pengaruh suhu

TERMOREGULASI
DIVISI FISIOLOGI
DEPARTEMEN ANATOMI, FISIOLOGI DAN
FARMAKOLOGI
FAKULTAS KEDOKTERAN HEWAN IPB
4/12/2016
MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI)
1
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 O2
consumed
Per liter of CO2
produced
Carbohydrates
4.1
5.05
5.05
Fat
9.6
4.75
6.67
Proteins (to urea)
4.2
4.60
5.57
4/12/2016
MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI)
2
KESEIMBANGAN ENERGI TUBUH
Energi dari makanan = produksi panas + kerja
luar + energi yang disimpan
KEADAAN
HASIL
Energi masuk = (produksi
panas + kerja luar)
Energi tubuh akan tetap (lemak
tubuh tetap)
Energi masuk > (produksi
panas + kerja luar)
Energi tubuh meningkat (lemak
tubuh meningkat)
Energi masuk < (produksi
panas + kerja luar)
Energi tubuh menurun (lemak
tubuh menurun)
4/12/2016
MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI)
3
ENERGI MASUK
Karbohidrat
Lemak
Protein
=
ENERGI KELUAR
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
Pengaturan Suhu
Suhu Tubuh
faktor utama untuk berfungsinya jaringan
< 34oC  kehilangan kemampuan termoregulasi
27-29oC  fibrilasi jantung dan kematian
> 45oC  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
Suhu Tubuh
Suhu inti
Suhu kulit
hampir selalu konstant
sesuai suhu lingkungan
104
40
102
39
{
{
Kerja keras,
100
emosi, dll
Rentang
normal
{
Dini hari, dll
Oral
(36.70C-370C)
98
}
Kerja keras
Emosi, Kerja fisik sedang, dewasa normal,
anak-anak aktif
}
Rentang normal biasa
}
Dini hari, cuaca dingin, dll
37
96
35
0C
fungsi kulit sebagai tempat melepaskan panas
}
38
36
0F
kecuali demam
Rektal (0.60C)
Faktor-faktor
•LMB
•Akt. otot
•Metab. tamb.
tiroksin, GH, testostosteron
•Metab. tamb.
epinef, norepifrin , aktivitas simpatis
•Metab. tamb.
Aktivitas kimiawi sel-sel
4/12/2016
MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI)
7
Sumber-sumber Panas :
 Metabolisme
 Kerja luar
}
Energi makanan
Panas
 Sumber-sumber luar
(lingkungan)
4/12/2016
MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI)
8
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
Poikilotermi = berdarah dingin
2.


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
 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
4/12/2016
MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI)
11
Lizard Behavioral Thermoregulation
4/12/2016
MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI)
12
4/12/2016
MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI)
13
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
Kehilangan panas
4/12/2016
MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI)
15
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
}
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
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
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
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
Internal Insulator
External Insulator
4/12/2016
MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI)
21
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
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
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
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
4/12/2016
MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI)
26
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
4/12/2016
MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI)
28
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
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
4/12/2016
Inervasi oleh saraf kolinergik (sekresi
asetilkolin)
MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI)
31
• Sekresi awal bersifat
isosmotis terhadap plasma
(Na+ 142mEq/L dan Cl- 104
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
Meningkat/ menurun
Sensor temperatur
Otak
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
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
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
• 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
Mekanisme Pengaturan Suhu
Lingkungan dingin
mengaktifasi :
- menggigil
- lapar
- aktivitas sadar
- sekresi norepinefrin/epinefrin
}
Me  kan
prod. panas
- sekresi tiroksin & katekolamin
o Vasokonstriksi kutaneus
o Meringkuk
}
Me  kan
pengeluaran panas
o Horripilation
Kontrol : Hipotalamus Posterior
4/12/2016
MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI)
38
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
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
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
Lingkungan panas
mengaktifkan :
- Vasodilatasi kutaneus
- Berkeringat
- Pe ↑ respirasi
o Anoreksia
o Kelesuan
}
Me ↑ kan pengeluaran
panas (respon awal)
} 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
• 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
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
4/12/2016
MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI)
45
4/12/2016
MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI)
46
Panting
4/12/2016
MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI)
47
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
Mekanisme
Demam
Frostbite
4/12/2016
MATERI AJAR FISIOLOGI VETERINER II (TERMOREGULASI)
51