การหลั่งเหงื่อและการระบายความร้อนด้วยการระเหย

เมื่อการระบายความร้อนด้วยวิธีแห้งไม่เพียงพอ ร่างกายมนุษย์จะอาศัยการระเหยของเหงื่อเพื่อระบายความร้อน ต่อมเหงื่อเอกไครน์ซึ่งถูกกระตุ้นโดยระบบควบคุมอุณหภูมิ จะหลั่งของเหลวเจือจางออกมาบนผิวหนัง เมื่อของเหลวนั้นระเหยไป มันจะดึงความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอออกจากร่างกาย ซึ่งเป็นช่องทางหลักในการระบายความร้อนระหว่างการออกกำลังกายและการสัมผัสความร้อน

Definition

การหลั่งเหงื่อคือการหลั่งของเหลวโดยต่อมเหงื่อเอกไครน์ภายใต้การควบคุมของระบบควบคุมอุณหภูมิ (ระบบประสาทซิมพาเทติกชนิดโคลินเนอร์จิก) และการระบายความร้อนด้วยการระเหยคือความร้อนที่ถูกกำจัดออกจากร่างกายเมื่อของเหลวนั้นระเหยออกจากผิวหนัง โดยดูดซับความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงการตอบสนองของการหลั่งเหงื่อเอกไครน์ การกระตุ้นด้วยระบบประสาท องค์ประกอบของเหงื่อและวิธีการปรับเปลี่ยน ฟิสิกส์ของการระบายความร้อนด้วยการระเหยและปัจจัยที่จำกัด รวมถึงการฝึกฝนและการปรับตัวให้ชินกับความร้อนเปลี่ยนแปลงการตอบสนองอย่างไร โดยจะพิจารณาการหลั่งเหงื่อในฐานะสรีรวิทยาการควบคุมอุณหภูมิ ไม่ใช่เป็นพื้นฐานสำหรับคำแนะนำเรื่องการให้น้ำหรืออิเล็กโทรไลต์

Core questions

• ต่อมเหงื่อเอกไครน์ถูกกระตุ้นอย่างไร และอะไรเป็นตัวควบคุมอัตราการหลั่งเหงื่อ?
• อะไรเป็นตัวกำหนดปริมาณและองค์ประกอบ (โดยเฉพาะโซเดียม) ของเหงื่อ?
• การระเหยของเหงื่อกำจัดความร้อนได้อย่างไร และอะไรเป็นตัวจำกัดการระบายความร้อนด้วยการระเหย?
• การปรับตัวให้ชินกับความร้อนและการฝึกฝนปรับเปลี่ยนการตอบสนองของการหลั่งเหงื่ออย่างไร?

Key concepts

• ต่อมเหงื่อเอกไครน์
• การกระตุ้นการหลั่งเหงื่อด้วยระบบประสาทซิมพาเทติกชนิดโคลินเนอร์จิก
• อัตราการหลั่งเหงื่อและปัจจัยกำหนด
• องค์ประกอบของเหงื่อและการดูดซึมโซเดียมกลับในท่อ
• ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอและการระบายความร้อนด้วยการระเหย
• ความเปียกชื้นของผิวหนังและความชื้นในบรรยากาศที่เป็นข้อจำกัด
• การปรับตัวให้ชินกับความร้อน (การหลั่งเหงื่อที่เพิ่มขึ้นและเจือจางลง)

Mechanisms

ต่อมเหงื่อเอกไครน์ถูกหล่อเลี้ยงด้วยเส้นใยประสาทซิมพาเทติกชนิดโคลินเนอร์จิก เมื่อแรงกระตุ้นจากความร้อนเพิ่มขึ้น ต่อมเหงื่อจะถูกกระตุ้นมากขึ้นและแต่ละต่อมจะหลั่งเร็วขึ้น ทำให้มีอัตราการหลั่งเหงื่อทั่วร่างกายสูงขึ้น ขดหลั่งของต่อมจะผลิตของเหลวตั้งต้นที่คล้ายกับพลาสมา และเมื่อไหลผ่านท่อ โซเดียมและคลอไรด์จะถูกดูดซึมกลับ ดังนั้นเหงื่อที่ไปถึงผิวหนังจึงมีความเข้มข้นต่ำกว่าพลาสมา (hypotonic) โดยจะมีความเข้มข้นต่ำกว่ามากยิ่งขึ้นเมื่ออัตราการไหลต่ำลงและหลังจากการปรับตัวให้ชินกับความร้อน การระบายความร้อนนั้นเป็นกระบวนการทางกายภาพ: เหงื่อทุกๆ กรัมที่ระเหยไปจะกำจัดความร้อนในปริมาณที่คงที่ (ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ) ดังนั้นการระบายความร้อนด้วยการระเหยที่เกิดขึ้นจริงจึงขึ้นอยู่กับปริมาณเหงื่อที่ระเหยไป ไม่ใช่เพียงแค่ปริมาณที่หลั่งออกมา การระเหยถูกจำกัดด้วยความเปียกชื้นของผิวหนังและโดยความแตกต่างของความดันไอน้ำระหว่างผิวหนังกับอากาศ ดังนั้นในสภาพอากาศชื้น เหงื่ออาจหยดโดยไม่ช่วยในการระบายความร้อน เมื่อสัมผัสความร้อนซ้ำๆ การตอบสนองของการหลั่งเหงื่อจะปรับตัวให้ชินกับความร้อน โดยเริ่มที่อุณหภูมิแกนกลางที่ต่ำลง มีอัตราการหลั่งที่สูงขึ้น และมีความเข้มข้นต่ำลง ซึ่งช่วยเพิ่มการสูญเสียความร้อนด้วยการระเหยในขณะที่ยังคงรักษาโซเดียมไว้

Clinical relevance

การตอบสนองของการหลั่งเหงื่อกำหนดทั้งความสามารถหลักในการระบายความร้อนของร่างกายและขนาดของการสูญเสียของเหลวและโซเดียมระหว่างการออกกำลังกาย ซึ่งมีความเกี่ยวข้องกับการทำความเข้าใจความทนทานต่อความร้อนและความผิดปกติของน้ำในร่างกายและอิเล็กโทรไลต์ที่เกี่ยวข้องกับการออกกำลังกาย ข้อมูลนี้อธิบายสรีรวิทยาเพื่อการอ้างอิงและไม่ได้ให้คำแนะนำเกี่ยวกับการให้น้ำ อิเล็กโทรไลต์ หรือการรักษา

Evidence & guidelines

สรีรวิทยาของการทำงานของต่อมเหงื่อ องค์ประกอบของเหงื่อ และข้อจำกัดของการระบายความร้อนด้วยการระเหยได้รับการทบทวนอย่างครอบคลุมโดย Baker (2019); การบูรณาการกับการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังและภาวะอุณหภูมิร่างกายสูงเกินไปและประสิทธิภาพอาศัย Charkoudian (2003) และ Nybo et al. (2014) และผลที่ตามมาของการสูญเสียของเหลวจากการหลั่งเหงื่ออาศัย Cheuvront และ Kenefick (2014) ซึ่งเป็นการทบทวนเชิงพรรณนามากกว่าแนวทางปฏิบัติ

History

การศึกษาการหลั่งเหงื่อเอกไครน์ของมนุษย์มีความก้าวหน้าตลอดศตวรรษที่ 20 ซึ่งได้สร้างความเข้าใจเกี่ยวกับการควบคุมด้วยระบบประสาทซิมพาเทติกชนิดโคลินเนอร์จิก การดูดซึมกลับในท่อที่ทำให้เหงื่อมีความเข้มข้นต่ำกว่าพลาสมา และวิธีที่การสัมผัสความร้อนซ้ำๆ ช่วยเพิ่มและทำให้การตอบสนองเจือจางลง การทบทวนร่วมสมัยได้รวบรวมความเข้าใจนี้เกี่ยวกับการทำงานของต่อมเหงื่อและบทบาทในการระบายความร้อนด้วยการระเหย

Key figures

• Lindsay B. Baker
• Nina Charkoudian
• Michael N. Sawka
• Lars Nybo

Seminal works

• baker-2019
• charkoudian-2003

Frequently asked questions

การหลั่งเหงื่อช่วยระบายความร้อนให้ร่างกายโดยตรงหรือไม่?

เหงื่อจะช่วยระบายความร้อนให้ร่างกายก็ต่อเมื่อมันระเหยไปเท่านั้น การระเหยจะดูดซับความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอจากผิวหนัง เหงื่อที่หยดลงมาโดยไม่ระเหยจะช่วยในการระบายความร้อนได้น้อยมาก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมความชื้นสูงจึงลดประสิทธิภาพของการหลั่งเหงื่อ

ทำไมเหงื่อถึงเค็มกว่าในบางสถานการณ์?

เหงื่อเริ่มต้นเป็นของเหลวคล้ายพลาสมาและสูญเสียโซเดียมเมื่อไหลผ่านท่อของต่อม ในอัตราการหลั่งเหงื่อที่สูงขึ้น จะมีเวลาน้อยลงสำหรับการดูดซึมกลับ ดังนั้นเหงื่อจึงเค็มกว่า ในขณะที่การปรับตัวให้ชินกับความร้อนจะช่วยปรับปรุงการดูดซึมกลับและทำให้เหงื่อเจือจางลง