METABOLISME ENERGI DAN SUHU TUBUHdr. Hawin Nurdiana, M.Kes

E dlam nutrien ATP utk kerja Int & Eks

jadi panassisanya hilang sbg panas & mempertahankan suhu tubuh

Kecepatan pemakaian E oleh tbh selama kerja eksternal dan internal dsbt laju metabolik / metabolic rate

Pemasukan & Pengeluaran Energi

Pemasukan EPengeluaran E

Kerja int.E. panas (termal)E Mak Met. TbhKerja Eks.

Simp. E

Pemakaian E oleh tubuh panas pengaturan suhu

Aktivitas O. rangka panas tubuh mekanisme mendinginkan tbh

Lingk. Eksternal panas>>> merusak protein sel

Pusat integrasi utama utk memelihara keseimbangan E & suhu tubuh : hipotalamus

Kerja Internal :

Aktivitas utk memelihara kelangsungan hidup, mis. bernafas, pemompaan drh, transport melalui membranAktivitas o. rangka selain kerja eksternal, mis. Kontraksi otot utk menggigil atau pemeliharaan postur

Kerja Eksternal :

E yg dipakai kontraksi otot rangka

Laju Metabolisme ( metabolic rate )

Laju metabolik = pemakaian E/satuan waktuMerupakan kecepatan prod. panas (kilokalori)/jam

Kalori (k) : Jumlah panas yg diperlukan utk menaikkan 10 C suhu 1 gram H2OKilokalori : 1000 kalori = 1 K

1 gr glukosa dioksidasi / dibakar 4 K E panas

BMR ( Basal metabolic rate / Laju metabolisme basal)

Tingkat terkecil pemakaian E internal dlm keadaan terjaga

Pengukurannya :

Istirahat fisik / 30 setelah melakukan gerakan ototIstirahat mental utk me () tonus o. rangka dan mencegah peningkatan sekresi epinefrinSuhu ruangan nyamanPuasa 12 jam terakhir utk menghindari termogenesis makanan

Metode pengukuran BMR :

Kalorimetri langsung dan kalorimetri tak langsung

Kalorimetri langsung : Mengukur jumlah panas total yang dilepaskan tubuh pada suatu waktuDlm ruang isolasi dg H2O beredar melintasi dinding2nya perbedaan suhu H2O yg masuk & keluar ruangan jumlah panas yg dibebaskan subyek dan diserap oleh H2O

2. Kalorimetri tidak langsungDengan dasar :Makanan + O2 H2O + CO2 + E (sebag. Besar E diubah ke panas) 1 L O2 setara 4,825 KaloriMengukur konsumsi O2, kemudian memperkirakan kecepatan produksi panas, dibandingkan dgn nilai normal utk jenis kelamin, usia, tinggi & BB yg sama.

Suhu inti dan suhu kulit

Suhu inti : suhu dari jaringan tubuh dalam

Hampir selalu konstan ( 1oF atau 0,6oC)

Suhu kulit / sesuai suhu lingkungan

SUHU TUBUHSuhu tubuh normal adalah 36,7oC 37oC

( 98,0oF - 98,6oF ), per oral Naik sekitar 1oF atau 0,6oC bila diukur per rectal.Tingkat suhu terendah pada waktu pagi hari, paling tinggi sekitar pukul 17.00 19.00.Suhu normal dipertahankan keseimbangannya oleh hipotalamus.

Temperature RegulationKeseimbangan antara

produksi panas & kehilangan panas

At constant body temp,heat gain = heat loss

DefinitionsHeat form of energy present as kinetic energy of moleculesTemp measure of kinetic energy

Mechanism for heat productionMuscular activity voluntary or involuntaryBasic Metabolic processesDigestion of food can elicit heat production

(proteins)

Laju prod.panas / laju metab.tubuh ditentukan ol.faktor-faktor :

1. laju metab.basal dr.semua sel tubuh2. laju cadangan metab.oleh karena aktivitas otot, termasuk menggigil3.metab.tambahan yang disebabkan ol.penga-ruh hormon tiroksin, pertumbuhan & testos-teron terhadap sel.

4.metab.tambahan oleh efek epinefrin & nore-pinefrin dan perangsangan simpatis terhadap sel.5.metab.tambahan yang disebabkan me aktivitas kimiawi didlm sel sendiri (t.u. bila temp. sel )

Kehilangan PanasProd.panas dlm tubuh sebag.besar dihasilkan oleh hati, otak, jantung & otot rangka selama kerja

panasdihantarkan ol.organ & jaringan yg > dalam kulit hilang udara& sekitarnya.

Laju hilangya panas ditentukan oleh :

1).Seberapa cepat panas dapat dikonduksi dari tempat penghasil panas kekulit2).Seberapa cepat kemudian panas dapat dihantarkan dari kulit kesekitarnya.

Mechanism for heat lossConduction Loss of heat by direct conduction from surface of the body to solid objects3 %Convection heat transfer via moving air or liquid15 %Radiation Electromagnetic

- Heat moves from a warmer object to a cooler object even though the two are not in contact60 %

* Evaporation Change is state of liquid to vapor - 22 %Evaporation of sweatInsensible from the skin & lung ( 600 ml/hari )

Pada suhu udara yang tinggi

Evaporasi, important!

0.58 Calorie / gram of water that evaporated (sweat & insensible evaporation)

Human Thermoregulatory BehaviorMain way to regulate core temperature is by regulating blood flow to the skin and rate of sweating

Control of Body Temperature

Skin TemperatureSkin is several degrees cooler than coreSkin temp regulated by blood flowWith low blood flow the skin cools (sympathetic vasoconstrictor nerves norepinephrine)Flow is regulated by pre-capillary sphincters

Thermal Regulation by The SkinHeat is transferred from deeper organ and tissues to the skin.Insulator system of the body:The skin; subcutaneous tissues & fat.

Fat: konduksi panas hanya 1/3 jaringan lainEffective in maintaining normal internal core temperature.Radiator system of the body:Blood vessels:

Artery capillaries Veins Venous plexusArtery Arterio-venous anastomosis (pada telinga, kaki, tangan)The rate of blood flow into the venous plexus can vary tremendously (Almost zero 30 % Cardiac output).

Control of Heat Conduction to the SkinBy the degree of vasoconstriction of arterioles and the arteriovenous anastomoses that supply blood to venous plexus of the skinVasoconstriction is controlled almost entirely by the sympathetic nervous system in response to changes in body core & environmental temperature.

Plexus venosus kapiler kulit, menembus jar.penyekat subkutan menyebar dibawah kulit. Pada pe kecep.al.darah konduksi panas dari inti tubuh kekulit sangat efisien

Pada pe kecep. al. darah me efisiensi konduksi panas

EpidermisDermisArteryVeinsVenous plexusArteryArteriovenous anastomosisSubcutaneous tissue

0786543215060708090100110120Heat conductance through skin (times the vasoconstricted rate)Environmental temperature oFEffect of changes in the environmental temperature on heat conductance from the body core to the skin surfaceVasoconstrictionVasodilatation

Sweat ProductionRegulated by cholinergic (Ach) innervation which is regulated by pre-optic hypothalamusAlso regulated by Epinephrine and NorepinephrineSweating increases as body temperature increases

Kelenjar keringat

1. Bagian dalam yg berkelok-kelok sekresi2. Duktus reabsorbsi NaCl Sekresi reabsorbsi NaCl

Pusat Pengaturan suhu tubuh: HIPOTALAMUS

Reseptor suhu:Neuron peka panas di area preoptik hipotalamusReseptor suhu kulit (panas-dingin)Reseptor suhu di medulla spinalis, abdomen (panas-dingin)

TERMOSTAT HIPOTALAMUS

Merupakan mekanisme pengaturan suhu hipotalamus secara keseluruhanIsyarat dari reseptor perifer dan isarat reseptor area preoptik

hipotalamus posterior

Eferen (kehilangan panas/ pembentukan panas)

Set Point Tingkat temperatur kritis dari mekanisme pengaturan temperatur yaitu : 37,1 o CBila suhu > set point kecep.kehilangan panas > kecep.pembentukan panas kembali ke tk 37,1oC

Response to Cold Environment vasoconstriction in the skinabolition of sweatingShivering /menggigilpiloerection (horripilation) animalthyroxine need several weekscirculating epinephrine and norepinephrine chemical termogenesisbehavioral control

Response to Heat vasodilatation in the skinsweatingbehavior control Take off clothes

- Decreased voluntary movement

Abnormalities in Heat RegulationFeverHeat stroke Frosbite

DEMAMDemam/Febris/Fever/Pyrexia adalah :

Keadaan dimana temperatur tubuh meningkat diatas temperatur normal, dalam rentang waktu tertentu.Suhu tubuh diukur dengan termometer air raksa, dengan tempat pengambilan di aksila, oral dan rektum.Demam secara umum: suhu tubuh > 37,2 oCHiperpireksia: suhu tubuh > 41,2 oCHipotermia: suhu tubuh < 35 oCBiasanya suhu rektal > oral > aksila, dengan beda ber-kisar 0,5 oC.

Temperatur tubuh normal :

Pemeriksaan oral = 37,2 oC (Berlow & Talbott, 1977) atau 37,2 oC - 37,7 oC (Gelfand, 1994) dengan variasi terendah pada pagi hari jam 06.00 tertinggi pada jam 16.00 - 18.00

Pemeriksaan rektal : 37,5 oC (Dale, 1992) atau 0,3 oC - 0,6 oC diatas temp.oral (Peterdorf & Roof, 1987)

Keadaan fisiologis seperti sesudah makan, hamil dan usia tua nilai standar temperatur tubuh berubah.

Fungsi pengaturan suhu untuk mempertahankan suhu inti tubuh (dengan fluktuasi pada ambilan panas, produksi panas dan pengeluaran panas), Pada nilai rata-rata 37 oC dengan variasi diurnal + 0,5 oC

Penyebab:

- Penyakit bakteri- Tumor otak- Dehidrasi- Kelainan otak atau zat toksik lain yang mempengaruhi pusat pengaturan suhuPyrogens cause fever

- Exogenous LPS- Endogenous IL-1a,IL-1B,IL- 6 ,TNF a, Interferon

Endogenous PyrogensStimulate synthesis of arachidonic acid metabolites such as prostaglandinsThis causes hypothalamus to raise its thermoregulatory set point

Pengukuran febris : dilakukan setiap 4 jam sekali kurva febris untuk menduga jenis penyakit atau penyebab yang melatar belakangi febris.

Heat StrokeCollapse of temperature regulating mechanisms

Hipotalamus sangat panas ( > 105 oF - 108 oF) kemampuan pengaturan panas ditekan kemampuan berkeringat hilang temperatur tubuh tetap tinggi > temperatur kritis (106 oF - 108 oF) serangan panas

Medical emergencyT>41 Csymptomsdisstress abdomendizzinessDelirium kehilangan kesadaran

Efek temperatur tinggi : perdarahan lokal dan degenerasi parenkimatosa sel2 t.u. otak, hati dan ginjalTx / penanganan segera kompres seluruh tubuh dengan es

Frosbite adalah : membekunya daerah permukaan tubuh o.k terpapar temperatur yang sangat rendah, t.u.terjadi pd daun telinga, jari-2 tangan & kaki bila sampai terbentuk kristal es dlm sel kerusakan permanen, misal, kerusakan sirkulasi & kerusakan jar.setempat sering diikuti gangren & daerah yang frosbite diangkat dengan pembedahan.