berada di lingkungan yang suhunya lebih dingin daripada tubuh sehingga harus terus menerus menghasilkan panas secara internal untuk mempertahankan suhu tubuhnya. Karena sel peka terhadap fluktuasi suhu internal, manusia secara homeostasis mempertahankan suhu tubuh pada tingkat yang optimal bagi kelangsungan metabolisme sel yang stabil. Suhu jaringan dalam tubuh, atau core temperature adalah konstan dalam kisaran 1F (0,6C) walaupun suhu lingkungan berfluktuasi tajam. Suhu tubuh normal rerata diperkirakan antara 97F (36 C) dan 99,5F (37,5 C) jika diukur dari mulut dan sekitar 1F lebih tinggi di rektum. Suhu dikendalikan oleh keseimbangan antara produksi panas dan pengeluaran panas. Semua penambahan atau pengurangan panas antara tubuh dan lingkungan eksternal harus berlangsung antara permukaan tubuh dan lingkungan sekelilingnya. Pertukaran panas antara tubuh dan lingkungan berlangsung melalui radiasi, konduksi, konveksi, dan evaporasi. 1,2Berkeringat adalah suatu proses evaporasi aktif di bawah kontrol saraf simpatis. Kecepatan pengurangan panas evporatif dapat secara sengaja disesuaikan melalui proses berkeringat. Keringat adalah larutan garam encer yang secara aktif dikeluarkan ke permukaan kulit oleh kelenjar kelenjar keringat yang tersebar di seluruh permukaan tubuh. Kelenjar keringat mengandung bagian kelenjar yang bergelung dan terletak cukup dalam serta bagian duktus yang lurus dan keluar ke permukaan kulit. Laju metabolik adalah kecepatan pemakaian energi oleh tubuh selama kerja eksternal dan internal. Oleh sebab sebagian besar penggunaan energi tubuh pada akhirnya muncul sebagai panas, laju metabolik biasanya dinyatakan sebagai kecepatan produksi panas dalam satuan kilokolari per jam. Demam adalah suhu tubuh di atas normal sebagai akibat dari perubahan set hipotalamus. Peningkatan suhu tubuh dapat disebabkan oleh infeksi atau peradangan. 1Makalah tinjauan pustaka ini bertujuan untuk memahami suhu tubuh dan mekanisme pengaturannya melalui terjadinya pertukaran panas antara tubuh dan lingkungan, dan berkeringat dan pengaturannya oleh sistem saraf simpatis. Turut dibahas adalah mengenai laju metabolik atau metabolic rate dan kejadian demam. Suhu Tubuh Biasanya manusia berada di lingkungan yang suhunya lebih dingin daripada tubuh sehingga harus terus menerus menghasilkan panas secara internal untuk mempertahankan suhu tubuhnya. Pembentukan panas akhirnya bergantung pada oksidasi bahan bakar metabolik yang berasal dari makanan. Karena sel peka terhadap fluktuasi suhu internal, manusia secara homeostasis mempertahankan suhu tubuh pada tingkat yang optimal bagi kelangsungan metabolisme sel yang stabil. Peningkatan suhu tubuh sedikit saja sudah dapat menimbulkan gangguan fungsi saraf dan denaturasi protein yang irreversibel. 2,3 Suhu jaringan dalam tubuh, atau core temperature adalah konstan dalam kisaran 1F (0,6C) walaupun suhu lingkungan berfluktuasi tajam. Suhu tubuh normal rerata diperkirakan antara 97F (36 C) dan 99,5F (37,5 C) jika diukur dari mulut dan sekitar 1F lebih tinggi di rektum. 1Suhu dikendalikan oleh keseimbangan antara produksi panas dan pengeluaran panas. Panas merupakan suatu produk sampingan metabolisme. Panas tambahan dapat dihasilkan oleh kontraksi otot (menggigil) dalam jangka pendek atau oleh peningkatan tiroksin dalam jangka panjang. Laju pengeluaran panas ditentukan oleh kecepatan konduksi panas dari kulit ke lingkungan. Aliran darah ke kulit dari bagian tengah tubuh memindahkan panas. Pembuluh darah banyak tersebar di jaringan tepat di bawah kulit. Peningkatan aliran darah ke pembuluh pembuluh ini dapat meningkatkan pengeluaran panas manakala penurunan aliran darah ke pembuluh pembuluh ini pula mengurangi pengeluaran panas.1

Gambar 1. Variasi Suhu2Pertukaran Panas antara Tubuh dan LingkunganSemua penambahan atau pengurangan panas antara tubuh dan lingkungan eksternal harus berlangsung antara permukaan tubuh dan lingkungan sekelilingnya. Pertukaran panas antara tubuh dan lingkungan berlangsung melalui radiasi, konduksi, konveksi, dan evaporasi. Suhu suatu benda dapat dianggap sebagai ukuran konsentrasi panas di dalam benda tersebut. Dengan demikian, panas selalu berpindah mengikuti penurunan gradien konsentrasinya; yaitu mengikuti penurunan gradien termal dari daerah yang lebih panas ke daerah yang lebih dingin. 2,3Radiasi (Gambar 2) adalah emisi energi panas dari permukaan hangat dalam bentuk gelombang elektromagnetik atau gelombang panas, yang berjalan melalui ruang. Saat energi pancaran mengenai suatu benda dan diserap, energi gerakan gelombang dipindahkan menjadi panas di dalam benda tersebut. Perpindahan netto panas melalui radiasi selalu dari benda benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin, tubuh memperoleh tambahan panas melalui radiasi dari benda benda yang hangat dibandingkan dengan permukaan kulit, misalnya matahari atau nyala kayu bakar. Di pihak lain, tubh mengalami pengurangan panas melalui radiasi ke benda benda di lingkungan yang permukaannya lebih dingin daripada permukaan kulit, misalnya dinding bangunan atau perabot. Sekitar 60% panas tubuh keluar melalui radiasi. 1,4

Gambar 2. Pertukaran Panas Melalui Radiasi1Pengeluaran panas secara konduksi (Gambar 3) pula terjadi melalui kontak langsung dengan suatu benda. Tubuh kehilangan sekitar 3% panasnya melalui konduksi ke benda dan tambahan 15% panas tubuh keluar melalui konduksi ke udara. Udara yang berkontak dengan permukaan kulit mengalami penghangatan mendekati suhu tubuh; udara hangat ini cenderung untuk naik menjauhi kulit. Pengeluaran panas secara lonveksi terjadi karena gerakan udara. Udara yang berkontak dengan kulit dihangatkan oleh proses konduksi. Ketika udara hangat ini naik, kulit menghantarkan panas ke lapisan yang baru udara yang belum dihangatkan. 2-4

Gambar 3. Pertukaran Panas Melalui Konduksi1Konveksi (Gambar 4) mengacu pada perpindahan energi panas melalui arus udara atau H2O. Ketika tubuh kehilangan panas melalui konduksi ke udara sekeliling yang lebih dingin, udara yang berkontak langsung dengan tubuh akan menjadi lebih hangat. Udara hangat lebih ringan atau kurang padat dibandingkan dengan udara dingin; udara yang sudah dihangatkan akan bergerak ke atas sementara udara yang lebih dingin bergerak ke kulit untuk menggantikan udara panas yang sudah pindah tersebut.1

Gambar 4. Pertukaran Energi Melalui Konveksi1Penguapan atau evaporasi (Gambar 5) adalah mekanisme penting pengeluaran panas ketika suhu sangat tinggi. Penguapan membentuk 22% dari pengeluaran panas tubuh dan sangat penting jika suhu lingkungan mendekati atau sama dengan suhu tubuh. Pada kondisi ini, pengeluaran panas melalui radiasi menjadi sangat berkurang. Pengeluaran panas melalui penguapan menjadi satu satunya cara mendinginkan tubuh jika suhu lingkungan tinggi. Aliran udara melintasi kulit meningkatkan laju penguapan dan akibatnya meningkatkan efektivitas pengeluaran panas melalui penguapan. Berkeringat adalah suatu proses evaporasi aktif di bawah kontrol saraf simpatis. Kecepatan pengurangan panas evporatif dapat secara sengaja disesuaikan melalui proses berkeringat.1

Gambar 5. Penguapan atau Evaporasi1Berkeringat dan Pengaturannya Keringat adalah larutan garam encer yang secara aktif dikeluarkan ke permukaan kulit oleh kelenjar kelenjar keringat yang tersebar di seluruh permukaan tubuh. Kelenjar keringat mengandung bagian kelenjar yang bergelung dan terletak cukup dalam serta bagian duktus yang lurus dan keluar ke permukaan kulit. Bagian kelenjar dari kelenjar keringat menghasilkan sekresi primer yang serupa dengan plasma tetapi tanpa protein plasma. Sewaktu larutan bergerak ke atas melalui duktus menuju ke permukaan kulit, sebagian besar elektrolit direabsorpsi sehingga sekresi yang terbentuk menjadi encer.1,4 Kelenjar keringat (Gambar 6) disarafi oleh serat saraf kolinergik simpatis. Jika kelenjar keringat dirangsang, laju sekresi larutan prekursor meningkat. Reabsorpsi elektrolit berlangsung dengan kecepatan konstan. Jika terjadi sekresi larutan prekursor dalam jumlah besar sementara pada saat yang sama laju reabsorpsi elektrolit tidak berubah terjadi peningkatan pengeluaran elektrolit terutama natrium klorida (NaCl) melalui keringat.2,3

Gambar 6. Kelenjar Keringat2 Pajanan ke cuaca yang panas menyebabkan peningkatan laju maksimal produksi keringat dari sekitar 1L/jam pada orang yang belum beraklimatisasi hingga sebanyak 2 sampai 3L/jam pada orang yang telah teraklimatisasi. Peningkatan jumlah keringat meningkatkan laju pengeluaran panas melalui penguapan dan membantu mempertahankan suhu tubuh normal. Seiring dengan meningkatnya laju produksi keringat terjadi penurunan kandungan NaCl keringat; hal ini memungkinkan tubuh lebih menghemat garam. Penurunan kandungan NaCl keringat terutama disebabkan oleh meningkatnya sekresi aldosteron yang meningkatkan reabsorpsi natrium dari bagian duktus kelenjar keringat.4Pengaturan Suhu TubuhDaerah preoptik hipotalamus anterior mengandung banyak neuron peka panas; septum dan substansi retikular otak tengah mengandung banyak neuron peka dingin. Jika pusat suhu mendeteksi bahwa tubuh terlalu panas atau terlalu dingin, bagian bagian ini mengaktifkan prosedur prosedur untuk meningkatkan atau menurunkan suhu.5Terdapat tiga mekanisme penting untuk menurunkan suhu tubuh dan mendinginkan tubuh. Pertama adalah vasodilatasi pembuluh darah kulit yang dapat meningkatkan pemindahan panas ke kulit. Berkeringat juga meningkatkan laju pengaliran panas melalui penguapan. Peningkatan 1C suhu tubuh memicu pengeluaran keringat untuk memindahkan panas 10 kali lipat laju basal pembentukannya. Inhibisi kuat mekanisme yang meningkatkan produksi panas, misalnya menggigil dan termogenesis kimiawi.1,5 Jika suhu tubuh terlalu dingin, sistem kontrol suhu memicu mekanisme mekanisme untuk mengurangi pengeluaran panas dan meningkatkan produksi panas. Vasokonstriksi pembuluh darah kulit mengurangi pemindahan panas dari inti tubuh ke kulit. Piloereksi menyebabkan rambut berdiri dan menahan udara yang berkontak dengan kulit sehingga terjadi suatu lapisan udara hangat yang berfungsi sebagai insulator. Mekanisme ini terutama bekerja pada hewan yang memiliki lapisan bulu luas. Efektivitas mekanisme ini pada manusia terbatas karena relatif jarangnya rambut tumbuh. Peningkatan pembentukan panas oleh sistem metabolik misalnya eksitasi produksi panas oleh saraf simpatis, meningkatnya sekresi tiroksin, dan menggigil. Menggigil dapat meningkatkan laju pembentukan panas. Pusat motorik primer untuk menggigil terletak di bagian dorsomedial hipotalamus posterior. Bagian ini dihambat oleh peningkatan suhu dan dirangsang oleh penurunan suhu tubuh. 1 Tubuh mempertahankan suhu inti kritis sebesar 37,1 C. Jika suhu tubuh meningkat melewati angka ini, mekanisme pengeluaran panas akan bekerja. Jika suhu tubuh turun di bawah angka ini, maka mekanisme penghasil panas akan bekerja. Suhu kritis ini dikenal sebagai set point sistem kontrol suhu.1,5Laju Metabolik Laju metabolik adalah kecepatan pemakaian energi oleh tubuh selama kerja eksternal dan internal. Oleh sebab sebagian besar penggunaan energi tubuh pada akhirnya muncul sebagai panas, laju metabolik biasanya dinyatakan sebagai kecepatan produksi panas dalam satuan kilokalori per jam. Satuan dasar energi panas adalah kalori, yaitu jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan 1C suhu 1 g H2O. Laju metabolik, dan akibatnya, jumlah panas yang dihasilkan bervariasi bergantung pada ada atau tidaknya berbagai faktor; contohnya olahraga, pemasukan makanan, menggigil, dan rasa cemas. Peningkatan aktivitas otot rangka adalah faktor terbesar yang dapat meningkatkan laju metabolisme. Bahkan peningkatan sedikit saja tonus otot dapat menaikkan laju metabolik, dan berbagai tingkatan aktivitas fisik mengubah pengeluaran energi dan produksi panas secara bermakna.1,6Laju metabolik basal atau basal metabolic rate adalah ukuran laju metabolik bawaan jaringan jaringan tanpa bergantung pada olahraga atau faktor luar lain; ini adalah laju pemakaian energi di tubuh dalam keadaan istirahat total saat seseorang dalam keadaan sadar. Metode yang sering digunakan untuk menentukan laju metabolik basal adalah pengukuran laju pemakaian oksigen dalam tempoh waktu yang tertentu dan dihitung dalam dalam satuan kalori per jam. Laju metabolik basal dalam keadaan normal adalah sekitar 60kal/jam pada laki laki muda dan 53kal/jam pada wanita muda. Untuk koreksi berdasarkan berat tubuh, laju metabolik basal biasanya dinyatakan dalam proporsi terhadap luas permukaan tubuh. Hal ini memungkinkan untuk membandingkan berbagai laju metabolik basal antara individu dengan ukuran berbeda. 1,5 DemamDemam adalah suhu tubuh di atas normal sebagai akibat dari perubahan set hipotalamus. Peningkatan suhu tubuh dapat disebabkan oleh infeksi atau peradangan. Sebagai respons terhadap invasi mikroba, sel sel darah putih tertentu mengeluarkan suatu zat kimia yang dikenal sebagai pirogen endogen, yang memiliki banyak efek untuk melawan infeksi dan juga bekerja pada pusat termoregulasi hipotalamus untuk meningkatkan patokan termostat. Hipotalamus mempertahankan suhu di titik patokan baru dan bukan di suhu tubuh normal. Sebagai contoh, pirogen endogen meningkatkan titik patokan menjadi 38,9C; hipotalamus merasa bahwa suhu normal prademam sebesar 37C terlalu dingin, dan organ ini memicu mekanisme respons dingin untuk meningkatkan suhu. Menggigil ditimbulkan agar dengan cepat meningkatkan produksi panas, sementara vasokonstriksi kulit juga berlangsung untuk dengan cepat mengurangi pengeluaran panas. Kedua mekanisme ini mendorong suhu naik. Mekanisme ini menimbulkan rasa dingin menggigil yang mendadak pada permulaan demam. Pirogen endogen meningkatkan titik patokan termostat hipotalamus selama demam dengan memicu pengeluaran lokal prostaglandin, yaitu zat perantara kimiawi lokal yang bekerja langsung di hipotalamus. Pembentukan prostaglandin dihambat oleh obat obatan seperti aspirin.1,2,5

Gambar 7. Kejadian Demam1Ketika partikel virus atau bakteri muncul di tubuh, partikel tersebut difagositosis oleh leukosit, makrofag jaringan, dan limfosit pembuluh granular besar. Sel ini melepaskan interleukin1 sebagai respon terhadap partikel fagosit. Interleukin1 menginduksi pembentukan prostaglandin E2 yang bekerja pada hipotalamus untuk mencetuskan reaksi demam. Ketika pembentukan prostaglandin dihambat oleh obat obatan, demam sepenuhnya menghilang atau berkurang. Ini adalah mekanisme kerja demam, dan hal ini menjelaskan senyawa ini tidak menurunkan suhu tubuh pada orang normal dan sehat; atau orang yang tidak mengalami peningkatan kadar interleukin1.5,6Ketika mekanisme interleukin1 menset ulang set point kendali suhu, suhu tubuh dipertahankan pada tingkat yang lebih tinggi. Peningkatan set point suhu tubuh memicu perasaan dingin dan terjadi pengaktifan saraf yang menyebabkan menggigil dan piloereksi. Jika suhu tubuh telah mencapai set point yang baru tersebut, yang bersangkutan tidak lagi merasa kedinginan dan suhu tubuh meningkat di atas normal. Jika pirogen telah dibersihkan dari tubuh set point untuk kontrol suhu kembali ke normal. Pada tahap ini suhu tubuh menjadi terlalu tinggi sehingga mekanisme saraf terpicu untuk menyebabkan vasodilatasi pembuluh darah kulit dan berkeringat.6 Kesimpulan Sel peka terhadap fluktuasi suhu internal, manusia secara homeostasis mempertahankan suhu tubuh pada tingkat yang optimal bagi kelangsungan metabolisme sel yang stabil. Peningkatan suhu tubuh sedikit saja sudah dapat menimbulkan gangguan fungsi saraf dan denaturasi protein yang irreversibel. Suhu tubuh normal rerata diperkirakan antara 97F (36 C) dan 99,5F (37,5 C) jika diukur dari mulut dan sekitar 1F lebih tinggi di rektum. Suhu dikendalikan oleh keseimbangan antara produksi panas dan pengeluaran panas. Semua penambahan atau pengurangan panas antara tubuh dan lingkungan eksternal harus berlangsung antara permukaan tubuh dan lingkungan sekelilingnya. Pertukaran panas antara tubuh dan lingkungan berlangsung melalui radiasi, konduksi, konveksi, dan evaporasi. Laju metabolik basal atau basal metabolic rate adalah ukuran laju metabolik bawaan jaringan jaringan tanpa bergantung pada olahraga atau faktor luar lain; ini adalah laju pemakaian energi di tubuh dalam keadaan istirahat total saat seseorang dalam keadaan sadar. Demam meningkatkan laju metabolik. Demam adalah suhu tubuh di atas normal sebagai akibat dari perubahan set hipotalamus. Peningkatan suhu tubuh dapat disebabkan oleh infeksi atau peradangan. Hipotalamus mempertahankan suhu di titik patokan baru dan bukan di suhu tubuh normal.Daftar Pustaka1. Sherwood L. Fundamentals of human physiology. 4th ed. United States: Brooks/Cengage Learning; 2012:479,481-8.2. Guyton AC, Hall JE. Guyton and hall textbook of medical physiology. 12th ed. United States: Saunders Elsevier; 2011:1602-17.3. Hall JE. Pocket companion to guyton and hall textbook of medical physiology. 12th ed. United States: Saunders Elsevier; 2011:555-61.4. Ganong WF. Buku ajar fisiologi kedokteran. Edisi 20. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran ECG; 2010:533-651.5. Silverthorn DE. Human physiology: an integrated approach. 5th ed. United States: Pearson Benjamin Cunmings; 2010:555-7, 559.6. Tortora GI, Derrikson BH. Principles of anatomy and physiology: organisation, support and movement, and control system of the human body. 12th ed. New Jersey:John Wiley & Sons Inc.;2010:175-79, 180-193.1