BAB IPENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

1.2 RUMUSAN MASALAH

1. Apakah yang di maksud termoregulasi?2. Bagaimanakah anatomi dan fisiologi pengaturan suhu tubuh?

1.3 TUJUAN PENULISAN1. Untuk mengetahui apa pengertian termoregulasi2. Untuk mengetahui bagaimana anatomi dan fisiologi pengaturan suhu tubuh.

1.4 MANFAAT PENULISAN1. Agar dapat mengetahui apa pengertian termoregulasi2. Agar dapat mengetahui anatomi dan fisiologi pengaturan suhu tubuh.

BAB IIPEMBAHASAN

2.1 Pengertian TermoregulasiTermoregulasi adalah kemampuan tubuh untuk mempertahankan suhu dalam batas-batas sehat tertentu, bahkan ketika suhu eksternal sangat berbeda. Termoregulasi adalah Suatu pengaturan fisiologis tubuh manusia mengenai keseimbangan produksi panas dan kehilangan panas sehingga suhu tubuh dapat dipertahankan secara konstan.Keseimbangan suhu tubuh diregulasi oleh mekanisme fisiologis dan prilaku. Agar suhu tubuh tetap konstan dan berada dalam batasan normal, hubungan antara prodksi panas dan pengeluaran panas harus dipertahankan. Hubungan diregulasi melalui mekanisme neurologis dan kardiovaskular. Perawat menerapkan pengetahuan mekanisme kontrol suhu untuk meningkatkan regulasi suhu.Hipotalamusyang terletak antara hemisfer serebral, mengontror suhu tubuh sebagaimana kerja termostat dalam rumah. Hipotalamus merasakan perubahan ringan pada suhu tubuh. Hipotalamus anterior mengontror pengeluaran panas, dan hipotalamus posterior mengontror produksi panas.

2.2 Anatomi dan Fisiologi pengaturan suhu tubuh

2.2.1 Organ Pengatur suhu tubuh1. Pusat termoregulator hipotalamusPusat pengatur panas dalam tubuh adalah Hipothalamus, Hipothalamus ini dikenal sebagai thermostat yang berada dibawah otak.

Terdapat dua hipothalamus, yaitu:-Hipothalamus anterior yang berfungsi mengatur pembuangan panas-Hipothalamus posterior yang berfungsi mengatur upaya penyimpanan panas

Saraf-saraf yang terdapat pada bagian preoptik hipotalamus anterior dan hipotalamus posterior memperoleh dua sinyal, yaitu :1. berasal dari saraf perifer yang menghantarkan sinyal dari reseptor panas/dingin2. berasal dari suhu darah yang memperdarahi bagian hipothalamus itu sendiri.

Thermostat hipotalamus memiliki semacam titik kontrol yang disesuaikan untuk mempertahankan suhu tubuh. Jika suhu tubuh turun sampai dibawah atau naik sampai di titik ini, maka pusat akan memulai impuls untuk menahan panas atau meningkatkan pengeluaran panas.a. Termoreseptor periferTermoreseptor yang terletak dalam kulit ,mendeteksi perubahan suhu kulit dan membran mukosa tertentu serta mentransmisi informasi tersebut ke hipotalamus

b. Termoreseptor sentralTermoreseptor ini terletak diantara hipotalamus anterior, medulla spinalis, organ abdomen dan struktur internal lainnya juga mendeteksi perubahan suhu darah.

2.3 FISIOLOGI TERMOREGULASI

SUHU INTI DAN SUHU KULITSuhu jaringan bagian dalam tubuh (suhu inti ataucore temperature) hampir selalu konstan, berfluktuasi sepanjang hari dalam rentang sempit, hanya sekitar 1F ( 0,6C) kecuali dalam keadaan demam. Manusia dapat terpapar pada suhu serendah 55F atau setinggi 130F dengan tetap mempertahankan suhu inti mendekati konstan. Mekanisme yang mengendalikan suhu tubuh menunjukkan suatu sistem pengaturan yang amat baik.Berbeda dengansuhu inti,suhu kulit naik-turun dipengaruhi suhu lingkungan. Hal ini penting karena salah satu fungsi kulit adalah melepaskan panas ke lingkungan.

SUHU TUBUH NORMALTidak ada nilai tunggal suhu yang dapat dianggap sebagai satu-satunya nilai suhu normal, karena pengukuran pada banyak orang normal memperlihatkan berbagai variasi suhu pada berbagai keadaan dan aktivitas sepanjang hari, seperti yang dilukiskan dalam Gambar 1, mulai kurang dari 97F (36C) sampai lebih dari 99F (37,5C).Suhu normal rata-rata secara umum adalah antara 98,0 F sampai 98,6 F (36,7C sampai 37C) bila diukur per oral, dan kira-kira 1F atau 0,6C lebih tinggi bila diukur per rektal.

Suhu tubuh sedikit bervariasi pada kerja fisik dan pada suhu lingkungan yang ekstrem, karena mekanisme pengaturan suhu tidak 100 persen tepat. Bila dibentuk panas yang berlebihan di dalam tubuh karena kerja fisik yang melelahkan, suhu rektal akan meningkat sampai setinggi 101F-104F. Sebaliknya, ketika tubuh terpapar dengan suhu yang dingin, suhu rektal dapat turun sampai di bawah nilai 96F.

KESEIMBANGAN PRODUKSI PANAS DAN KEHILANGAN PANASBila laju pembentukan panas dalam tubuh lebih besar daripada laju hilangnya panas, timbul kelebihan panas dalam tubuh dan suhu tubuh meningkat. Sebaliknya, bila kehilangan panas lebih besar, suhu tubuh menurun. Keseimbangan antara produksi panas dan hilangnya panas serta mekanisme yang mengatur masing-masing proses tersebut dijelaskan pada bagian berikut.

Produksi PanasProduksi panas adalah produk tambahan metabolisme. Faktor-faktor yang menentukan laju produksi panas (laju metabolisme tubuh)meliputi:(1)laju metabolisme basal dari semua sel tubuh;(2)laju cadangan metabolisme yang disebabkan oleh aktivitas otot, termasuk kontraksi otot yang disebabkan oleh menggigil;(3)metabolisme tambahan yang disebabkan oleh pengaruh tiroksin (dan sebagian kecil hormon lain, seperti hormon pertumbuhan dan testosteron) terhadap sel;(4)metabolisme tambahan yang disebabkan oleh efek epinefrin, norepinefrin, dan perangsangan simpatis terhadap sel;(5)metabolisme tambahan yang disebabkan oleh meningkatnya aktivitas kimiawi di dalam sel sendiri, terutama bila temperatur sel meningkat.

Kehilangan PanasSebagian besar produksi panas di dalam tubuh dihasilkan oleh proses metabolisme pada organ dalam, terutama dalam hati, otak, jantung, dan otot rangka selama kerja.Kemudian panas ini dihantarkan dari organ dan jaringan yang lebih dalam ke kulit, di mana panas hilang ke udara dan lingkungan sekitar. Oleh karena itu, laju hilangnya panas ditentukan hampir seluruhnya oleh dua faktor:(1)seberapa cepat panas dapat dikonduksi dari tempat panas dihasilkan dalam inti tubuh ke kulit(2)seberapa cepat panas kemudian dapat dihantarkan dari kulit ke sekitarnya. Marilah kita mulai dengan mendiskusikan sistim insulator yang menyekat inti dari permukaan kulit.Sistem Penyekat TubuhKulit, jaringan subkutan, dan terutama lemak dari jaringan subkutan merupakan suatu penyekat panas dari tubuh. Lemak menyalurkan panas hanya sepertiga kecepatan jaringan lain. Bila tidak ada darah yang mengalir dari organ internal yang panas ke kulit, daya penyekat yang dimiliki oleh tubuh laki-laki normal kira-kira sebanding dengan tiga perempat kali daya penyekat pakaian biasa. Pada perempuan, penyekatan ini masih lebih baik.

Aliran Darah ke Kulit dari Inti Tubuh Menyediakan Pemindahan PanasPembuluh darah menembus jaringan penyekat subkutan dan dengan segera menyebar sebanyak-banyaknya di bawah kulit. Yang penting terutama adalah pleksus venosus yang disuplai oleh aliran darah dari kapiler kulit, ditunjukkan dalam Gambar 2. Pada area tubuh yang paling banyak terpapar tangan, kaki, dan telinga darah juga disuplai langsung ke pleksus arteri kecil melaluianastomosis arteriovenosayang sangat berotot.

Kecepatan aliran darah ke dalam pleksus venosa bervariasi dari sedikit di atas 0% sampai setinggi 30 persen dari total curah jantung. Kecepatan aliran darah yang tinggi menyebabkan konduksi panas yang disalurkan dari inti tubuh ke kulit sangat efisien, sedangkan reduksi kecepatan aliran darah menurunkan efisiensi konduksi panas dari inti tubuh. Gambar 3 memperlihatkan secara kuantitatif efek aliran darah kulit pada konduksi panas dari inti tubuh ke permukaan kulit, menggambarkan peningkatan konduksi panas hampir delapan kali lipat antara keadaan vasokonstriksi penuh dan keadaan vasodilatasi penuh.Oleh karena itu, kulit merupakan sistem pengatur "radiator panas" yang efektif, dan aliran darah ke kulit adalah mekanisme penyebaran panas yang paling efektif dari inti tubuh ke kulit.

PENGATURAN KONDUKSI PANAS KE KULIT OLEH SISTEM SARAF SIMPATISKonduksi panas ke kulit oleh darah diatur oleh tingkat vasokonstriksi arteriol dan anastomosis arteriovenosa yang mensuplai darah ke pleksus venosa kulit. Selanjutnya vasokonstriksi ini hampir seluruhnya dikontrol oleh sistem saraf simpatis dalam memberikan respons terhadap perubahan suhu inti tubuh dan perubahan suhu lingkungan. Hal ini akan dibicarakan kemudian pada bab ini yang berhubungan dengan pengaturan suhu tubuh oleh hipotalamus.

Fisika Dasar Bagaimana Panas Hilang dari Permukaan KulitBerbagai cara panas hilang dari kulit ke lingkungan ditunjukkan pada Gambar 4. Cara tersebut meliputiradiasi, konduksi,danevaporasidan dapat dijelaskan berikut ini:

1)RadiasiKehilangan panas melalui radiasi berarti kehilangan dalam bentuk gelombang panas infra merah, suatu jenis gelombang elektromagnetik. Sebagian besar gelombang panas infra merah yang memancar dari tubuh memiliki panjang gelombang 5 sampai 20 mikrometer, 10 sampai 30 kali panjang gelombang cahaya. Semua benda yang tidak pada suhu nol absolut memancarkan panas seperti gelombang tersebut. Tubuh manusia menyebarkan gelombang panas ke segala penjuru. Gelombang panas juga dipancarkan dari dinding dan benda-benda lain ke tubuh. Bila suhu tubuh lebih tinggi dari suhu lingkungan, kuantitas panas yang lebih besar dipancarkan keluar dari tubuh ke lingkungan. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4, orang yang telanjang pada suhu kamar yang normal kehilangan panas kira-kira 60 persen dari kehilangan panas total melalui radiasi.

2)KonduksiSeperti yang ditunjukkan pada Gambar 4, hanya sejumlah kecil panas yang biasanya hilang dari tubuh melaluikonduksi langsungdari permukaan tubuhke benda-bendalain,seperti kursi atau tempat tidur. Sebaliknya, kehilangan panas melaluikonduksi ke udaramemang mencerminkan bagian kehilangan panas tubuh yang cukup besar (kira-kira 15 persen) walaupun dalam keadaan normal. Diingatkan kembali bahwa panas adalah energi kinetik dari gerakan molekul, dan molekul-molekul yang menyusun kulit tubuh terus-menerus mengalami gerakan vibrasi. Sebagian besar energi dari gerakan ini dapat dipindahkan ke udara bila suhu udara lebih dingin dari kulit, sehingga meningkatkan kecepatan gerakan molekul-molekul udara. Sekali suhu udara yang berlekatan dengan kulit menjadi sama dengan suhu kulit, tidak terjadi lagi kehilangan panas dari tubuh ke udara. Oleh karena itu, konduksi panas dari tubuh ke udara mempunyai keterbatasankecuali bila udara yang dipanaskan bergerak dari kulitsehingga udara baru secara terus menerus bersentuhan dengan kulit, fenomena ini disebutkonveksiudara.

3)KonveksiPemindahan panas dari tubuh melalui konveksi udara secara umum disebut kehilangan panas melalui konveksi.Sebenarnya, panas pertama-tama harusdi-konduksike udarakemudian dibawa melalui aliran konveksi.Sejumlah kecil konveksi hampir selalu terjadi di sekitar tubuh akibat kecenderungan udara di sekitar kulit untuk bergerak naik sewaktu menjadi panas. Oleh karena itu, orang telanjang yang duduk di ruangan yang nyaman tanpa gerakan udara yang besar masih tetap kehilangan sekitar 15 persen dari panas tubuhnya melalui konduksi ke udara kemudian oleh konveksi udara menjauhi tubuhnya.

Efek Pendinginan oleh AnginBila tubuh terpapar angin, lapisan udara yang berbatasan dengan kulit digantikan terus menerus oleh udara baru jauh lebih cepat dari keadaan normal, dan kehilangan panas melalui konveksi meningkat. Efek pendinginan oleh angin pada kecepatan rendah mendekatiakar kuadrat kecepatan angin.Misalnya, angin dengan kecepatan 4 km/jam memiliki efektivitas pendinginan kira-kira dua kali dari angin dengan kecepatan 1km/jam.

Konduksi dan Konveksi Panas pada Paparan AirAir memiliki kemampuan menyerap panas beberapa ribu kali lebih besar daripada udara, sehingga setiap unit bagian air yang berdekatan ke kulit dapat mengabsorbsi jumlah kuantitas panas yang lebih besar daripada udara.Juga, konduktivitas air terhadap panas terlihat sangat berbeda dengan konduktivitas udara. Oleh karena itu, kecepatan kehilangan panas ke air pada suhu yang cukup rendah jauh lebih besar daripada kecepatan kehilangan panas ke udara pada suhu yang sama. Saat air dan udara sangat dingin, kecepatan kehilangan panas ke udara menjadi hampir sama besar dengan air, karena air dan udara pada dasarnya mampu membawa semua panas yang dapat berdifusi melalui penyekat subkutan kulit.

4)EvaporasiBila air berevaporasi dari permukaan tubuh, panas sebesar 0,58 Kalori (kilokalori) hilang untuk setiap satu gram air yang mengalami evaporasi. Bahkan bila seseorang tidak berkeringat sekalipun, air masih berevaporasi secaratidak kelihatandari kulit dan paru-paru dengan kecepatan sekitar 450 sampai 600 ml/hari. Hal ini menyebabkan kehilangan panas terus menerus dengan kecepatan 12 sampai 16 Kalori per jam. Evaporasi air melalui kulit dan paru-paru yang tidak kelihatan ini tidak dapat dikendalikaan untuk tujuan pengaturan suhu karena evaporasi tersebut dihasilkan dari difusi molekul air terus menerus melalui permukaan kulit dan permukaan sistem pernapasan. Akan tetapi, kehilangan panas melaluievaporasi keringatdapat diatur dengan pengaturan kecepatan berkeringat, yang akan dibicarakan kemudian pada modul ini.Evaporasimerupakan mekanisme pendinginan yang penting pada suhuudara sangat tinggi. Selama suhu kulit lebih tinggi dari suhu lingkungan, panas dapat hilang melalui radiasi dan konduksi. Tetapi ketika suhu lingkungan lebih tinggi dari suhu kulit, tubuh memperoleh panas melalui radiasi dan konduksi. Dalam keadaan seperti ini,satu-satunya cara tubuh melepaskan panas adalah denganevaporasi.Oleh sebab itu, setiap faktor yang mencegah evaporasi yang adekuat ketika suhu lingkungan lebih tinggi dari suhu kulit akan menyebabkan peningkatan suhu tubuh. Hal ini kadang terjadi pada manusia yang dilahirkan dengan kelainan kelenjar keringat. Orang ini dapat tahan terhadap suhu dingin seperti halnya orang normal, tetapi mereka hampir mati akibat serangan panas pada daerah tropis, karena tanpa sistem pendinginan evaporatif, orang ini tidak dapat mencegah peningkatan suhu tubuh ketika suhu udara lebih tinggi dari suhu tubuh.

EFEK PAKAIAN PADA KEHILANGAN PANASPakaian mengurung udara di antara kulit dan rajutan pakaian yang mengakibatkankecepatan kehilangan panas tubuh melalui konduksi dan konveksi sangat ditekan. Pakaian dengan bahan biasa menurunkan kecepatan kehilangan panas kira-kira setengah dari tubuh yang telanjang, sedangkan pakaian kutub dapat menurunkan kecepatan kehilangan panas paling sedikit sampai seperenam kali.Sekitar setengah dari panas yang dipindahkan dari kulit ke pakaian dipancarkan melalui radiasi ke pakaian dan bukan dipancarkan melalui konduksi melewati ruang kecil. Oleh sebab itu, melapisi bagian dalam pakaian dengan lapisan emas tipis, yang memantulkan panas kembali ke tubuh, membuat perangkat penyekat pakaian tersebut jauh lebih efektif daripada bila tidak dilapisi. Dengan menggunakan teknik ini, pakaian yang digunakan di kutub dapat dikurangi beratnya sampai setengahnya.Efektivitas pakaian dalam mempertahankan suhu tubuh hampir hilang semuanya bila pakaian menjadi basah karena konduktivitas air yang tinggi meningkatkan kecepatan pemindahan panas sebesar 20 kali lipat atau lebih. Oleh karena itu, salah satu faktor terpenting untuk melindungi tubuh terhadap udara dingin di kutub adalah menjaga dengan sangat hati-hati agar pakaian tidak basah. Tentu saja, seseorang harus berhati-hati untuk tidak menjadi kepanasan walaupun untuk sementara waktu, karena dengan berkeringat di dalam pakaian akan membuat pakaian tersebut kurang efektif sebagai penyekat.

Berkeringat dan Pengaturannya oleh Sistem Saraf OtonomRangsangan pada area preoptik di bagian anterior hipotalamus baik secara elektrik atau oleh panas yang berlebihan akan menyebabkan berkeringat. Impuls dari area yang menyebabkan berkeringat ini dipindahkan melalui jaras otonom ke medula spinalis dan kemudian melalui jaras simpatis ke kulit di seluruh tubuh.Diingatkan kembali dari pembahasan tentang sistem saraf otonom bahwa kelenjar keringat dipersarafi oleh serabut-serabut sarafkolinergik(serabut yang mensekresikan asetilkolin). Kelenjar ini dapat juga dirangsang oleh epinefrin atau norepinefrin yang bersirkulasi dalam darah, walaupun kelenjar itu sendiri tidak memiliki persarafan adrenergik. Hal ini penting selama kerja fisik, saat hormon disekresikan oleh medula adrenal dan tubuh perlu melepaskan panas yang berlebihan yang dihasilkan oleh otot yang aktif.

MEKANISME SEKRESI KERINGAT.Dalam Gambar 5, kelenjar keringat diperlihatkan berbentuk tubular yang terdiri dari dua bagian: (1)bagian bergelungdi subdermis dalam yang mensekresi keringat, dan (2)bagian duktusyang berjalan keluar melalui dermis dan epidermis kulit. Seperti juga pada kelenjar lainnya, bagian sekretorik kelenjar keringat mensekresi cairan yang disebutsekret primeratausekret prekursor;kemudian konsentrasi zat-zat dalam cairan tersebut dimodifikasi sewaktu cairan itu mengalir melalui duktus.Sekret prekusor keringat adalah hasil sekresi aktif dari sel-sel epitel yang terletak pada bagian gulungan dari kelenjar keringat. Serat saraf simpatis kolinergik berakhir pada atau dekat sel-sel kelenjar yang mengeluarkan sekret tersebut.

Komposisi sekret prekusor mirip dengan yang terdapat pada plasma namun tidak mengandung protein plasma. Konsentrasi natrium sekitar 142 mEq/liter dan klorida sekitar 104 mEq/liter, dengan konsentrasi zat terlarut lain yang lebih kecil dalam plasma. Sewaktu larutan prekusor ini mengalir melalui bagian duktus dari kelenjar, larutan ini mengalami modifikasi melalui reabsorpsi sebagian besar ion natrium dan klorida. Tingkat reabsorpsi inibergantung pada kecepatan berkeringat sebagai berikutApabila kelenjar keringat hanya dirangsang sedikit, cairan prekusor mengalir melalui duktus dengan lambat. Dalam hal ini, pada dasarnya hampir semua ion natrium dan klorida direabsorbsi, dan konsentrasi masing-masing ion ini turun menjadi 5 mEq/liter. Hal ini mengurangi tekanan osmotik cairan keringat tersebut sangat rendah sehingga sebagian besar cairan kemudian juga direabsorbsi, yang memekatkan sebagian besar kandungan unsur lainnya. Oleh karena itu, pada kecepatan berkeringat yang rendah, kandungan unsur seperti urea, asam laktat, dan ion kalium biasanya konsentrasinya sangat tinggi.Sebaliknya, ketika kelenjar keringat dirangsang dengan kuat oleh sistem saraf simpatis, sekret prekusor dibentuk dalam jumlah yang banyak, dan duktus kini hanya mereabsorbsi natrium klorida sedikit lebih dari setengahnya; konsentrasi ion-ion natrium dan klorida kemudian biasanya meningkat (pada orang yangtidak dapat menyesuaikan diri ,dengan iklim)sampai tingkat maksimum sekitar 50 sampai 60 mEq/liter, sedikit lebih rendah dari setengah konsentrasi dalam plasma. Lebih lanjut lagi, keringat mengalir melalui tubulus kelenjar begitu cepatnya sehingga hanya sedikit air yang direabsorbsi. Oleh karena itu, konsentrasi unsur terlarut lainnya dari keringat hanya sedikit meningkat: urea menjadi sekitar dua kali dari plasma, asam laktat sekitar 4 kali, dan kalium sekitar 1,2 kali.Perhatikan terutama besarnya kehilangan natrium klorida dalam keringat bila orang tidak dapat menyesuaikan diri dengan iklim. Hal ini cukup berbeda bila orang telah terbiasa dengan panas, seperti berikut ini.

AKLIMATISASI MEKANISME BERKERINGATPERANAN ALDOSTERONWalaupun seseorang yang normal dan tidak dapat menyesuaikan diri dengan iklim kadang dapat membentuk keringat lebih dari 1 liter per jam, ketika terpapar pada cuaca panas selama 1 sampai 6 minggu, orang tersebut akan secara perlahan-lahan berkeringat lebih banyak, seringkali meningkatkan sekresi maksimal keringat 2 sampai 3 liter/jam. Evaporasi keringat yang lebih banyak ini dapat memindahkan panas dari tubuh dengan kecepatanlebih dari 10 kalikecepatan pembentukan panas basal normal. Peningkatan efektivitas mekanisme berkeringat ini disebabkan oleh peningkatan langsung pada kemampuan kelenjar keringat itu sendiri.Kepentingan aklimatisasi adalah penurunan konsentrasi natrium klorida dalam keringat yang memungkinkan konservasi garam yang lebih baik secara perlahan-lahan. Sebagian besar efek ini disebabkan olehpeningkatan sekresi aldosteron,yang selanjutnya dihasilkan dari penurunan kadar natrium klorida dalam cairan ekstraselular dan plasma. Orang yangtidak dapat menyesuaikan diri dengan iklim,yang banyak berkeringat sering kehilangan garam sebesar 15 sampai 30 gram setiap hari untuk beberapa hari pertama. Setelah 4 sampai 6 minggu menyesuaikan diri, kehilangan garam biasanya turun menjadi 3 sampai 5 gram/hari.

Kehilangan Panas melalui Terengah-engahBanyak hewan tingkat rendah memiliki sedikit kemampuan untuk menghilangkan panas dari permukaan tubuhnya karena dua alasan: (1) permukaan tubuh biasanya ditutupi oleh bulu dan (2) kulit dari sebagian besar hewan tingkat rendah tidak disuplai dengan kelenjar keringat, yang mencegah sebagian besar hilangnya panas melalui evaporasi dari kulit. Suatu mekanisme pengganti, mekanismeterengah-engah,digunakan oleh banyak hewan tingkat rendah sebagai alat untuk menghilangkan panas.Fenomena terengah-engah "dihidupkan" oleh pusat pengatur suhu di otak. Yaitu, bila darah menjadi terlalu panas, hipotalamus menimbulkan sinyal neurogenik untuk menurunkan temperaiur tubuh. Satu dari sinyal ini menimbulkan terengah-engah. Proses terengah-engah yang sebenarnya diatur olehpusat terengah-engahyang berhubungan dekat dengan pusat pernapasan pneumotaksik di dalam pons.Bila seekor hewan terengah-engah, hewan tersebut bernapas masuk dan keluar dengan cepat, sehingga jumlah besar udara yang baru dari luar berkontak dengan bagian atas susunan pernapasan; proses ini akan mendinginkan darah di dalam mukosa sebagai akibat evaporasi air dari permukaan mukosa, terutama evaporasi saliva dari lidah. Namun terengah-engah tidak meningkatkan ventilasi alveolar lebih dari yang dibutuhkan untuk kontrol gas darah yang tepat karena setiap pernapasansangat dangkal; oleh karena itu, sebagian besar udarayang masuk ke alveoli adalah udara ruang mati.

PENGATURAN SUHU TUBUH PERANAN HIPOTALAMUSGambar 6 menggambarkan perkiraan tentang apa yang terjadi pada suhu tubuh orang telanjang setelah beberapa jam terpapar terhadap udarakeringberkisar dari 30 sampai 160F. Gambaran yang tepat dari kurva ini tergantungpada gerakan udara, jumlah kelembaban dalamudaradan bahkan sifat alam di sekitarnya.Pada umumnyatubuh yang telanjang pada udara kering bersuhu antara 55 dan 130F mampu mempertahankan suhu inti tubuh normal antara 97 dan 100 F.Suhu tubuh diatur hampir seluruhnya oleh mekanisme persarafan umpan balik, dan hampir semua mekanisme ini terjadi melaluipusat pengaturan suhuyang terletak padahipotalamus.Agar mekanisme umpan balik ini dapat berlangsung, harus juga tersedia pendetektor suhu untuk menentukan kapan suhu tubuh menjadi sangat panas atau sangat dingin.

Deteksi Termostatik Suhu pada Hipotalamus Peranan Hipotalamus Anterior-Area PreoptikTelah dilakukan percobaan pemanasan dan pendinginan pada suatu area kecil di otak dengan menggunakan alat yang disebutthermode.Alat kecil seperti jarum ini dipanaskan dengan alat elektrik atau dialirkan air panas atau didinginkan dengan air dingin. Area utama dalam otak di mana panas yang dihasilkan oleh thermode mempengaruhi pengaturan suhu tubuh terdiri dari nukleus preoptik dan nukleus hipotalamik anterior hipotalamus.Dengan menggunakan thermode, area preoptik hipotalamus anterior diketahui mengandung sejumlah besar neuron yang sensitif terhadap panas yang jumlahnya kira-kira sepertiga neuron yang sensitif terhadap dingin. Neuron-neuron ini diyakini berfungsi sebagai sensor suhu untuk mengontrol suhu tubuh.Neuron-neuron yang sensitif terhadap panas ini meningkatkan kecepatan kerjanya sesuai dengan peningkatan suhu, kecepatannya dapat meningkat 2 sampai 10 kali lipat pada kenaikan suhu tubuh sebesar 10C. Neuron yang sensitif terhadap dingin, sebaliknya, meningkatkan kecepatan kerjanya saat suhu tubuh turun.Apabila area preoptik dipanaskan, kulit di seluruh tubuh dengan segera mengeluarkan banyak keringat, sementara pada waktu yang sama pembuluh darah kulit di seluruh tubuh menjadi sangat berdilatasi. Jadi, hal ini merupakan reaksi yang cepat untuk menyebabkan tubuh kehilangan panas, dengan demikian membantu mengembalikan suhu tubuh kembali normal. Di samping itu, pembentukan panas tubuh yang berlebihan dihambat. Oleh karena itu, jelas bahwa area preoptik dari hipotalamus memiliki kemampuan untuk berfungsi sebagai termostatik pusat kontrol suhu tubuh.

Deteksi Suhu dengan Reseptor pada kulit dan Jaringan Dalam TubuhWalaupun sinyal yang ditimbulkan oleh reseptor suhu dari hipotalamus sangat kuat dalam mengatur suhu tubuh, reseptor suhu pada bagian lain dari tubuh juga mempunyai peranan penting dalam pengaturan suhu. Hal ini terjadi pada reseptor suhu di kulit dan beberapa jaringan khusus dalam tubuh.Diingatkan kembali dari pembicaraan mengenai reseptor sensoris, bahwa kulit dibantu oleh reseptordingindanpanas.Reseptor dingin terdapat jauh lebih banyak daripada reseptor panas; tepatnya, terdapat 10 kali lebih banyak di seluruh kulit. Oleh karena itu, deteksi suhu oleh reseptor perifer ini lebih peka terhadap suhu sejuk dan dingin daripada suhu hangat.Apabila seluruh kulit tubuh menggigil, terjadi pengaruh refleks yang segera dibangkitkan untuk meningkatkan suhu tubuh melalui beberapa cara, sebagai berikut:(1)memberikan rangsangan kuat sehingga menyebabkan menggigil, dengan akibat meningkatnya kecepatan pembentukan panas tubuh;(2)menghambat proses berkeringat bila hal ini harus terjadi(3)meningkatkan vasokonstriksi kulit untuk menghilangkan pemindahan panas tubuh ke kulitReseptor suhu tubuh bagian dalam juga ditemukan pada bagian tertentu dari tubuh, terutama dimedula spinalis, organ dalam abdomen,dan di sekitarvena-vena besar.Reseptor dalam ini berbeda fungsinya dengan reseptor kulit, karena reseptor tersebut lebih banyak terpapar dengan suhu inti tubuh daripada suhu permukaan tubuh. Namun, seperti halnya reseptor suhu kulit, reseptor tersebut lebih banyak mendeteksi dingin daripada hangat. Adalah suatu kemungkinan bahwa baik reseptor kulit maupun reseptor tubuh bagian dalam berperan mencegah hipotermia, yaitu mencegah suhu tubuh yang rendah.

Hipotalamus Posterior Menjumlahkan Sinyal Sensoris Temperatur Pusat dan PeriferWalaupun banyak sinyal sensoris temperatur berasal dari reseptor perifer, sinyal ini membantu pengaturan suhu tubuh terutama melalui hipotalamus. Area pada hipotalamus yang dirangsang oleh sinyal sensoris ini adalah suatu area yang terletak secara bilateral dalam hipotalamus posterior kira-kira setinggi korpus mamilaris. Sinyal sensoris temperatur dari hipotalamus anterior-area preoptik juga dipindahkan ke dalam area hipotalamus posterior ini. Di sini sinyal dari area preoptik dan sinyal dari perifer tubuh digabung untuk mengatur reaksi pembentukan panas atau reaksi penyimpanan panas tubuh.

Mekanisme Efektor Neural Yang Menurunkan atau Meningkatkan Temperatur TubuhSewaktu pusat temperatur hipotalamus mendeteksi bahwa temperatur tubuh terlalu panas atau terlalu dingin, pusat akan memberikan prosedur penurunan atau peningkatan temperatur yang sesuai. Mahasiswa lebih banyak mengetahui hal ini dari pengalaman pribadi, tetapi gambaran khususnya adalah sebagai berikut.

Mekanisme Penurunan Temperatur Bila Tubuh Terlalu PanasSistem pengatur temperatur menggunakan tiga mekanisme penting untuk menurunkan panas tubuh ketika temperatur menjadi sangat tinggi:1.Vasodilatasi. Pada hampir semua area tubuh, pembuluh darah kulit berdilatasi dengan kuat. Hal ini disebabkan oleh hambatan dari pusat simpatis pada hipotalamus posterior yang menyebabkan vasokonstriksi. Vasodilatasi penuh akan meningkatkan kecepatan pemindahan panas ke kulit sebanyak delapan kali lipat.2.Berkeringat. Efek dari peningkatan temperatur yang menyebabkan berkeringat digambarkan oleh garis kurva utuh pada Gambar 73-7, yang memperlihatkan peningkatan kecepatan kehilangan panas melaui evaporasi yang dihasilkan dari berkeringat ketika temperatur inti tubuh meningkat di atas temperatur kritis 370C (98,60F). Peningkatan tempertaur tubuh 10C menyebabkan keringat yang cukup banyak untuk membuang 10 kali lebih besar kecepatan metabolisme basal dari pembentukan panas tubuh3.Penurunan pembentukan panas. Mekanisme yang menyebabkan pembentukan panas yang berlebihan, seperti menggigil dan termogenesis kimia dihambat dengan kuat.

Mekanisme Peningkatan Tenmperatur Saat Tubuh Terlalu DinginKetika tubuh terlalu dingin, sistem pengaturan temperatur mengadakan prosedur yang sangat berlawanan, yaitu:1.Vasokonstriksi kulit di seluruh tubuh. Hal ini disebabkan oleh rangsangan pusat simpatis hipotalamus posterior.2.Piloereksi. Piloereksi berarti rambut "berdiri pada akarnya." Rangsangan simpatis menyebabkan otot erektor pili yang melekat ke folikel rambut berkontraksi, yang menyebabkan rambut berdiri tegak. Hal ini tidak penting pada manusia, tetapi pada hewan yang lebih rendah, berdirinya rambut memungkinkan mereka untuk membentuk lapisan tebal "isolator udara" di atas kulit sehingga pemindahan panas ke lingkungan sangat ditekan.3.Peningkatan pembentukan panas. Pembentukan panas oleh sistem metabolisme meningkat dengan (a) menggigil, (b) rangsangan simpatis pembentukan panas, dan (c) sekresi tiroksin. Hal ini membutuhkan keterangan tambahan, sebagai berikut:Rangsangan Hipotalamik terhadap Menggigil.Terletak pada bagian dorsomedial dari hipotalamus posterior dekat dinding ventrikel ketiga adalah suatu area yang disebutpusat motorik primer untuk menggigil.Area ini normalnya dihambat oleh sinyal dari pusat panas pada area preoptik-hipotalamus anterior tetapi dirangsang oleh sinyal dingin dari kulit dan medula spinalis. Oleh karena itu, seperti yang ditunjukkan oleh peningkatan yang tiba-tiba dalam "produksi panas" (Iihat kurva putus-putus dalam Gambar 7), pusat ini teraktivasi ketika temperatur tubuh turun bahkan hanya sedikit di bawah derajat temperatur kritis. Pusat ini kemudian meneruskan sinyal yang menyebabkan menggigil melalui traktus bilateral turun ke batang otak, ke dalam kolumna lateralis medula spinalis, dan akhirnya, ke neuron-neuron motorik anterior. Sinyal ini tidak teratur, dan tidak benar-benar menyebabkan gerakan otot yang sebenarnya. Sebaliknya, sinyal tersebut meningkatkan tonus otot rangka di seluruh tubuh. Ketika tonus meningkat di atas tingkat kritis tertentu, proses menggigil dimulai. Kemungkinan hal ini dihasilkan dari umpan balik osilasi mekanisme refleks regangan dari gelondong otot. Selama proses menggigil maksimum, pembentukan panas tubuh dapat meningkat sebesar empat sampai lima kali dari normal.Eksitasi Kimiawi "Simpatis" PembentukanPanas.Perangsangan simpatis maupun norepinefrin dan epinefrin yang bersirkulasi dalam darah dapat menyebabkan peningkatan kecepatan metabolisme selular dengan cepat; efek ini disebuttermogenesis kimia,dan hal ini dihasilkan sebagian dari kemampuan norepinefrin dan epinefrin untukmemisahkanfosforilasi oksidatif, yang berarti bahwa kelebihan makanan akan dioksidasi dan oleh karena itu melepaskan energi dalam bentuk panas tetapi tidak menyebabkan pembentukan adenosin trifosfat.Derajat termogenesis kimia yang terjadi pada hewan hampir sebanding dengan jumlah lemakcoklatyang dikandung pada jaringan hewan. Lemak ini merupakan jenis lemak yang mengandung sejumlah besar mitokondria khusus tempat terjadinya pemisahan oksidasi. Sel-sel ini dipersarafi oleh persarafan simpatis yang kuat.Proses penyesuaian diri terhadap iklim sangat mempengaruhi intensitas termogenesis kimia; beberapa hewan, seperti tikus, yang telah terpapar beberapa minggu dengan lingkungan yang dingin, memperlihatkan peningkatan pembentukan panas sebesar 100 sampai 500 persen ketika terpapar secara tiba-tiba dengan udara dingin, sebaliknya, pada hewan yang tidak dapat menyesuaikan diri dengan iklim, memberikan respons dengan meningkatkan pembentukan panas kira-kira sebesar sepertiganya.Pada manusia dewasa, yang hampir tidak memiliki lemak coklat, jarang sekali bahwa termogenesis kimia meningkatkan kecepatan pembentukan panas lebih dari 10 sampai 15 persen. Akan tetapi, pada bayi, yangmemangmemiliki sejumlah kecil lemak coklat pada ruang interskapula, termogenesis kimia dapat meningkatkan kecepatan pembentukan panas sebesar 100 persen, yang kemungkinan merupakan faktor penting dalam mempertahankan temperatur normal tubuh pada neonatus.Peningkatan Keluaran Tiroksin sebagai Penyebab Peningkatan Pembentukan Panas Jangka Panjang.Pendinginan area preoptik-hipotalamus anterior juga meningkatkan pembentukan hormon neurosekretorikhormon pelepas-tirotropinoleh hipotalamus. Hormon ini diangkut melalui vena porta hipotalamus ke kelenjar hipofisis anterior, di mana hormon merangsang sekresihormon perangsang-tiroidHormon perangsang-tiroid sebaliknya, merangsang peningkatan keluarantiroksinoleh kelenjar tiroid. Peningkatan tiroksin meningkatkan kecepatan metabolisme selular di seluruh tubuh. Peningkatan metabolisme ini tidak terjadi segera tetapi membutuhkan waktu beberapa minggu agar kelenjar tiroid menjadi hipertrofi sebelum mencapai tingkat sekresi tiroksin yang baru.Pemaparan hewan terhadap udara dingin yang berlebihan selama beberapa minggu dapat menyebabkan ukuran kelenjar tiroid hewan tersebut meningkat 20 sampai 40 persen. Akan tetapi, manusia jarang membiarkan dirinya terpapar terhadap derajat udara dingin seperti yang terjadi pada hewan. Oleh karena itu, kita masih tidak mengerti, secara kuantitatif, berapa penting metode adaptasi tiroid terhadap dingin pada manusia. Pengukuran yang terpisah telah memperlihatkan bahwa anggota militer yang ditugaskan di kutub mengalami peningkatan kecepatan metabolisme; demikian juga dengan orang Eskimo yang memiliki kelainan kecepatan metabolisme yang tinggi. Juga, efek rangsangan udara dingin yang terus menerus pada kelenjar tiroid mungkin dapat menjelaskan insiden goiter tiroid toksika yang lebih tinggi pada orang yang tinggal di iklim yang lebih dingin daripada mereka yang tinggal di iklim yang lebih hangat.

Konsep"Set-Point"untuk Pengaturan TemperaturDalam contoh Gambar 7, sangat jelas bahwa pada temperatur inti tubuh yang kritis, pada tingkat hampir tepat 37.1C, terjadi perubahan drastis pada kecepatan kehilangan panas dan kecepatan pembentukan panas. Pada temperatur di atas tingkat ini, kecepatan kehilangan panas lebih besar dari kecepatan pembentukan panas, sehingga temperatur tubuh turun dan mencapai kembali tingkat 37,1C. Pada temperatur di bawah tingkat ini, kecepatan pembentukan panas lebih besar dari kecepatan kehilangan panas, sehingga temperatur tubuh kini meningkat dan kembali mencapai tingkat 37,1C. Tingkat temperatur kritis ini disebut "set-point" dari mekanisme pengaturan temperatur.Semua mekanisme pengaturan temperatur terus menerus berupaya untuk mengembalikan suhu tubuh kembali ke tingkatset-point.

PEROLEHAN UMPAN BALIK UNTUK PENGATURAN TEMPERATUR TUBUH.Mari kita ingat kembali sejenak pembicaraan mengenai perolehan umpan balik dari sistem pengatur yang telah dibicarakan pada kuliah dasar-dasar fisiologi. Perolehan umpan balik merupakan suatu pengukuran efektivitas sistem pengatur. Dalam hal pengaturan temperatur tubuh, penting bagi temperatur tubuh internal untuk berubah sedikit walaupun temperatur lingkungan sangat berubah.Perolehan umpan baliksistem pengaturan temperatur sama dengan rasio perubahan temperatur lingkungan terhadap perubahan temperatur tubuh dikurangi 1,0. (Iihat Bab 1 untuk rumus tersebut). Percobaan telah memperlihatkan bahwa temperatur tubuh manusia berubah sekitar 1C untuk setiap perubahan temperatur lingkungan 25C sampai 30C. Oleh karena itu, umpan balik yang dicapai keseluruhan mekanisme untuk mengatur temperatur tubuh rata-rata sekitar 27 (28/1,0 1,0 = 27), yang merupakan pencapaian yang sangat ekstrem bagi sistem pengaturan biologis (sebagai contoh, sistem pengaturan baroreseptor tekanan arterial, memiliki pencapaian kurang dari 2).

B. Penjalaran Sinyal Suhu Pada Sistem SarafSinyal suhu yang dibawa oleh reseptor pada kulit akan diteruskan ke dalam otak melalui jaras spinotalamikus (mekanismenya hampir sama dengan sensasi nyeri). Ketika sinyal suhu sampai di tingkat medulla spinalis , sinyal akan menjalar dalam traktus Lissauer beberapa segmen di atas atau di bawah, dan selanjutnya akan berakhir terutama pada lamina I, II dan III radiks dorsalis.3. 4. Setelah mengalami percabangan melalui satu atau lebih neuron dalam medulla spinalis, sinyal suhu selanjutnya akan dijalarkan ke serabut termal asenden yang menyilang ke traktus sensorik anterolateral sisi berlawanan, dan akan berakhir di tingkat reticular batang otak dan komplek ventrobasal thalamus. Beberapa sinyal suhu pada kompleks ventrobasal akan diteruskan ke korteks somatosensorik.

C. Faktor Yang Mempengaruhi Suhu Tubuh

1. Kecepatan metabolisme basalKecepatan metabolisme basal tiap individu berbeda-beda. Hal ini memberi dampak jumlah panas yang diproduksi tubuh menjadi berbeda pula.

2. Rangsangan saraf simpatisRangsangan saraf simpatis dapat menyebabkan kecepatan metabolisme menjadi 100% lebih cepat. Disamping itu, rangsangan saraf simpatis dapat mencegah lemak coklat (Brown fat) yang tertimbun dalam jaringan untuk dimetabolisme. Hampir seluruh metabolisme lemak coklat adalah produksi panas. Umumnya, rangsangan saraf simpatis ini dipengaruhi stress individu yang menyebabkan peningkatan produksi epineprin dan norepineprin yang meningkatkan metabolisme.

3. Hormon pertumbuhanHormon pertumbuhan ( growth hormone ) dapat menyebabkan peningkatan kecepatan metabolisme sebesar 15-20%. Akibatnya, produksi panas tubuh juga meningkat.

4. Hormon tiroidFungsi tiroksin adalah meningkatkan aktivitas hampir semua reaksi kimia dalam tubuh sehingga peningkatan kadar tiroksin dapat mempengaruhi laju metabolisme menjadi 50-100% diatas normal.

5. Hormon kelaminHormon kelamin pria dapat meningkatkan kecepatan metabolisme basal kira-kira 10-15% kecepatan normal, menyebabkan peningkatan produksi panas. Pada perempuan, fluktuasi suhu lebih bervariasi dari pada laki-laki karena pengeluaran hormon progesteron pada masa ovulasi meningkatkan suhu tubuh sekitar 0,3 0,6C di atas suhu basal.

6. Demam ( peradangan )Proses peradangan dan demam dapat menyebabkan peningkatan metabolisme sebesar 120% untuk tiap peningkatan suhu 10C.

7. Status giziMalnutrisi yang cukup lama dapat menurunkan kecepatan metabolisme 20 30%. Hal ini terjadi karena di dalam sel tidak ada zat makanan yang dibutuhkan untuk mengadakan metabolisme. Dengan demikian, orang yang mengalami malnutrisi mudah mengalami penurunan suhu tubuh (hipotermia). Selain itu, individu dengan lapisan lemak tebal cenderung tidak mudah mengalami hipotermia karena lemak merupakan isolator yang cukup baik, dalam arti lemak menyalurkan panas dengan kecepatan sepertiga kecepatan jaringan yang lain.

8. AktivitasAktivitas selain merangsang peningkatan laju metabolisme juga mengakibatkan gesekan antar komponen otot / organ yang menghasilkan energi termal. Latihan (aktivitas) dapat meningkatkan suhu tubuh hingga 38,3 40,0 C.

9. Gangguan organKerusakan organ seperti trauma atau keganasan pada hipotalamus, dapat menyebabkan mekanisme regulasi suhu tubuh mengalami gangguan. Berbagai zat pirogen yang dikeluarkan pada saat terjadi infeksi dapat merangsang peningkatan suhu tubuh. Kelainan kulit berupa jumlah kelenjar keringat yang sedikit juga dapat menyebabkan mekanisme pengaturan suhu tubuh terganggu.

10. LingkunganSuhu tubuh dapat mengalami pertukaran dengan lingkungan, artinya panas tubuh dapat hilang atau berkurang akibat lingkungan yang lebih dingin. Begitu juga sebaliknya, lingkungan dapat mempengaruhi suhu tubuh manusia. Perpindahan suhu antara manusia dan lingkungan terjadi sebagian besar melalui kulit.Proses kehilangan panas melalui kulit dimungkinkan karena panas diedarkan melalui pembuluh darah dan juga disuplai langsung ke fleksus arteri kecil melalui anastomosis arteriovenosa yang mengandung banyak otot. Kecepatan aliran dalam fleksus arteriovenosa yang cukup tinggi (kadang mencapai 30% total curah jantung) akan menyebabkan konduksi panas dari inti tubuh ke kulit menjadi sangat efisien. Dengan demikian, kulit merupakan radiator panas yang efektif untuk keseimbangan suhu tubuh.5. 11. Irama diurnalSuhu tubuh bervariasi pada siang dan malam hari. Suhu terendah manusia yang tidur pada malam hari dan bangun sepanjang siang terjadi pada awal pagi dan tertinggi pada awal malam

12. Jenis kelaminSesuai dengan kegiatan metabolisme, suhu tubuh pria lebih tinggi daripada wanita. Suhu tubuh wanita dipengaruhi daur haid. Pada saat ovulasi, suhu tubuh wanita pada pagi hari saat bangun meningkat C.0,3-0,5

13. Usia individuUsia sangat mempengaruhi metabolisme tubuh akibat mekanisme hormonal sehingga memberi efek tidak langsung terhadap suhu tubuh. Pada neonatus dan bayi, terdapat mekanisme pembentukan panas melalui pemecahan (metabolisme) lemak coklat sehingga terjadi proses termogenesis tanpa menggigil (non-shivering thermogenesis). Secara umum, proses ini mampu meningkatkan metabolisme hingga lebih dari 100%. Pembentukan panas melalui mekanisme ini dapat terjadi karena pada neonatus banyak terdapat lemak coklat. Mekanisme ini sangat penting untuk mencegah hipotermi pada bayi