HC4: Sturing en temperatuur

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In dit college wordt de regelkring van temperatuur besproken
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • Er zijn geen recente ontwikkelingen besproken
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Er zijn geen opmerkingen over het tentamen gemaakt
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen mogelijke vragen behandeld

Marges

De temperatuurregeling is zeer nauwkeurig en wordt op 37 °C (310 K) gehandhaafd, met een normale variatie van 1 graad → mensen zijn homeoterm, ze regelen zelf hun temperatuur:

• Het gebied boven de 42 °C en onder de 25 °C is levensgevaarlijk
• Bij 34 °C is er sprake van onderkoeling
• Bij 33 °C is er sprake van comateuze toestand

Hele kleine verschillen in temperatuur hebben dus al grote gevolgen. Om deze reden meten artsen vaak de lichaamstemperatuur van patiënten.

Temperatuurverschillen

De temperatuur in het lichaam is niet overal gelijk:

• Onder de oksel is de temperatuur het minst precies 34,7-37,3 °C
• Oraal is de temperatuur tussen de 35,5-37,5 °C
• Rectaal is de temperatuur het meest precies 36,8-38,0 °C
• In het oor is de temperatuur 35,8-38,0 °C
• De temperatuur van de voeten neemt de temperatuur van de omgeving aan. → bij lage omgevingstemperatuur is de gemeten temperatuur van de voeten veel lager
  • Dit kan dalen tot 25 °C
  • De grafiek van de omgevingstemperatuur (X-as) tegen de lichaamstemperatuur (Y-as) van de voeten is dezelfde als die van koudbloedige dieren

Aan het einde van de werkdag (rond 19:00u) wordt de hoogste temperatuur bereikt. De laagste temperatuur wordt net voor het ontwaken (rond 04:00u) bereikt. Dit wordt automatisch geregeld.

Bij vrouwen zijn er maandelijkse variaties voor de temperatuur: progesteron zorgt voor een kleine temperatuurverhoging (0,2-0,4 °C). Hierdoor kan de eisprong met een basale temperatuurcurve aangegeven worden. Dit is echter onbetrouwbaar.

Warmtebronnen

Er zijn twee belangrijke bronnen van warmte:

• Biochemische reacties
  • Bijv. het omzetten van suikers in ATP → 60% van de energie wordt omgezet in warmte, 40% in ATP
• Spieractiviteit
  • Bijv. lichaamsbeweging → verhoogt de warmteproductie

Warmteverlies

Het lichaam heeft een aantal mechanismen om warmte te verliezen:

• Straling (radiation): warmte stroomt van een warmere naar een koudere plaats
  • Dit wordt m.b.v. vasodilatatie en -constrictie geregeld
    • Vasodilatatie: meer warmteverlies
    • Vasoconstrictie: meer warmtebehoud
• Verdamping (evaporation): zweet verdampt sneller als de lichaamstemperatuur hoger wordt
  • Dit is moeilijker in een omgeving met een hogere luchtvochtigheid
• Uitademing: verantwoordelijk voor verlies van 20% van de warmte

Regelkringen

Het lichaam regelt de lichaamstemperatuur d.m.v. regelkringen:

1. Een regelkring begint met een gewenste waarde
2. Een regelaar vergelijkt de gemeten waarde met de gewenste waarde
   • Dit vergelijkende element is te vinden in de anterieure hypothalamus
3. Als de gemeten waarde anders dan de gewenste waarde is, treedt er een fout (E) op
   • Positieve fout: de waarde moet omhoog gebracht worden
   • Negatieve fout: de waarde moet naar beneden gebracht worden
   • De plek waar de gewenste waarde wordt bepaald is nog onduidelijk
4. De sensor in het lichaam (thermoreceptoren) zet de temperatuurwaarde om in een elektrisch signaal
   • Warmte- en koudesensoren liggen in de anterieure hypothalamus
5. De controller stuurt actiepotentialen naar de lichaamsdelen die het proces uitvoeren
   • De controller ligt in de posterieure hypothalamus
   • Processen die plaatsvinden zijn bijv. vasoconstrictie of het rillen van de spieren

Aanpassing

Aanpassing aan kou begint meestal via gedrag (warme kleren aantrekken of iets warms drinken). Fysiologisch kunnen er ook een aantal processen plaatsvinden:

• Vasoconstrictie
• Rillen (bewegen)
• Accilmatiseren (over een langere periode)
  • Grotere thyroxine en adrenaline productie (acclimatiseren) → verhoogt de metabolic rate en dus de warmteproductie

Aanpassing aan warmte bestaat ook uit een aantal fysiologische processen:

• Vasoconstrictie
• Zweten
• Lagere thyroxine en adrenaline productie (acclimatiseren)

Pasgeboren baby's zijn nog niet in staat om warmte vast te houden. Ze hebben nog geen volledige controle over de spieren → kunnen niet rillen. Hierdoor is bij kinderen de hoeveelheid bruin vet hoger dan bij volwassenen → bruin vet produceert warmte. Dit vet verdwijnt na ongeveer 9 maanden.

Koorts

De regelkring voor temperatuur bij koorts is een bijzondere regelkring:

1. Koorts verhoogt de gewenste waarde in de hypothalamus → er ontstaat een positieve fout
2. De temperatuur wordt omhoog gebracht → er ontstaat een "evenwicht" op een hogere temperatuur dan normaal
3. De setpoint is hoger dan normaal → zweet en warmteverlies

Receptoren

In de huid (de schil) en in de kern zijn warmte- en koudereceptoren. Als de temperatuur te laag is staan er meer koudereceptoren aan, als de temperatuur te hoog is meer warmtereceptoren → er zijn meerdere regelkringen voor hetzelfde ding.

De signalen van deze receptoren worden allemaal opgevangen in de anterieure hypothalamus. Hier zijn de receptoren heel precies afgesteld. De receptoren in de huid zijn minder precies omdat de temperatuur van de huid sneller afwijkt van het lichaam. De huidsensoren zorgen voor feed-forward: als de kerntemperatuur nog niet gedaald is, kan men in koude omgeving ter voorbereiding alsnog gaan rillen.