ISI

• Sıcaklıkları farklı maddeler arasında alınıp verilen enerji

• Bir maddenin ısısı direkt olarak herhangi bir aletle ölçülemez

• Sadece maddelerin birbirine aktardığı ısı ölçülebilir

Kalorimetre kabı

Birim: joule (j) ve kalori (cal)

1 kalori = 4,18 joule

• Bir maddeyi oluşturan moleküllerden birinin ortalama kinetik

enerjisini ifade eden değer

• Sıcaklık enerji değildir

• Enerjinin mikroskobik düzeydeki statik hali

• Noktasal bir özellik

• Termometre

• Birimi Celsius (C) Fahrenheit (F) veya Kelvin (K)

SICAKLIK

• Omurgasızlar

• Genellikle vücut sıcaklıklarını ayarlayamazlar

• Çevrenin insafına kalırlar

• Omurgalılar

• Isı üretim ve kaybını ayarlayarak vücut sıcaklığını koruyan

mekanizmalar

SICAKLIK REGÜLASYONU

• Poikiloterm (Ektoderm-Soğukkanlı)

Sürüngenler, amfibiler ve balıklarda ayar mekanizmaları ilkel

Vücut sıcaklıkları geniş bir aralıkta dalgalanır

Relatif değişken

Davranışsal mekanizmalar

• Homeoterm (Endoderm-Sıcakkanlı)

Kuşlar ve memeliler

Çevre sıcaklığından bağımsız olarak vücut sıcaklığı sabit

Fizyolojik mekanizmalar

SICAKLIK REGÜLASYONU

• Hibernatik (kış uykusuna yatan) Uyanık iken homeotermik Kış uykusu sırasında vücut sıcaklıkları düşer Beyaz-kahverengi yağ dokusu

SICAKLIK REGÜLASYONU

• İç (core) sıcaklık

Isı kaybı ve ısı kazancı arasındaki dengenin sonucu olan

dinamik bir eşitlik

• Ortalama vücut sıcaklığı

Cilt ve iç sıcaklıklarının ortalaması

Çıplak bir kişi kuru havada 13 ile 54 °C arasındaki sıcaklığa

maruz kalsa bile vücudun iç sıcaklığı ±0,6 °C içinde hemen

hemen sabit kalır

TERMAL DENGE

• Sabah ölçülen ağız içi sıcaklık 36.7±0.2 °C

• Ekstremiteler vücudun diğer bölümlerinden

daha soğuk

• Skrotumun sıcaklığı 32 °C'de sabit

• Rektal sıcaklık iç sıcaklığın göstergesi

Çevre sıcaklığından en az etkilenir

• Ağız içi sıcaklık rektal sıcaklığa göre normalde

0.5 °C daha düşük

NORMAL VÜCUT SICAKLIĞI

• Normal vücut iç sıcaklığı 0.5-0.7 °C arasında sirkadiyan dalgalanma

• En düşük sıcaklık sabah; 04-06

• En yüksek sıcaklık ise akşamüstü; 18-20

NORMAL VÜCUT SICAKLIĞI

• Sıcaklık ayar merkezi anterior hipotalamusun preoptik alanındadır

• Bu merkez bir termostat gibi işlev görür

• Hipotalamus ve diğer beyin alanlarından efektörlere çıktılar:

Sempatik sinirler ile

Ter bezleri

Cilt arteriolleri

Adrenal medulla

Motor nöronlar ile iskelet kasları aracılığıyla

HİPOTALAMUSUN ROLÜ

• Termoregülasyon merkezi ısı kaybı ve ısı yükseltici merkezlerinin birleşmesinden oluşur

• Hipotalamus cilt ve iç (core) termoreseptörlerden inputlar alır Isı kaybı merkezinin stimülasyonu

Kutenöz vazodilatasyon Terleme

Isı yükseltici merkezin stimülasyonu Kutenöz vazokonstrüksiyon Erektör pili kas kontraksiyonu Titreme termogenezis (gerekli ise) Titremesiz termogenezis (TH ve BMH)

Davranışsal termoregülasyon Güneşten kaçma, kalın giysileri çıkarma

HİPOTALAMUSUN ROLÜ

• Soğukla indüklenen titreme kas aktivitesi ile ilişkili olmayan

ısı üretiminde artış

Soğuk maruziyeti

Sempatik sistem aktivasyonu

Epinefrinin adrenal sekresyonunda artış

Kahverengi yağ dokusundan ısı üretimi

Sadece infantlarda ???

TİTREME OLMAYAN (NON-SHIVERING) TERMOGENEZİS

• Uncoupling protein 1 (UCP-1) BAT için belirteç Elektron transport zincirinde çözülür Isı üretimi

• Soğukla indüklenen insan BAT Boyun Akromiyoklavikuler Supraklaviküler Aksiller Paraaortik Paravertebral Perirenal

• Adaptif termogenez Soğuğa maruziyette core ısıyı korumak için

homeotermik organizmaların enerji tüketim hızını arttırdığı kompleks ve koordine cevaplar

Afferent kol: Termoreseptörler ve immünolojik sinyaller Efferent kol:

Sempatik sinir sistemi-BAT β-3 adrenerjik reseptörler-BAT

UCP-1 aktivasyon ve transkripsiyonu ATP sentezi Oksidatif fosforilasyon Isı üretimi

• Fibroblast Growth Factor -21

Üretim yeri karaciğer

Adipoz doku major hedef

Beyaz ve kahverengi

NE soğukla indüklenen BAT’ın termojenik aktivasyonunun

ana mediatörü

FGF-21 gen ekspresyonu indüksiyonu

Kahverengi adipositlerden FGF-21 salınımı

İnsanlarda orta derecede soğuğa maruziyetle dolaşımdaki FGF-21 seviyelerinde

artış

• FGF-21 in metabolik faydaları

Beyaz adipositlerin kahverengileşmesi Bej adipositler

Isı ve diyet bağımlı bir süreç

• SONUÇ TİTREME OLMAYANTERMOGENEZ

• Kas aktivitesindeki değişiklikler ısı üretimi için sıcaklık regülasyonunda major

kontrolü oluşturur

• Core vücut sıcaklığında düşme

Asenkron ve istemsiz

Titreme için primer motor merkez olan hipotalamik nukleus (posterior

nukleus) tarafından başlatılır

Hipotalamustaki ısı merkezi preoptik nukleus ile inhibisyon

Cilt ve spinal korddan soğuk sinyalleri

TİTREME OLAN (SHIVERING) TERMOGENEZİS

1. Radyasyon (Işıma)

2. Kondüksiyon (İletim)

3. Konveksiyon (Hava akımları)

4. Evoporasyon (Buharlaşma)

SICAKTA TERMOREGÜLASYON

Radyasyonla ısı kaybı

• Temas halinde olmayan farklı sıcaklıktaki iki nesne arasında

kızılötesi elektromanyetik yayılma ile ısının birinden diğerine

iletilmesi

• Kaybedilen ısı miktarı %60

SICAKTA TERMOREGÜLASYON

Kondüksiyonla ısı kaybı

• Isı vücut yüzeyinden doğrudan temas yoluyla gaz su ya da katı

bir cisime iletilir

• Kaybedilen ısı miktarı %3

• Aktarılan ısı miktarı temas halinde bulunan nesneler

arasındaki sıcaklık farkı ile doğru orantılı

Termal gradiyent

SICAKTA TERMOREGÜLASYON

Konveksiyonla ısı kaybı

• Isının vücuttan hava (veya su) akımları yoluyla kaybedilmesi

• Kaybedilen ısı miktarı %15

SICAKTA TERMOREGÜLASYON

Evoporasyonla ısı kaybı

• Deri ısısı çevre ısısından yüksekse

Radyasyon ve kondüksiyon ile ısı kaybı

• Çevre ısısı daha yüksek olduğunda

Vücuttan ısı kaybı için tek yol buharlaşma

Suyun terleme ile veya solunum yollarından buharlaşması

YÜKSEK ÇEVRE SICAKLIĞINDA ISI KAYBI

• Cilt yüzeyinden terle buharlaşma:

Çevreyle temas halinde olan yüzey alanı

Çevre havanın ısı ve nem oranı

Vücut çevresindeki konnektif hava akımları ile ilişkili

• Major faktör rölatif nem

Rölatif nem yükseldiğinde terleme engellenir

YÜKSEK NEMDE ISI KAYBI

• Hava hapsi

Derinin üzerindeki giysilerin

kıvrımları arasında tutulan hava

tabakasının kalınlığında artış

• Vücuttan kondüksiyon ve

konveksiyonla ısı kaybının azaltılması

GİYSİLER - VÜCUT SICAKLIĞI - SOĞUK

• İnce giysiler

Yeterli hava hareketi

Evoporasyon

• Açık renk giysiler

Radyant enerjiyi

daha çok yansıtma

GİYSİLER - VÜCUT SICAKLIĞI - SICAK

• Dolaşım

• Yüzeyel arterler ve venler

• Arteriovenöz anastamozlar

Sempatik sistem kontrolü

ISI DAĞITMA MEKANİZMALARININ ENTEGRASYONU

• Derin venler ekstremiteleri besleyen

arterler ile yan yana seyreder

• Isının ekstremitelerde sıcak arteriyel

kandan ekstremitelerden soğuk

venöz kana geçişi

Ters akım değişimi

ISI DAĞITMA MEKANİZMALARININ ENTEGRASYONU

• Deri sıcaklığında düşme Terleme ayar noktasında yükselme• Deri sıcaklığında yükselme Daha düşük sıcaklıkta terleme

• Cilt sıcaklığında düşme Titreme ayar noktasında düşme• Hipotalamustaki merkezlerin titreme eşiğine getirilmesi • Cilt soğukken ısı yapımını artırma etkisi iç sıcaklığın korunması

• Özelleşmiş sinir hücreleridir

• Sıcaklıktaki değişiklikleri saptarlar

• TRP (transient receptor potential)

Serbest sinir uçlarında bir grup iyon kanalı proteinleri

Farklı sıcaklık eşiklerinde aktivasyon

TERMORESEPTÖRLER - TRP

• Classical (TRPC)

• Vanilloid (TRPV)

TRPV1 yüksek sıcaklıkta (>40°C) aktivasyon

• Melastatin (TRPM) TRPM8 ve TRPA1 düşük sıcaklıkta (<18°C) aktivasyon• Muclopins (TRPML)

• Polycystin (TRPP)

• ANKTM1(TRPA)

TERMORESEPTÖRLER - TRP

TERMORESEPTÖRLER-TRP

• Deri (Periferik) termoreseptörler

Soğuğa duyarlı termoreseptörler

Sayı (x10) ve iletim hızları daha yüksek

Soğuk reseptörleri dermisin içinde daha derinde yerleşimli

Sensitivite 10-40 °C, pik 23-28°C

Sıcağa duyarlı termoreseptörler

Cilt yüzeyine daha yakın Sensitivite 30-45°C >45°C alert

• İç (Core) termoreseptörler

Hipotalamus

TERMORESEPTÖRLER - TRP

Isı Üretimi Isı Kaybı

• Radyasyon• Kondüksiyon• Konveksiyon• Evoporasyon

• Bazal metabolizma• Kas aktivitesi

Titreme• Tiroksin ve Epinefrin

Metabolik hız üzerine

stimülan etki• Sıcaklığın hücreler

üzerine etkisi

VÜCUT SICAKLIĞININ DÜZENLENMESİ

Antarktika, Neko Harbor

Ram Barkai, MINDFUL ICE MAN