Pengaturan Suhu Tubuh

Pengaturan suhu tubuh (termoregulasi), pengaturan cairan tubuh, dan ekskresi adalah elemen-elemen dari homeostasis. Dalam termoregulasi dikenal adanya hewan berdarah dingin (cold-blood animals) dan hewan berdarah panas (warm-blood animals). Namun, ahli-ahli Biologi lebih suka menggunakan istilah ektoterm dan endoterm yang berhubungan dengan sumber panas utama tubuh hewan. Ektoterm adalah hewan yang panas tubuhnya berasal dari lingkungan (menyerap panas lingkungan). Suhu tubuh hewan ektoterm cenderung berfluktasi, tergantung pada suhu lingkungan. Hewan dalam kelompok ini adalah anggota invertebrata, ikan, amphibia,dan reptilia. Sedangkan endoterm adalah hewan yang panas tubuhnya berasal dari hasil metabolisme. Suhu tubuh hewan ini lebih konstan. Endoterm umum dijumpai pada kelompok burung (aves) dan mamalia.
Dalam pengaturan suhu tubuh, hewan harus mengatur panas yang diterima atau yang hilang ke lingkungan. Mekanisme perubahan panas tubuh hewan dapat terjadi dengan 4 proses, yaitu konduksi, konveksi, radiasi, dan evaporasi. Konduksi adalah perubahan panas tubuh hewan karena kontakdengan suatu benda. Konveksi adalah transfer panas akibat adanya gerakan udara atau cairan melalui permukaan tubuh. Radiasi adalah emisi dari energi elektromagnet. Radiasi dapat mentransfer panas antar objek yang tidak kontak langsung. Sebagai contoh, radiasi sinar matahari. Evaporasi adalah proses kehilangan panas dari permukaan cairan yang ditranformasikan dalam bentuk gas.
Hewan mempunyai kemampuan adaptasi terhadap perubahan suhu lingkungan. Sebagai contoh, pada suhu dingin, mamalia dan burung akan meningkatkan laju metabolisme dengan perubahan hormon-hormon yang terlibat di dalamnya, sehingga meningkatkan produksi panas. Pada ektoterm (misal pada lebah madu), adaptasi terhadapsuhu dingin dengan cara lebah berkelompok dalam sarangnya. Hasil metabolisme lebah secara kelompok mampu menghasilkan panas di dalam sarangnya. Beberapa adaptasi hewan untuk mengurangi kehilangan panas, misalnya adanya bulu dan rambut pada burung dan mamalia, otot,dan modifikasi sistem sirkulasi di bagian kulit. Kontriksi pembuluh darah di bagian kulit dan countercurrent heat exchange adalah salah satu cara untuk mengurangi kehilangan panas tubuh. Perilaku adalah hal yang penting dalam hubungannya dengan termoregulasi. Migrasi, relokasi,dan sembunyi ditemukan pada beberapa hewan untuk menurunkan atau menaikkan suhu tubuh. Gajah di daerah tropis untuk menurunkan suhu tubuh dengan cara mandi atau mengipaskan daun telinganya ke tubuh. Sedangkan manusia menggunakan pakaian adalah salah satu perilaku unik dalam termoregulasi.
Tubuh kita dilengkapi berbagai sistem pengaturan canggih, termasuk pengaturan suhu tubuh. Manusia memiliki pusat pengaturan suhu tubuh (termostat), terletak di bagian otak yang disebut dengan hipotalamus. Pusat pengaturan suhu tubuh itu mematok suhu badan kita di satu titik yang disebut set point.
Hipotalamus bertugas mempertahankan suhu tubuh agar senantiasa konstan, berkisar pada suhu 37°C. Itu sebabnya, di mana pun manusia berada, di kutub atau di padang pasir, suhu tubuh harus selalu diupayakan stabil, sehingga manusia disebut sebagai makhluk yang mampu beradaptasi. Termostat hipotalamus bekerja berdasarkan asupan dari ujung saraf dan suhu darah yang beredar di tubuh. Di udara dingin hipotalamus akan membuat program agar tubuh tidak kedinginan, dengan menaikkan set point alias menaikkan suhu tubuh. Caranya dengan mengerutkan pembuluh darah, badan menggigil dan tampak pucat.
Sedangkan di udara panas, hipotalamus tentu saja harus menurunkan suhu tubuh untuk mencegah heatstroke. Caranya dengan mengeluarkan panas melalui penguapan. Pembuluh darah melebar, pernapasan pun menjadi lebih cepat. Karena itu, pada saat kepanasan, selain berkeringat, kulit kita juga tampak kemerahan (flushing).
Ketika demam, otak mematok suhu di atas set point normal, yaitu di atas 38°C. Dengan menggunakan termometer, anak dinyatakan demam jika suhu tubuhnya 38°C (diukur di rektum atau ujung usus besar, termometer dimasukkan melalui anus), 37,5°C apabila diukur di mulut, serta 37,2°C jika diukur di ketiak. Akibat tuntutan peningkatan set point, tubuh akan memproduksi panas.
Mekanisme pengaturan suhu tubuh ini diatur oleh otak terutama hipotalamus, yang bila terangsang akan merangsang koordinasi tubuh. Proses ini akan terjadi terus-menerus hingga lingkungan dinamis dalam tubuh akan berada pada jumlah yang normal.
Dua koordinasi badan yang terlibat adalah:
1. Kordinasi kimia - Seperti hormon
2. Kordinasi saraf - Seperti impuls saraf
Beberapa proses-proses yang terlibat adalah :
1. Umpan balik positif - Contoh demam, badan akan bertambah panas untuk membunuh bakteri dan virus.
2. Umpan balik negatif - Contoh keadaan panas, badan akan diatur untuk mengurangi panas badan.
Contoh homeostasis yang ringkas adalah :
• Apabila cuaca panas, sistem kulit akan merespon dengan mengeluarkan peluh melalui kelenjar keringat pada epidermis kulit untuk mencegah suhu darahnya meningkat, dan pembuluh darah akan mengembang untuk mengeluarkan panas ke sekitarnya sehingga hal ini juga menyebabkan kulit berwarna merah.
• Apabila kadar glukosa dalam darah telah habis atau berkurang dari jumlah tertentu, hati akan dirangsang oleh insulin untuk mengubah glikogen menjadi glukosa supaya dapat digunakan sebagai tenaga untuk kontraksi otot.
Organ-organ yang terlibat dalam pengaturan homeostasis antara lain :
• Hati
• Ginjal
• Kulit
Terdapat 2 kaidah pengaturan suhu badan yaitu:
1. Kaidah fisika
Dikenali atau sebagai kaidah fisik karena pengaturan lebih banyak kepada penggunaan otot-otot tubuh dan secara fisik. Kemungkinan yang akan terjadi adalah:
1. Suhu badan tinggi melebihi normal
2. Suhu badan rendah melebihi normal
Apabila suhu badan tinggi, termoreseptor akan mentransfer suhu pada kulit, dan di otak, hipotalamus akan berfungsi sebagai termostat untuk mengatur suhu darah yang melaluinya. Mekanisme koreksi akan diarahkan atau dirangsang oleh hipotalamus dengan menggunakan koordinasi tubuh.
• Mekanisme koreksi apabila suhu badan tinggi adalah:
1. Vasodilasi yaitu pembuluh darah mengembang untuk berdekatan dengan kulit (lingkungan luar) yang memungkinkan panas dibebaskan keluar.
2. Bulu kulit ditegaskkan untuk mengurangi udara yang terperangkap pada kulit supaya panas mudah dibebaskan karena udara adalah konduktor panas yang baik. Bulu kulit diatur oleh otot erektor.
3. Lebih banyak darah pada kulit (kulit kelihatan merah) - Memudahkan panas darah terbebas keluar melalui proses penyinaran.
4. Berpeluh - Air keringat yang dirembes oleh kelenjar keringat mempunyai panas pendam tentu yang tinggi dapat menyerap panas yang tinggi dan terbebas ke lingkungan sekitar apabila air peluh menguap.
Apabila suhu tubuh rendah, termoreseptor akan menaikkan suhu pada kulit, di otak hipotalamus akan berfungsi sebagai termostat mengatur suhu darah yang melaluinya, mekanisme koreksi akan diarahkan atau dirangsang oleh hipotalamus dengan menggunakan koordinasi badan.
• Mekanisme koreksi apabila suhu badan rendah adalah:
1. Vasokonstriksi yaitu pembuluh darah menyempit untuk menjauhi kulit agar panas tak banyak keluar ke lingkungan sekitar.
2. Bulu kulit ditegakkan agar lebih banyak udara yang terperangkap pada kulit supaya panas sukar dibebaskan karena udara adalah konduktor panas yang baik. Bulu kulit diatur oleh otot erektor.
3. Kurang darah pada kulit (Kulit kurang kelihatan kemerahan atau pucat) - Kurang mengalami proses penyinaran untuk mencegah panas terbebas keluar lingkungan.
4. Kurangnya keringat - Saat kurang air keringat dirembeskan oleh kelenjar peluh maka panas tak banyak dibebaskan melalui penguapan air peluh.
2. Kaidah metabolisme
Dikenal sebagai kaidah metabolik karena pengaturan lebih kepada penggunaan kimia badan daripada secara fisik walaupun terdapat pengaturan yang melibatkan otot-otot. Hal ini melibat peranan:
• Otot rangka
• Kelenjar adrenal
• Kelenjar tiroid
Dalam keadaan sejuk, hipotalamus akan mengatur otot rangka untuk vasokonstriksi secara aktif. Hal ini akan menyebabkan seseorang mengigil dan meningkatkan suhu badan. Pada saat yang sama, kelenjar adrenal akan mensekresikan hormon adrenalin dan noradrenalin sedangkan kelenjar tiroid akan mensekresikan hormon tiroksin, semua hormon ini bertujuan untuk meningkatkan suhu badan dengan cara meningkatkan metabolisme tubuh.
Dalam keadaan panas, aktivitas otot rangka akan berkurang, begitu juga dengan sekresi hormon-hormon tertentu oleh kelenjar adrenal dan kelenjar tiroid akan berkurang.
Hormon epinefrin dan norepinefrin bertindak dengan:
1. Meningkatkan kadar detak jantung dan kadar pernafasan.
2. Meningkatkan tekanan darah
3. Meningkatkan metabolisme badan
4. Meningkatkan kadar gula darah dengan merangsang pengubahan glikogen ke glukosa.
Pengaturan kadar gula sedikit dalam darah atau glukosa. Di antara kemungkinan yang mungkin terjadi adalah:
1. Kadar gula sedikit atau glukosa terlampau banyak
2. Kadar gula sedikit atau glukosa terlampau sedikit
Apabila kadar glukosa terlampau banyak, lebih dari jumlah normal, sel beta pada Pulau Langerhans akan mensekresikan lebih banyak hormon insulin, kadar glukosa dalam darah akan turun, proses ini akan berlanjut hingga kadar glukosa dalam darah berada pada jumlah yang normal.
Fungsi hormon insulin adalah:
• Merangsang pengubahan glukosa ke glikogen untuk disimpan dalam hati.
• Merangsang oksidasi glukosa untuk tujuan respirasi dalam sel.
Apabila kadar glukosa terlampau rendah, kurang dari jumlah normal, sel alfa pada kelenjar pulau-pulau Langerhans akan mensekresikan lebih banyak hormon glukagon, kadar glukosa dalam darah akan naik, proses ini akan berlanjut sehingga kadar glukosa dalam darah berada pada jumlah normal.
Fungsi hormon glukagon adalah:
• Merangsang pengubahan glikogen ke glukosa dalam darah.
Tetapi, semua kaidah digunakan untuk mengatur suhu tubuh dibantu koordinasi tubuh.