Mekanisme Pengaturan suhu tubuh
Manusia adalah makhluk homeotermik, makhluk berdarah panas dimana suhu tubuhnya relatif konstan terhadap perubahan suhu disekitarnya. Suhu tubuh manusia (suhu inti / core temperature) dipertahankan dalam batas normal dalam suatu limit yang kecil, tidak lebih dari 0,4º C yaitu sekitar 36,7-37,1º C, bahkan dalam suatu keadaan lingkungan yang buruk oleh suatu sistem yang disebut termoregulasi.
Termoregulasi adalah proses fisiologis yang merupakan kegiatan integrasi dan koordinasi yang digunakan secara aktif untuk mempertahankan suhu inti tubuh melawan perubahan suhu dingin atau hangat (Myers, 1984). Pusat pengaturan tubuh manusia ada di Hipotalamus, oleh karena itu jika hipotalamus terganggu maka mekanisme pengaturan suhu tubuh juga akan terganggu dan mempengaruhi thermostat tubuh manusia
Manusia membutuhkan keadaan normotermia untuk mempertahankan fungsi-fungsi tubuh berjalan normal. Saat tubuh tidak dapat dipertahankan normal, fungsi metabolisme tubuh terganggu dan dapat berakibat fatal.
Suhu tubuh dipertahankan konstan dengan cara memproduksi panas atau meningkatkan pengeluaran panas. Suhu tubuh dipertahankan oleh sistem termoregulasi berkisar 24-45ºC. Jika suhu tubuh berubah menjadi kurang dari 24ºC atau lebih dari 45ºC maka termoregulasi akan hilang dan berakibat fatal.
Perubahan suhu tubuh di pengaruhi oleh berbagai faktor sehingga menyebabkan Setiap saat suhu tubuh manusia berubah secara fluktuatif. Hal - hal tersebut adalah :
- Exercise: semakin beratnya exercise maka suhunya akan meningkat 15 x, sedangkan pada atlet dapat meningkat menjadi 20 x dari basal ratenya.
- Hormon: Thyroid (Thyroxine dan Triiodothyronine) adalah pengatur pengatur utama basal metabolisme rate. Hormon lain adalah testoteron, insulin, dan hormon pertumbuhan dapat meningkatkan metabolisme rate 5-15%.
- Sistem syaraf: selama exercise atau situasi penuh stress, bagian simpatis dari system syaraf otonom terstimulasi. Neuron-neuron postganglionik melepaskan norepinephrine (NE) dan juga merangsang pelepasan hormon epinephrine dan norephinephrine (NE) oleh medulla adrenal sehingga meningkatkan metabolisme rate dari sel tubuh.
- Suhu tubuh: meningkatnya suhu tubuh dapat meningkatkan metabolisme rate, setiap peningkatan 1 % suhu tubuh inti akan meningkatkan kecepatan reaksi biokimia 10 %.
- Asupan makanan: makanan dapat meningkatkan 10 – 20 % metabolisme rate terutama intake tinggi protein.
- Berbagai macam factor seperti: gender, iklim dan status malnutrisi.
SUHU TUBUH
Suhu tubuh merupakan keseimbangan antara panas yang diproduksi oleh tubuh dengan panas yang dikeluarkan. Suhu tubuh manusia secara kasar dibagi menjadi 2 yaitu : suhu inti (core temperature) dan suhu perifer/suhu kulit.
- Suhu inti adalah suhu pada jaringan / organ vital yang baik perfusinya. Suhu ini relatif sama. Dengan kata lain, distribusi panas pada bagian-bagian tubuh ini cepat, sehingga suhu pada beberapa tempat yang berbeda hampir sama. Bagian tersebut secara fisik terletak di kepala dan dada.
- Bagian tubuh dimana suhunya tidak homogen dan bervariasi sepanjang waktu merupakan bagian dari suhu perifer. Suhu kulit/ perifer berbeda dengan suhu inti, naik dan turun sesuai dengan suhu lingkungan. Bagian tubuh ini terdiri dari kaki dan tangan. Suhu perifer ini biasanya 2-4ºC di bawah suhu inti.
Pengukuran suhu tubuh diambil berdasarkan suhu inti dan suhu perifer. Suhu ini disebit suhu tubuh rata-rata. Rumus yang digunakan adalah:
- T body = 0,66 T core + 0,34 T skin
Suhu tubuh bervariasi tergantung dari bagian tubuh yang diukur, waktu pengukuran, aktivitas dan umur. Suhu kulit di pergelangan kaki ¬sekitar 20ºC, di pinggang sekitar 30ºC pada temperatur lingkungan 22,2ºC. Suhu aksila sekitar 1ºF (0,6ºC) lebih rendah daripada suhu oral dan suhu rektal sekitar 1ºF lebih tinggi daripada suhu oral. Suhu tubuh tergantung dari variasi diurnal, suhu tubuh rendah pada pagi hari (terendah sekitar jam 4.00 pagi hari) dan mencapai maksimal pada sore hari antara jam 03.00-07.00 malam.
PANAS TUBUH
Panas tubuh dihasilkan dari reaksi metabolisme tubuh. Sumber utama terbentuknya panas tubuh ini berasal dari glukosa, protein dan lemak. Panas tubuh yang dihasilkan berasal dari pembakaran setiap gram lemak menjadi 9,3 kal dan karbohidrat serta protein menjadi 4,1 kali.
Sebagian besar produksi panas di dalam tubuh dihasilkan organ dalam, terutama dalam hati, otak, jantung dan otot rangka selama kerja. Kemudian panas ini dihantarkan dari organ dan jaringan yang lebih dalam ke kulit, dimana panas tubuh hilang ke udara dan sekitarnya. Oleh karena itu, laju hilangnya panas tubuh ditentukan oleh seberapa cepat panas tubuh dapat dikonduksikan dari tempat panas tubuh dihasilkan dalam inti tubuh ke kulit dan seberapa cepat panas tubuh kemudian dapat dihantarkan dari kulit ke sekitarnya.
Panas tubuh hilang dari permukaan tubuh melalui 4 mekanisme, yaitu radiasi, konduksi, konveksi dan evaporasi. Kehilangan panas melalui radiasi adalah kehilangan dalam bentuk gelombang panas. Tubuh manusia menyebarkan gelombang panas ke segala penjuru. Gelombang panas juga dipancarkan dari benda-benda di sekitar ke tubuh . Tetapi bila suhu tubuh lebih besar dari suhu lingkungan, panas tubuh ini akan dipancarkan keluar dari tubuh lebih besar daripada yang dipancarkan ke tubuh.
Kehilangan panas karena radiasi ini dipengaruhi oleh suhu lingkungan. Makin rendah suhu lingkungan makin besar panas tubuh yang hilang dan bila suhu tubuh makin mendekati suhu lingkungan, kehilangan panas yang terjadi makin kecil. Selain dipengaruhi oleh hal tersebut, radiasi juga dipengaruhi oleh kelembaban udara, makin tinggi kelembaban, kehilangan panas makin berkurang. Radiasi merupakan penyebab kehilangan panas terbesar pada penderita yang menjalani operasi.
Konduksi merupakan hilangnya panas dari suatu permukaan benda ke permukaan benda lainnya.Misalnya, dari kulit tubuh manusia ke permukaan tempat tidur. Hal ini dipengaruhi oleh suhu dari benda tersebut dan penyekat yang ada diantara keduanya.
Di sekitar manusia terdapat suatu lapisan udara yang hangat yang berfungsi sebagai insulator (penyekat tubuh). Lapisan udara ini yang menghalangi hilangnya panas tubuh ke udara. Tetapi bila ada aliran udara yang bergerak yang menghilangkan lapisan udara di sekitar tubuh manusia akan menyebabkan hilangnya panas tubuh. Proses hilangnya panas tubuh karena aliran udara ini disebut konveksi1.
Evaporasi adalah suatu proses berubahnya cairan menjadi gas. Evaporasi terjadi melalui kulit dan cairan yang hilang sekitar 800 ml (30-50 ml/jam). Sedangkan evaporasi melalui sistem pernapasan terjadi melalui udara yang diekspirasikan, cairan yang hilang sekitar 400 ml/hari.
Pengeluaran keringat sendiri menyebabkan hilangnya panas dari tubuh. Mekanisme itu hanya efektif untuk menurunkan suhu tubuh bila keringat yang terbentuk diuapkan oleh tubuh, tidak jatuh atau meleleh dari tubuh. Setiap ml keringat yang diuapkan membutuhkan 580 kal yang akan diserap dari tubuh.
Selama suhu kulit lebih tinggi daripada suhu lingkungan, panas dapat hilang melalui radiasi dan konduksi. Tetapi ketika suhu lingkungan lebih tinggi daripada suhu tubuh, tubuh memperoleh panas melalui radiasi dan konduksi dari suhu lingkungan. Dalam keadaan seperti ini satu-satunya cara tubuh melepaskan panas adalah dengan evaporasi.
MEKANISME PENGATURAN SUHU TUBUH
Termoregulasi seperti fungsi sistem tubuh lainnya mempunyai sistem umpan balik (feed back) negatif dan positif untuk mengatur fungsi fisiologis tubuh. Suhu tubuh dipertahankan melalui suatu fungsi fisiologis yang melibatkan reseptor-reseptor suhu perifer dan sentral.
Bagian otak yang berpengaruh terhadap pengaturan suhu tubuh adalah hipotalamus anterior dan hipotalamus posterior.
- Hipotalamus anterior (AH/POA) berperanan meningkatkan hilangnya panas, vasodilatasi dan menimbulkan keringat.
- Hipotalamus posterior (PH/ POA) berfungsi meningkatkan penyimpanan panas, menurunkan aliran darah, piloerektil, menggigil, meningkatnya produksi panas, meningkatkan sekresi hormon tiroid dan mensekresi epinephrine dan norepinephrine serta meningkatkan basal metabolisme rate.
Termal Aferen
Informasi mengenai suhu berasal dari sel-sel di seluruh tubuh yang sensitif terhadap perubahan suhu. Reseptor-reseptor suhu ini terletak di kulit dan membrana mukosa. Terdiri dari reseptor panas dan reseptor dingin. Reseptor dingin menyalurkan impuls melalui serabut saraf Aδ dan reseptor dingin melalui serabut saraf C tak bermielin. Serabut saraf C tak bermielin juga untuk mendeteksi dan menghantarkan impuls nyeri. Hal ini yang menyebabkan impuls panas yang intens kadang-kadang sulit dibedakan dengan impuls nyeri tajam. Reseptor di kulit ini memiliki 10 kali lebih banyak reseptor dingin daripada reseptor panas. Oleh karena itu, deteksi suhu bagian perifer terutama menyangkut deteksi suhu dingin daripada suhu panas.
Reseptor suhu tubuh bagian dalam juga ditemukan pada bagian tertentu dari tubuh, terutama di medula spinalis, organ dalam abdomen dan torak, hipotalamus dan bagian lain dari otak, serta sekitar vena-vena besar. Reseptor dalam ini berbeda fungsinya dengan reseptor kulit karena reseptor tersebut lebih banyak terpapar dengan suhu inti daripada suhu permukaan tubuh.
Reseptor suhu juga terdapat di hipotalamus anterior area pre-optik. Area ini mengandung sejumlah besar neuron yang sensitif terhadap panas yang jumlahnya kira-kira sepertiga neuron yang sensitif terhadap dingin.
Regulasi Sentral
Pusat regulasi suhu di serebral terletak di hipotalamus. Impuls suhu yang berjalan melalui traktus spinotalamikus, yang berasal dari kulit, medula spinalis, jaringan sebelah dalam torak dan abdomen serta bagian otak lainnya akan dibawa dan diintegrasikan di hipotalamus, yang kemudian akan mengkoordinasi jalur eferen menuju efektor.
Area pada hipotalamus yang dirangsang oleh impuls sensoris ini adalah suatu area yang terletak secara bilateral dalam hipotalamus posterior kira-kira setinggi korpus mamilaris. Di area ini impuls dari area pre optik dan dari perifer tubuh digabung untuk mengatur reaksi pembentukan panas atau reaksi penyimpanan panas tubuh.
Pada manusia, suhu inti diatur dalam suatu limit yang kecil yang disebut set-point. Set-point ini yang mengatur adalah hipotalamus posterior. Nilai ambang suhu inti tidak melebihi 0,4ºC, pada umumnya berkisar 36,7-37,1ºC. Nilai ambang ini disebut interthreshold range. Hipotalamus mengatur suhu tubuh dengan mengintegrasikan input suhu yang berasal dari perifer dan inti serta membandingkan dengan set-point di hipotalamus posterior.
Interthreshold range ini bisa berubah pada penderita hipotiroid, hipertiroid, infeksi, exercise/olah raga, makanan, anestesi dan pemberian obat-obatan, misalnya alkohol, sedatif dan nikotin. Regulasi sentral ini intact pada bayi, tetapi seringkali terganggu pada orang tua atau penderita sakit kritis.
Respon Eferen
Respon termoregulasi dari perubahan suhu terdiri dari perubahan tingkah laku. Pada manusia dengan kesadaran penuh, perubahan tingkah laku lebih bermanfaat dalam mempertahankan suhu tubuh. Saat hipotalamus mendeteksi penurunan suhu tubuh, impuls akan berjalan dari hipotalamus menuju korteks serebri untuk memberikan individu tersebut sensasi dingin. Akibatnya terjadi perubahan tingkah laku, misalnya peningkatan aktivitas motorik, seperti berjalan menuju tempat yang lebih hangat atau memakai baju hangat.
Respon yang lainnya adalah respon vasomotor. Respon vasomotor terbagi menjadi 2 yaitu, respon terhadap dingin, berupa vasokonstriksi dan piloereksi serta respon terhadap panas berupa vasodilatasi dan pengeluaran keringat (sweating)
Suhu inti jika berada dibawah nilai ambang akan merangsang terjadinya vasokonstriksi, termogenesis non-shivering dan shivering. Jika suhu melebihi nilai ambang akan mengaktivasi vasodilatasi dan pengeluaran keringat. Tidak terjadi respon termoregulasi jika suhu inti berada diantara dua nilai ambang ini (interthreshold range)
Efektor menentukan suhu lingkungaan yang dapat diterima oleh tubuh sementara suhu inti tetap dipertahankan normal. Ketika mekanisme efektor ini dihambat, toleransi terhadap perubahan suhu akan menurun, hingga mekanisme efektor lain tidak bisa mengkompensasi perubahan suhu tersebut.
Respon terhadap Dingin
Jika terjadi penurunan suhu tubuh inti, maka akan terjadi mekanisme homeostasis yang membantu memproduksi panas melalui mekanisme feed back negatif untuk dapat meningkatkan suhu tubuh ke arah normal. Manusia pada umumnya mulai merasa tidak nyaman ketika suhu kulit sekitar 7ºC atau lebih di bawah suhu inti. Hal ini akan menimbulkan respon tubuh untuk mempertahankan panas tubuh dengan melakukan mekanisme feed back negatif untuk dapat meningkatkan suhu tubuh ke arah normal.
Proses respon terhadap dingin.
- Jika terjadi penurunan suhu tubuh inti, Thermoreseptor di kulit dan hipotalamus mengirimkan impuls syaraf ke area preoptic ( kumpulan neuron-neuron di bagian anterior hypothalamus yang merupakan Pusat pengaturan suhu tubuh yang berfungsi sebagai termostat tubuh ) dan pusat peningkatan panas di hipotalamus, serta sel neurosekretory hipotalamus yang menghasilkan hormon TRH (Thyrotropin releasing hormon) sebagai tanggapan.hipotalamus menyalurkan impuls syaraf dan mensekresi TRH, yang sebaliknya merangsang Thyrotroph di kelenjar pituitary anterior untuk melepaskan TSH (Thyroid stimulating hormon). Impuls syaraf dihipotalamus dan TSH kemudian mengaktifkan beberapa organ efektor.
- Berbagai organ efektor akan berupaya untuk meningkatkan suhu tubuh untuk mencapai nilai normal, diantaranya adalah :
- Impuls syaraf dari pusat peningkatan panas merangsang syaraf simpatis yang menyebabkan pembuluh darah kulit akan mengalami vasokonstriksi. Vasokonstriksi menurunkan aliran darah hangat, sehingga perpindahan panas dari organ internal ke kulit. Melambatnya kecepatan hilangnya panas menyebabkan temperatur tubuh internal meningkatkan reaksi metabolic melanjutkan untuk produksi panas.
- Impuls syaraf di nervus simpatis menyebabkan Piloereksi . Piloereksi adalah berdirinya rambut karena rangsangan simpatis menyebabkan otot erektor pili yang melekat di folikel rambut berkontraksi. Hal ini tidak terlalu penting pada manusia, tetapi pada hewan berdirinya rambut memungkinkan mereka untuk membentuk lapisan tebal insulator udara.
- Impuls syaraf di nervus simpatis menyebabkan medulla adrenal merangsang pelepasan epinephrine dan norepinephrine ke dalam darah. Hormon sebaliknya, menghasilkan peningkatan metabolisme selular, dimana meningkatkan produksi panas.
- Pusat peningkatan panas merangsang bagian otak yang meningkatkan tonus otot dan memproduksi panas. Rangsangan hipotalamus terhadap shivering (menggigil) terletak pada bagian dorsomedial hipotalamus posterior. Pada awalnya terjadi peningkatan tonus otot rangka di seluruh tubuh. Saat tonus meningkat diatas tingkat kritis tertentu, proses menggigil dimulai. Selama proses menggigil, pembentukan panas tubuh dapat meningkat sebesar 4-5 kali dari normal.
- Kelenjar tiroid memberikan reaksi terhadap TSH dengan melepaskan lebih hormon tiroid kedalam darah. Peningkatan kadar hormon tiroid secara perlahan-lahan meningkatkan metabolisme rate, dan peningkatan suhu tubuh.
Respon terhadap Panas
Sistem pengaturan suhu menggunakan 3 mekanisme penting untuk menurunkan panas tubuh, yaitu pengeluaran keringat (sweating), vasodilatasi dan penurunan pembentukan panas oleh tubuh.
Jika suhu tubuh meningkat diatas normal maka putaran mekanisme feed back negatif berlawanan dengan yang telah disebutkan diatas pada mekanisme respon pada dingin. Tingginya suhu darah merangsang termoreseptor yang mengirimkan impuls syaraf ke area preoptic, dimana sebaliknya merangsang pusat penurun panas dan menghambat pusat peningkatan panas. Impuls syaraf dari pusat penurun panas menyebabkan dilatasi pembuluh darah di kulit. Kulit menjadi hangat, dan kelebihan panas hilang ke lingkungan melalui radiasi dan konduksi bersamaan dengan peningkatan volume aliran darah dari inti yang lebih hangat ke kulit yang lebih dingin. Pada waktu yang bersamaan, metabolisme rate berkurang, dan tidak terjadi menggigil. Tingginya suhu darah merangsang kelenjar keringat kulit melalui aktivasi syaraf simpatis hipotalamik. Saat air menguap melalui permukaan kulit, kulit menjadi lebih dingin. Respon ini melawan efek penghasil panas dan membantu mengembalikan suhu tubuh kembali normal.
DAFTAR PUSTAKA