TERMOREGULASI 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 1

Transkripsi

1 TERMOREGULASI DIVISI FISIOLOGI DEPARTEMEN ANATOMI, FISIOLOGI DAN FARMAKOLOGI FAKULTAS KEDOKTERAN HEWAN IPB 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 1

2 Pengaturan keseimbangan total energi tubuh Energi yang dihasilkan selama reaksi kimia muncul sebagai panas tubuh atau kerja (by product dari proses metabolisme) Total Penggunaan Energi = Produksi panas tubuh + Kerja luar + Energi yang disimpan Heat Productian Food types Per gram of food Per liter of O 2 consumed Per liter of CO 2 produced Carbohydrates Fat Proteins (to urea) /12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 2

3 KESEIMBANGAN ENERGI TUBUH Energi dari makanan = produksi panas + kerja luar + energi yang disimpan KEADAAN Energi masuk = (produksi panas + kerja luar) Energi masuk > (produksi panas + kerja luar) Energi masuk < (produksi panas + kerja luar) HASIL Energi tubuh akan tetap (lemak tubuh tetap) Energi tubuh meningkat (lemak tubuh meningkat) Energi tubuh menurun (lemak tubuh menurun) 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 3

4 ENERGI MASUK = ENERGI KELUAR Karbohidrat Lemak Protein Kerja Mekanis : Kotraksi otot ; pergerakan sel Reaksi sintesis : Penyimpanan ; membangun jaringan ; fungsi molekul Transport membran : Mineral ; organik ; asam amino Pembangkit dan perambatan signal : Listrik ; kimiawi ; mekanis Produksi panas : Pengaturan suhu ; Inefisiensi reaksi kimia Detoksikasi/Degradasi : Pembentukan urea ; konjugasi ; oksidasi, reduksi 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 4

5 Pengaturan Suhu Suhu Tubuh faktor utama untuk berfungsinya jaringan < 34 o C kehilangan kemampuan termoregulasi o C fibrilasi jantung dan kematian > 45 o C kerusakan otak Homeothermal Poikilothermal Pengaturan suhu tubuh berbeda Suhu tubuh : tergantung dari keseimbangan panas yang masuk dan panas yang keluar 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 5

6 Suhu Tubuh Suhu inti Suhu kulit hampir selalu konstant sesuai suhu lingkungan kecuali demam fungsi kulit sebagai tempat melepaskan panas Faktor-faktor LMB Akt. otot Metab. tamb. Metab. tamb. Metab. tamb. Kerja keras, emosi, dll Rentang normal Dini hari, dll Oral ( C-37 0 C) { { { F 0 C 40 } } } } Kerja keras Emosi, Kerja fisik sedang, dewasa normal, anak-anak aktif Rentang normal biasa Dini hari, cuaca dingin, dll Rektal (0.6 0 C) tiroksin, GH, testostosteron epinef, norepifrin, aktivitas simpatis Aktivitas kimiawi sel-sel

7 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 7

8 Sumber-sumber Panas : Metabolisme }Energi makanan Kerja luar Sumber-sumber luar (lingkungan) Panas 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 8

9 Jenis hewan berdasarkan suhu tubuh: 1. Homeotermi = berdarah panas Menggunakan metabolisme tubuh untuk mengatur suhu dapat bertahan pada rentang suhu yang luas Memiliki insulasi yang baik 2. Poikilotermi = berdarah dingin Suhu tubuh bergantung pada suhu lingkungan Insulasi buruk mencari lingkungan yang cocok dan adaptasi tingkah laku suhu tubuh optimal 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 9

10 BMR homeotherm > poikilotherm Laju metabolisme per kg BB individu kecil > individu besar Rasio luas permukaan/volume hewan kecil > hewan besar Luas permukaan >> kehilangan panas >> Laju metabolisme produksi panas panas dikeluarkan 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 10

11 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 11

12 Lizard Behavioral Thermoregulation 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 12

13 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 13

14 Produksi panas Produk tambahan metabolisme yg utama Sebagian besar dihasilkan di hati, otak, jantung, otot rangka selama kerja Faktor-faktor: LMB dari semua sel tubuh Laju cadangan metabolisme oleh aktivitas otot LCM oleh pengaruh tiroksin, GH, testosteron Metabolisme tambahan oleh efek epinefrin Metabolisme tambahan oleh aktivitas kimia di dalam sel sendiri karena temperature 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 14

15 Kehilangan panas 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 15

16 Panas tubuh dikeluarkan melalui : Radiasi gel. panas infrared (elektromagnetik 5-20 μm) Konveksi Konduksi Evaporasi (keringat, respirasi) Urinasi, defekasi 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 16

17 Radiasi Konduksi Evaporasi} Hilang panas dari kulit ke lingkungan Radiasi: - 60 % dari kehilangan panas total - Dalam bentuk gelombang panas infra merah Konduksi: - Ke benda lain 3% kehilangan panas - 15 % ke udara Konveksi : pemindahan panas dari tubuh melalui konveksi udara diawali konduksi 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 17

18 Sun = most important source of radiant heat: Photons from the sun excite molecules in the atmosphere, warming them by radiant heat. 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 18

19 Kehilangan panas : Panas dari organ dalam dialirkan ke kulit via sirkulasi Faktor-faktor : - Kecepatan konduksi panas ke kulit - Kecepatan penghantaran panas dari kulit ke sekitarnya Insulator : Kulit, jaringan subkutan, terutama lemak dari jaringan subkutan sehingga tidak efektif untuk distribusi panas konduktivitas thermal yg rendah 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 19

20 Efek pakaian - Kecepatan kehilangan panas via konduksi & konveksi tertekan - Pakaian dengan bahan biasa menurunkan kecepatan kehilangan panas ½ x dari tubuh telanjang - Pakaian kutub 1/6 X - Panas dari kulit ke pakaian radiasi - Efektivitas mempertahankan suhu tubuh hampir hilang bila pakaian basah 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 20

21 Internal Insulator External Insulator 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 21

22 Circulatory convection kemampuan system sirkulasi untuk mengambil dan mengalirkan panas mempertahankan suhu otak dan organ visceral 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 22

23 Respon terhadap Heat Stress: 1. Dilatasi arteriol kulit aliran darah kapiler 2. Pembukaan arteriovena anastomose di kaki, telinga, dan mulut aliran darah dan panas ke perifer suhu kulit meningkat (heat loss ) 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 23

24 Respon terhadap Cold Stress: 1. Konstriksi arteriol kulit aliran darah kapiler 2. Penutupan arteriovena anastomose di kaki, telinga, dan mulut Heat loss dari kulit 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 24

25 Control of Conductance by Regional Heterothermy Cold-climate homeotherms can allow their appendages to cool to reduce heat loss. Countercurrent heat exchange occurs between warm out-flowing blood in a central artery and cold inflowing blood in surrounding veins. 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 25

26 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 26

27 Efek pendinginan oleh angin Lapisan udara yang berbatasan dengan kulit segera diganti oleh udara yang baru Konveksi Konduksi & konveksi oleh air Air panas khusus beberapa ribu kali > udara Kecepatan kehilangan panas ke air > udara pada suhu sama air = udara Pada suhu yang sangat dingin Kecepatan kehilangan panas ke air = ke udara 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 27

28 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 28

29

30 Evaporasi Evaporasi 1 liter air menjadi uap air membutuhkan 580 kkal Bila suhu kulit > suhu lingkungan Panas hilang via radiasi & konduksi Bila suhu lingkungan > suhu kulit Tubuh dapat panas via radiasi & konduksi Panas tubuh keluar via evaporasi Kemampuan evaporasi berkurang seiring kelembaban 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 30

31 Pengaturan berkeringat oleh sistem saraf otonom Stimulus pada area preoptik di anterior hipotalamus impuls ke medula spinalis via jaras otonom ke kulit via jaras simpatis berkeringat Kelenjar Keringat Inervasi oleh saraf kolinergik (sekresi asetilkolin) 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 31

32 Sekresi awal bersifat isosmotis terhadap plasma (Na + 142mEq/L dan Cl meq/l) Stimulasi ringan reabsorbsi Na + dan Cl - 5 meq/l tek osmotic reabsorbsi air Stimulasi kuat reabsorbsi elektrolit Aklimatisasi peranan aldosterone untuk mencegah kehilangan elektrolit 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 32

33 Sensor temperatur Otak Meningkat/ menurun Kehilangan panas/produksi Neurons sensitif panas di area preoptic hypothalamus anterior memonitor suhu tubuh dan otak Neuron sensitif suhu di kulit aktif saat dingin (lebih aktif) dan panas perubahan suhu lingkungan dapat cepat terdeteksi sebelum merubah suhu tubuh shivering, berkeringat Reseptor suhu tubuh bgn dalam med. spinalis, organ dlm abdomen & sekitar vena-vena besar Informasi dari hipotalamus anterior dan reseptor perifer lalu diintegrasikan di hipotalamus posterior Produksi/ Konservasi Panas 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 33

34 Mekanisme Pengaturan Thermoregulasi Termoreseptor di kulit dan tubuh memberikan informasi ke hipotalamus (set point) konservasi/ produksi panas 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 34

35

36 Mekanisme Pengaturan Thermoregulasi Dalam rentang thermoneutral zone, suhu tubuh diatur melalui mekanisme vasomotor ( dan aliran darah) lalu konveksi dan radiasi 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 36

37 Hipotalamus Posterior Menerima sinyal sensoris temperatur pusat & perifer Menggigil - Pusat motorik primer terletak di hipotalamus posterior dihambat oleh sinyal dari pusat panas area preoptik dan dirangsang oleh sinyal dingin dari kulit dan medula spinalis Demam - suhu tubuh > normal - sebab : kelainan otak bahan-bahan toksik 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 37

38 Mekanisme Pengaturan Suhu Lingkungan dingin mengaktifasi : - menggigil - lapar kan - aktivitas sadar prod. panas - sekresi norepinefrin/epinefrin - sekresi tiroksin & katekolamin}me o Vasokonstriksi kutaneus } o Meringkuk Me kan pengeluaran panas o Horripilation Kontrol : Hipotalamus Posterior 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 38

39 Respon fisiologis thd dingin 1. turunkan heat loss (vasokonstriksi, meringkuk, piloereksi/bulu berdiri, pertumbuhan bulu, deposisi lemak) 2. tingkatkan heat production: - peningkatan intake pakan - kontraksi otot (shivering) - termogenesis non shivering, efek kalorigenik epinephrine/norepinephrine - brown fat reaksi uncouple hasilkan panas 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 39

40 Menggigil (Shivering) Pusat motorik primer terletak di hipotalamus posterior dihambat oleh sinyal dari pusat panas area preoptik dan dirangsang oleh sinyal dingin dari kulit dan medula spinalis Energi kimia yg digunakan untuk proses menggigil ditransfer ke tubuh dalam bentuk panas (dapat meningkatkan produksi panas 4 kali lipat) 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 40

41 Non Shivering Thermogenesis Kemampuan untuk menghasilkan panas metabolic saat terpapar suhu dingin dalam waktu lama Pengaruh sekresi hormon tiroid dan efek kalorigenik katekolamin terhadap lipid (Brown Fat) 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 41

42 Lingkungan panas mengaktifkan : - Vasodilatasi kutaneus - Berkeringat - Pe respirasi } Me kan pengeluaran panas (respon awal) o Anoreksia o Kelesuan } Me kan produksi panas Kontrol : Hipotalamus Anterior Hipotalamus Posterior : gabungan sinyal sensoris temperatur pusat dan perifer 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 42

43 Vasodilatasi sendiri tidak mampu mempertahankan suhu tubuh dibantu oleh evaporasi (berkeringat dan panting) Evaporasi mrpk satu-satunya pengeluaran panas saat suhu lingkungan > suhu tubuh dan dalam kelembaban rendah 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 43

44 Respon fisiologis thd panas 1. kurangi produksi panas (kurangi intake pakan) 2. tingkatkan pembuangan panas: - a. atur sirkulasi tingkatkan heat loss - b. tingkatkan evaporasi: - berkeringat (sapi antelop) - panting: polipnea + salivasi (anjing) - gular flutter (unggas) 3. Behaviour: mandi pasir, berteduh, duduk membelakangi arah sinar, dll 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 44

45 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 45

46 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 46

47 Panting 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 47

48

49 Demam Merupakan bentuk adaptasi/evolusi untuk melawan infeksi Pirogen merangsang demam masuk aliran darah ke hipotalamus merubah set point produksi dan konservasi panas sampai suhu tubuh mencapai set point baru 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 49

50 Mekanisme Demam

51 Frostbite 4/12/2016 MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI) 51

52