BAB IV THERMOREGULASI A. PENDAHULUAN Thermoregulasi merupakan salah satu pokok bahasan yang diberikan selama 4 jam dalam 1 semester. Dalam pokok bahasan terdapat 3 hal yang penting untuk dikaji secara mendalam antara lain: suhu tubuh, mekanisme thermoregulasi serta demam. Meskipun hanya secara garis besar, pokok bahasan thermoregulasi juga dilengkapi dengan berbagai soal sehingga diharapkan setelah mengikuti kuliah thermoregulasi mahasiswa akan dapat menjelaskan fungsi thermo serta bagaimana terbentuknya panas tubuh hewan. B. PENYAJIAN Temperatur Tubuh, Produksi dan Kehilangan Panas Pembentukan dan Hilangnya Panas Mamalia dari burung termasuk ke dalam golongan Homoitherm (mereka dapat mengatur kekonstanan temperatur tubuh, biasanya 37 C). Untuk memelihara temperatur tubuh tersebut, harus terjadi keseimbangan antara produksi dan hilangnya panas. Metabolisme panas diperoleh dari oksidasi organ dalam serta jaringan, dan pembentukan panas yang demikian ini mempunyai sifat yang lebih konstan dibandingkan dengan temperatur perifer. Temperatur di dalam organ dalam disebut dengan temperatur inti, sedangkan dibagian kulit dalam disebut dengan temperatur perifer. Mekanisme pertukaran Panas. Selain produksi panas yang berasal dari dalam, panas juga dapat diproduksi dari luar (sinar matahari, pemanas). Bentuk pertukaran panas secara pasive ini dicapai melalui radiasi (dari matahari), konveksi (dari pemanas di dalam ruangan), konduksi, melalui kontak langsung dengan benda-benda yang lebih hangat (kontak selimut dengan kulit). Konduksi, konveksi dan radiasi tidak selalu berfungsi untuk meningkatkan panas namun dapat juga menurunkan panas. Misalnya, kita duduk dikursi yang dingin, maka kursi akan menjadi lebih hangat (konduksi). Pengaturan suhu pada kulit. Untuk meningkatkan ataupun menurunkan panas, tubuh juga membutuhkan mekanisme fisiologis. Kulit merupakan organ penting dalam hal ini. Hilangnya panas melalui kulit terjadi dalam dua cara : pertukaran panas secara langsung antara sirkulasi di dalam kulit dengan udara luar, juga adanya evaporasi air dari permukaan kulit. Kulit terdiri dari kapiler darah yang tidak dapat untuk pertukaran nutrien dengan sel kulit, Universitas Gadjah Mada 1
namun semata-mata hanya berfungsi untuk pertukaran panas dengan lingkungan luar. Darah mengalir di dalam pembuluh darah ketika pembuluh tersebut membuka. Dalam cuaca yang dingin, pembuluh darah mengalami vaso konstriksi sehingga aliran darah yang menuju ke kulit sangat sedikit, hal ini bertujuan untuk manghindari hilangnya panas. Dalam cuaca panas, pembuluh darah kulit terbuka secara total (vaso dilatasi) sehingga terjadi peningkatan pembuangan panas keluar. Karena adanya pengaturan panas yang demikian ini, darah kadang dapat mengalir ke dalam kulit sampai 10% dari total cardiac output, bahkan sampai ratusan kali dari aliran normal, sehingga dikatakan bahwa pertukaran panas di dalam kulit melalui sirkulasi darah sangat efektif dan efisien baik untuk produksi maupun penghilangan panas. Evaporasi. Cara kedua penghilangan panas yang efektif adalah dengan evaporasi seperti yang terjadi dalam proses pernafasan. (terjadi penguapan air). Air mempunyai kapasitas panas yang sangat tinggi (0,6 Cal/g), yang berarti bahwa hilangnya 1 g air dari tubuh akan diikuti dengan hilangnya panas sebanyak 600 Cal. Hilangnya panas itu terjadi dalam 2 cara : a) perkeringatan yang tidak terlihat dan b) perkeringatan secara aktif. Kehilangan air dari kulit pada temperatur yang lebih rendah disebut dengan berkeringatan yang tidak disadari/terlihat (insensible perspiration) karena air berdifusi melalui sel kulit dan pori dan secara cepat akan mengalami penguapan ; dalam hal ini tidak ada keringat yang terbentuk. Kejadian ini nyata di dalam proses pernapasan sehari-hari. Melalui perkeringatan tak terlihat ini telah terjadi kehilangan panas sebanyak 0,5 L air/hari. Perkeringatan ketika temperatur tubuh internal meningkat diatas 37 C, kelenjar keringat mulai menyekresikan air dan garam yang ditandai dengan menin.gkatnya laju penguapan air dan hilangnya panas. Kelenjar keringat merupakan kelenjar eksokrin yang berlokasi di beberapa tempat (misal di telapak tangan dan kaki, jidat). Hewan-hewan yang hanya mempunyai sedikit kelenjar keringat (misalnya, anjing, tikus. Dalam kondisi panas akan meningkatkan aliran udara melalui pernapasan, dengan demikian akan terjadi peningkatan evaporasi serta hilangnya panas. Penggunaan rambut tubuh. Cara yang lain untuk menurunkan hilangnya panas dengan menggunakan rambut (bulu), suatu mekanisme yang kurang bernilai bagi manusia, namun sangat bermanfaat bagi hcwan yang berbulu tebal (beruang, domba dll), terutama yang hidup di daerah dingin. Dalam cuaca dingin, rambut/bulu akan berdiri (piloerectin), yang akan menyebabkan jebakan panas oleh bulu. Udara yang terjebak membentuk lapisan karena Universitas Gadjah Mada 2
darah tidak dapat menukarkan panas dengan lingkungan luar. Pada manusia, kondisi ini digambarkan dengan pemakaian kain wool pada saat cuaca dingin. Respon panas dengan adanya lemak. Kulit itu sendiri sebenarnya merupakan insulasi panas yang lemah. Meskipun demikian pada beberapa hewan dan manusia, lemak dibawah kulit (lemak subkutaneus) mempunyai fungsi ganda sebagai insulasi yang sangat efektif serta sebagai sumber energi metabolik. Pada fetus, bayi yang baru saja dilahirkan dan anak-anak mempunyai jaringan lemak khusus yang disebut lemak coklat. Sejumlah mitokondria di dalam sel tersebut dapat mengoksidasi lemak untuk memproduksi panas yang sangat banyak yang dapat melebihi ATP. Dalam hal ini, panas dapat bereaksi sebagai pembakaran, yang berfungsi untuk melindungi dingin. Panas merupakan salah satu alasan mengapa bayi yang baru lahir dapat terhindar dari kondisi menggigil meskipun terpapar pada udara yang dingin. Sayangnya, manusia dewasa tidak mempunyai lemak coklat. Variasi temperatur tubuh. Meskipun merupakan suatu hal yang ideal bahwa tubuh mempunyai suhu 37 C, namun dalam hal ini yang dimaksud dengan 37 C hanyalah temperatur inti (organ dalam, otak, jasingan tubuh) sedangkan jaringan ektremitas dan kulit yang jauh dari sumber panas inti, yang dapat kontak langsung dengan lingkungan luar mempunyai temperatur yang jauh lebih rendah yakni kirakira hanya 21-28 C. Sebagai contoh temperatur ruangan mempunyai suhu kirakira 21 C, tangan dan kaki masing-masing bersuhu 28 C dan 21 C. Nampaknya temperatur intipun tidak selalu konstan setiap sehat. Dalam satu hari, temperatur mencapai titik terendah pada pagi hari (36,7 C) dan tertinggi pada sore hari (37,2 0 C). Pengaturan Temperatur Tubuh Bagaimana tubuh memelihara kekonstanan temperatur inti (37 C)? Dalam menanggapi respon terhadap udara dingin, tubuh akan meningkatkan produksi panas dan menekan proses kehilangan panas. Ketika temperatur tubuh meningkat, produksi panas diturunkan, sementara penghancuran panas ditingkatkan. Pengaturan panas yang demikian ini dikontrol oleh "thermostat", suatu pusat pengaturan panas yang terterdapat di dalam hipotalamus. Neuron-neuron yang ada di dalamnya sangat sensitive terhadap perubahan baik suhu di dalam darah maupun didalam kulit. Selpoint normal pada hipotalamus adalah 37 C. Adanya penyimpangan di dalam hipotalamus akan menimbulkan respon tertentu untuk mengembalikan temperatur kembali ke normal (37 C). Thermostat hipotalamus bekerja secara bersama-sama dengan autonomic hipotalamus, suatu pusat nervus thermoregulator yang lebih tinggi. Beberapa respon thermo regulator bekerja secara involunter, diperantarai Universitas Gadjah Mada 3
oleh ANS (autonomic nervous system) serta beberapa neurohormonal dan yang lain bekerja secara semi involunter. Universitas Gadjah Mada 4
Respon Terhadap Dingin. Adanya perubahan mendadak terhadap temperatur kulit (misalnya ketika seseorang mandi), rangsangan reseptor dingin mengalir ke kulit. Aktivitas impuls dari reseptor akan meningkat bersamaan dengan penurunan temperatur kulit. Signal diterima oleh kedua thermostat baik thermostat hipothalamus maupun pusat yang lebih tinggi. Thermostat hipothalamus bisa diaktifkan oleh perubahan temperatur di dalam darah. Pusat thermostat mengawali respon untuk produksi panas serta yang menghambat pusat-pusat yang mengakibatkan hilangnya panas. Aktivasi pusat sympathetic akan mengakibatkan beberapa respon : (1) vasokonstriksi pembuluh darah (seperti pelepasan norepinefrin dari pusat sympathetic), mcnyebabkan penurunan aliran darah kutaneus serta menurunkan hilangnya panas; (2) Peningkatan laju metabolisme, mengakibatkan terbentuknya panas serta meningkatkan sekresi efinefrin dari medula adrenal; (3) konstriksi bulu/rambut tubuh, menimbulkan piloerectin (berdirinya rambut),yang akan menjebak udara disekitar kulit agar tidal( masuk, menurunkan hilangnya panas (piloerctin terutama efektif pada hewan-hewan ayng berbulu). Sebaliknya efek yang demikian ini kurang efektif pada manusia; dan (4) Peningkatan oksidasi lemak coklat, yang akan mengakibatkan thermogenesis (meskipun respon ini hanya diperantarai oleh system simpathetic) pusat menggigil di dalam hipoteramus diaktifkan sehingga pusat motorik batang otak dapat menginisiasi kontraksi muskulus sekletalis secara involunter. Dengan demikian terjadilah proses menggigil serta pembentukan panas. Dingin juga mengaktifkan bebrapa respon tingkah laku secara langsung dengan cara meningkatkan produksi panas maupun menurunkan hilangnya panas. Sebagai contoh hewan akan melekukkan badan untuk menurunkan area permukaan tubuh serta hilangnya panas. Sikap berkerumun serta saling menyarang baik pada manusia maupun hewan, aktivitas fisik yang disengaja (menggosok-gosok tangan), berlindung di dekat perapian, memakai pakaian hangat merupakan contoh-contoh respon tubuh terhadap pemaparan dingin. Tingkah laku baik secara disadari maupun setengah disadari diaktifkan oleh adanya respon pada pusat otak yang lebih tinggi (sistim limbik dan kortelus) terhadap sensasi yang tidak nyaman terhadap rasa dingin. Universitas Gadjah Mada 5
C. PENUTUP Untuk mengakhiri perkuliahan ini akan dicoba beberapa latihan sebagai berikut: 1. Berasal dari manakah suhu tubuh baik pada manusia maupun hewan? 2. Apa yang dimaksud dengan zona thermoneutral?, Sebutkan pula batas-batas suhu tubuh normal berbagai hewan, selanjutnya dapatkah anda menyimpulkan dari variasi suhu tubuh tersebut? 3. Mengapa suhu tubuh inti lebih penting daripada suhu tubuh perifer? 4. Pusat pengaturan suhu tubuh terdapat dimanakah? 5. Jelaskan perbedaan antara aklimasi, dan aklimatisasi? 6. Jelaskan pula 4 macam cara agar tubuh dapat membebaskan panas? 7. Mengapa pada beberapa hewan memperlihatkan suhu tubuh sedangkan beberapa hewan tidak dapat? 8. Bagaimana respon hewan untuk menanggulangi rasa dingin yang berkepanjangan? 9. Bagaimana pula hewan dapat bertahan dari kondisi panas? Universitas Gadjah Mada 6