การควบคุมการรักษาอุณหภูมิและการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนัง

อุณหภูมิร่างกายถูกควบคุมโดยระบบป้อนกลับที่รวมสัญญาณเกี่ยวกับอุณหภูมิแกนกลางและอุณหภูมิผิวหนัง และกระตุ้นการตอบสนองของตัวกระตุ้นเพื่อรักษาระดับที่ถูกควบคุม ตัวกระตุ้นหลักอย่างหนึ่งคือการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนัง: โดยการปรับปริมาณเลือดอุ่นที่ส่งไปยังผิวหนัง ร่างกายจะควบคุมว่าความร้อนจะผ่านจากแกนกลางไปยังพื้นผิวได้ง่ายเพียงใด ซึ่งความร้อนสามารถสูญเสียไปสู่สิ่งแวดล้อมได้

Definition

การควบคุมการรักษาอุณหภูมิคือการควบคุมอุณหภูมิร่างกายแบบป้อนกลับ ซึ่งสัญญาณความร้อนที่รวมกันจะกระตุ้นตัวกระตุ้นอัตโนมัติและเชิงพฤติกรรม และการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนัง (cutaneous) เป็นตัวกระตุ้นที่ควบคุมการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนจากแกนกลางของร่างกายไปยังพื้นผิวผิวหนัง

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงวิธีการรับรู้และรวมอุณหภูมิแกนกลางและอุณหภูมิผิวหนัง วิธีการรักษาระดับที่ถูกควบคุมผ่านตัวกระตุ้นอัตโนมัติ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งวิธีการควบคุมการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังโดยทั้งการลดการหดตัวของหลอดเลือดและการทำงานของระบบขยายหลอดเลือด นอกจากนี้ยังกล่าวถึงการควบคุมอุณหภูมิเชิงพฤติกรรมเป็นการตอบสนองเสริม โดยถือว่าสิ่งเหล่านี้เป็นสรีรวิทยาของการควบคุมมากกว่าคำแนะนำทางคลินิกหรือสิ่งแวดล้อม

Core questions

• อุณหภูมิแกนกลางและอุณหภูมิผิวหนังถูกรับรู้และรวมกันอย่างไรเพื่อควบคุมอุณหภูมิร่างกาย?
• การไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังเคลื่อนย้ายความร้อนจากแกนกลางไปยังพื้นผิวได้อย่างไร?
• อะไรคือความแตกต่างระหว่างการลดการหดตัวของหลอดเลือดกับการขยายหลอดเลือดที่ผิวหนังแบบทำงาน?
• พฤติกรรมเสริมการควบคุมอุณหภูมิอัตโนมัติได้อย่างไร?

Key concepts

• ตัวรับอุณหภูมิแกนกลางและผิวหนัง
• การรวมสัญญาณส่วนกลางและอุณหภูมิที่ถูกควบคุม
• การตอบสนองของตัวกระตุ้นอัตโนมัติ
• การหดตัวของหลอดเลือดที่ผิวหนัง (noradrenergic) และการลดลง
• การขยายหลอดเลือดที่ผิวหนังแบบทำงาน
• การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนจากแกนกลางไปยังผิวหนัง
• การควบคุมอุณหภูมิเชิงพฤติกรรม

Mechanisms

เส้นประสาทรับความรู้สึกความร้อนจากผิวหนังและจากบริเวณลึกและส่วนกลางจะรวมกันที่บริเวณรวมสัญญาณในไฮโปทาลามัส ซึ่งจะเปรียบเทียบสภาวะความร้อนที่มีอยู่กับระดับที่ถูกควบคุมและปรับการส่งสัญญาณของตัวกระตุ้น ในการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังของมนุษย์ มีระบบประสาทซิมพาเทติกสองระบบที่แตกต่างกันทำงานอยู่ทั่วพื้นผิวผิวหนังส่วนใหญ่: ระบบหดตัวของหลอดเลือดแบบนอร์อะดรีเนอร์จิก (noradrenergic vasoconstrictor system) ซึ่งโทนของมันจะลดลงเพื่อเพิ่มการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนัง และระบบขยายหลอดเลือดแบบทำงาน (active vasodilator system) ซึ่งทำงานร่วมกับการขับเหงื่อในระหว่างความเครียดจากความร้อน ซึ่งสามารถเพิ่มการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังได้หลายเท่า การเพิ่มการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังจะทำให้ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างแกนกลางและผิวหนังแคบลง และส่งความร้อนไปยังพื้นผิวเพื่อระบายออก การลดลงจะช่วยรักษาความร้อนไว้ ในระหว่างการออกกำลังกาย การตอบสนองเหล่านี้จะถูกปรับเปลี่ยนเนื่องจากการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังจะแข่งขันกับกล้ามเนื้อเพื่อปริมาณเลือดที่ออกจากหัวใจ และการปรับเปลี่ยนพฤติกรรม เช่น การเปลี่ยนจังหวะ ท่าทาง เสื้อผ้า หรือสภาพแวดล้อม จะทำงานร่วมกับการตอบสนองอัตโนมัติเพื่อช่วยรักษาระดับอุณหภูมิร่างกาย

Clinical relevance

การควบคุมการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังมีผลต่อประสิทธิภาพในการระบายความร้อนของบุคคล และการตอบสนองของหลอดเลือดที่ผิวหนังที่บกพร่องมีความเกี่ยวข้องกับการลดความทนทานต่อความร้อนในบางสภาวะและตลอดช่วงชีวิต บทความนี้อธิบายสรีรวิทยาการควบคุมเพื่อการอ้างอิง ไม่ได้ให้เกณฑ์การวินิจฉัยหรือคำแนะนำในการจัดการ

Evidence & guidelines

การอธิบายการรวมสัญญาณส่วนกลางและการควบคุมหลอดเลือดที่ผิวหนังอ้างอิงจากสรีรวิทยาหัวใจและหลอดเลือดพื้นฐาน (Rowell, 1974) และจากการทบทวนรายละเอียดของการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังในการควบคุมอุณหภูมิ (Charkoudian, 2003) และกลไกการขยายและหดตัวของหลอดเลือดที่ผิวหนัง (Johnson & Kellogg, 2014) บทบาทเสริมของการควบคุมอุณหภูมิเชิงพฤติกรรมในระหว่างการออกกำลังกายได้รับการทบทวนโดย Flouris และ Schlader (2015) สิ่งเหล่านี้เป็นการทบทวนเชิงพรรณนา ไม่ใช่แนวทางปฏิบัติทางคลินิก

History

การรับรู้ว่าผิวหนังของมนุษย์มีระบบขยายหลอดเลือดที่ทำงานโดยระบบประสาทนอกเหนือจากการลดโทนการหดตัวของหลอดเลือดนั้นเกิดขึ้นจากการศึกษาการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังในศตวรรษที่ 20 และได้รับการสังเคราะห์ในงานของ Rowell เกี่ยวกับการปรับตัวของระบบหัวใจและหลอดเลือดต่อความเครียดจากความร้อน การทบทวนในภายหลังได้ปรับปรุงกลไกระดับเซลล์และระบบประสาทของการขยายและหดตัวของหลอดเลือดที่ผิวหนัง และจัดวางการควบคุมอุณหภูมิเชิงพฤติกรรมให้อยู่ในแผนการควบคุมโดยรวม

Key figures

• Loring B. Rowell
• Nina Charkoudian
• John M. Johnson
• Andreas D. Flouris

Seminal works

• rowell-1974
• charkoudian-2003
• johnson-2014

Frequently asked questions

การเพิ่มการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังช่วยทำให้ร่างกายเย็นลงได้อย่างไร?

การส่งเลือดอุ่นจากแกนกลางไปยังผิวหนังมากขึ้นจะทำให้อุณหภูมิผิวหนังสูงขึ้นและลดความแตกต่างของอุณหภูมิกับพื้นผิวที่เย็นกว่า ดังนั้นความร้อนจึงผ่านไปยังผิวหนังได้ง่ายขึ้น ซึ่งสามารถสูญเสียไปโดยการพาความร้อน การแผ่รังสี และการระเหยของเหงื่อ

การไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังถูกควบคุมโดยกลไกเดียวหรือสองกลไก?

ทั่วผิวหนังส่วนใหญ่ ระบบซิมพาเทติกสองระบบทำงาน: การลดโทนการหดตัวของหลอดเลือดแบบนอร์อะดรีเนอร์จิกช่วยให้การไหลเวียนเพิ่มขึ้นปานกลาง ในขณะที่ระบบขยายหลอดเลือดแบบทำงานที่แยกต่างหาก ซึ่งทำงานร่วมกับการขับเหงื่อในระหว่างความเครียดจากความร้อน จะทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นอย่างมาก