Реагиpоваhиe организма ha внешнюю температуру

Гомойотермия. B процессе эволюции y высших животных и человека выработались механизмы, способные поддерживать температуру тела на постоянном уровне независимо от температуры окружающей среды. Температура внутренних органов y них колеблется в пределах 36-38 °С, способствуя оптимальному течению метаболических процессов, катализируя большинство ферментативных реакций и влияя в определенных границах на их скорость. Постоянная температура необходима и для поддержания нормальных физико-химических показателен вязкости крови, ее поверхностного натяжения, коллоидно-осмотического давления и др. Температура влияет и на процессы возбуждения, скорость и интенсивность сокращения мышц, процессы секреции, всасывания и защитные реакции клеток и тканей. Гомойотермные организмы выработали регуляторные механизмы, делающие их менее зависимыми от окружающих условий. Они способны избегать перегревания при слишком высокой и переохлаждения при слишком низкой температуре воздуха.

Оптимальная температура тела y человека составляет 37 °С; верхняя летальная температура 43-54 °С. При более высокой температуре начинается внутриклеточная денатурация белка и необратимая гибель; нижняя летальная температура составляет 24°С. Из всех животных самыми жароустойчивыми являются курица и воробей их верхняя летальная температура 47 °С, a самыми «холодоустойчивыми» - кошка и морская свинка, нижняя летальная температура которых составляет 18 °С.

Пойкилотермия. У беспозвоночных и низших позвоночных животных, a также y новорожденных детей отсутствуют совершенные механизмы поддержания температуры тела. B значительной степени она определяется температурой внешней среды и колеблется в соответствии c ее изменениями, в том числе сезонными. Вместе c тем существуют некие механизмы, способные повышать температуру тела пойкилотермных организмов по сравнению c внешней температурой.

СИСТЕМНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ

Организм человека состоит из внутреннего гомойотермного «ядра» и пойкилотермной «оболочки», относительно легко меняющей свою температуру в зависимости от условий внешней среды. Эти представления основаны на том, что постоянная температура (37 °C), свойственная глубоким тканям тела человека, сохраняется лишь на глубине около 2,5см. Слой же поверхностно расположенных тканей толщиной до 2,5см имеет температуру, отличающуюся от температуры внутренних органов. Температура поверхностного слоя в отличие от внутренней легко изменяется под влиянием внутренних и внешних причин.

Ритмические изменения температуры

Температура тела человека подвержена более или менее правильным суточным колебаниям даже при одних и тек же условиях питания и физической активности. Температура тела днем выше, чем ночью, и в течение суток колеблется в пределах 0,5-3°С, снижаясь до минимального уровня в 3-4 ч утра и достигая максимума к 16-18 ч вечера. Суточный ритм температурной кривой не связан непосредственно со сменой периодов активности и покоя, поскольку он сохраняется и в том случае, если человек постоянно находится в полном покое. Этот ритм поддерживается без каких-либо внешних регулирующих факторов; он присущ самому организму и представляет собой истинно эндогенный ритм.

Тeмператyрнaя схема тела

C медицинской точки зрения, важное значение имеет понятие температурной схемы тела, которая определяется различным уровнем обмена веществ в разных органах.

Температура тела

• в подмышечной впадине 36,8 °C;

• на ладонных поверхностях руки 25-34 °C;

• в прямой кишке 37,2-37,5 °C;

• в ротовой полости 36,9 °C.

Самая низкая температура отмечается в пальцах нижних конечностей, a самая высокая - в печени.

Истинной температурой тела, т.е. температурой, отклонение которой от нормы приводит к включению сложных механизмов саморегуляции, считают температуру крови, a именно крови правой половины сердца; она колеблется в пределах 37-38 °C.

Локализация и свойства терморецепторов.

Выделяют три группы терморецепторов:

• поверхностные терморецепторы, расположенные в толще кожи;

• терморецепторы, локализованные в стенках кровеносных сосудов;

• терморецепторы ЦНС, расположенные в гипоталамусе, мозжечке, ретикулярной формации ствола мозга и в спинном мозге.

Кожные терморецепторы представляют собой нервные окончания. Терморецепторы подразделяют на тепловые и холодовые. Холодовые располагаются в толще кожи, на глубине около 0,17мм, тепловые рецепторы на глубине 0,3мм. Общее число точек поверхности кожи, воспринимающих холод, значительно превышает число точек, воспринимающих тепло.

Нервные центры

Поддержание температуры тела на оптимальном для метаболизма уровне осуществляется за счет регулирующего влияния ЦНС. Впервые наличие в головном мозге центра, способного изменять температуру тела, было обнаружено в 80-х годах XIX в. К. Бернаром.

Центры теплоотдачи. В области передних ядер гипоталамуса обнаружены центры теплоотдачи. Разрушение этих структур приводит к тому, что животные утрачивают способность поддерживать постоянство температуры тела в условиях высокой температуры окружающей среды. Температура их тела при этом начинает возрастать, животные переходят в состояние гипертермии, причем гипертермия может развиться даже при комнатной температуре.

Центры теплообразования. В области латерально-дорсального гипоталамуса обнаружены центры теплообразования. Их разрушение приводит к тому, что животные утрачивают способность поддерживать постоянство температуры тела в условиях пониженной температуры окружающей среды. Температура их тела в этих условиях начинает падать, и животные переходят в состояние гипотермии.

Исполнительные механизмы

При повышении температуры внутренней среды, в том числе крови, активируются соответствующие терморецепторы тканей и переднего гипоталамуса. Это приводит к активации механизмов теплоотдачи с помощью физической теплоотдачи и торможения теплопродукции. Благодаря этим процессам температура тела снижается. При снижении температуры внутренней среды за счет возбуждения соответствующих терморецепторов тканей и действия охлажденной крови на нейроны центров теплопродукции заднего гипоталамуса активируются механизмы теплопродукции и тормозятся механизмы теплоотдачи. Благодаря этому температура тела повышается.

 

Теплообразование

Теплообразование (химическая терморегуляция) обусловлена увеличением интенсивности метаболических процессов в тканях. Ее определяет ряд факторов:

• генетически детерминированные особенности субъекта: его рост, масса тела, общая величина поверхности тела, пол, активность эндокринной системы;

• характер питания: специфическое динамическое действие пищи;

• интенсивность мышечной работы: более интенсивная мышечная работа увеличивает теплообразование; существенным фактором его повышения в условиях понижения окружающей температуры является мышечная дрожь;

• окружающая температура: теплообразование увеличивается при низких и снижается при высоких температурах;

• психоэмоциональное состояние субъекта: состояние возбуждения усиливает интенсивность теплообразования и позволяет пережить низкие температуры;

• кислородное обеспечение организма: недостаток кислорода увеличивает теплообразование;

• интенсивность видимого света: как правило, в темноте теплообразование снижается;

• уровень солнечной активности и ультрафиолетовой радиации: у жителей южных стран теплообразование по сравнению с жителями северных широт снижено.

Механизмы теплообразования. При снижении температуры окружающей среды эфферентная импульсация от нейронов заднего отдела гипоталамуса распространяется на мотонейроны спинного мозга. Эти влияния приводят к сокращению скелетных мышц. При сокращений мышц возрастает гидролиз АТФ. Вследствие этого увеличивается произвольная мышечная активность. Одновременно при охлаждении возрастает так называемый терморегуляционный тонус мышц. Терморегуляционный тонус представляет своеобразную микровибрацию мышечных волокон. В результате теплопродукция возрастает на 20—45 % от исходного уровня. При более значительном охлаждении терморегуляционный тонус переходит в мышечную холодовую дрожь. Холодовая мышечная дрожь представляет собой непроизвольную ритмическую активность поверхностно расположенных мышц. В результате теплопродукция возрастает в 2—3 раза по сравнению с исходным уровнем.

Одновременно при охлаждении в скелетных мышцах, печени и буром жире активируются процессы окисления. За счет этих процессов, так называемого несократительного термогенеза, теплопродукция может возрасти в 3 раза.

Регуляция несократительного термогенеза осуществляется активацией симпатической нервной системы, гормонами щитовидной железы и мозгового слоя надпочечников. При этом в скелетных мышцах снижаются процессы окислительного фосфорилирования, в печени происходит активация окисления глюкозы, в буром жире — активация процессов липолиза.

Сосудистая реакция кожи при охлаждении. При сильном охлаждении сначала происходит рефлекторный спазм сосудов кожи, который нередко сопровождается сильным болевым ощущением. Однако затем сосуды расширяются.

Теплоотдача

Теплоотдачу (физическую терморегуляцию) определяют следующие физические процессы:

• перемещение теплого воздуха с поверхности тела путем контактной или дистантной конвекции;

• теплоизлучение (радиация);

• испарение жидкости с поверхности кожи и верхних дыхательных путей;

• выделение мочи и кала.

Физическая терморегуляция осуществляется следующими путями.

Контактная конвекция — прямой обмен тепла между двумя объектами с разной температурой, находящимися в прямом контакте друг с другом.

Дистантная конвекция — переход тепла в поток воздуха, который движется около поверхности тела и, нагреваясь, заменяется новым, более холодным.

Радиация - отдача тепла путем излучения электромагнитной энергии в виде инфракрасных лучей.

Теплоотдача зависит от объема поверхности тела. Известно, что многие животные на холоде сворачиваются в клубок, занимая меньший объем. Человек на холоде тоже «съеживается» и втягивает голову в воротник пальто. Наоборот, в тепле животные распластываются по занимаемой поверхности, стараясь занять больший объем.

Сосудистые реакции при перегревании. В основе всех физических процессов теплоотдачи у человека лежат физиологические процессы, связанные с изменением под влиянием окружающей температуры просвета поверхностных сосудов кожи. При действии высокой температуры сосуды расширяются, при действии низкой — суживаются. Эти реакции осуществляются за счет активации вегетативной нервной системы — парасимпатического отдела в первом случае и симпатического — во втором.

Потоотделение. Наиболее существенным механизмом теплоотдачи является потоотделение. С 1г пара организм теряет около 600 кал тепла. В горячих цехах при температуре до 50 °С человек теряет в сутки до 12л пота и, следовательно, выделяет до 8 тыс. ккал. С медицинской точки зрения, потоотделение имеет существенное значение для поддержания оптимального уровня температуры тела в условиях повышенной температуры окружающей среды, особенно в жарких странах.

Локальная терморегуляция

Разные отделы тела, например мошонка, обладают локальной саморегуляцией температуры. При низкой температуре мошонка за счет сокращения соответствующих мышц укорачивается, при высокой температуре — расслабляется. Такой механизм предохраняет яички от перегрева и охлаждения, оказывающих вредное влияние на сперматогенез.

Примером локальной саморегуляции температуры тела является также работа сосудистого аппарата кожи. На холоде кровеносные сосуды кожи, главным образом артериолы, суживаются. Раскрываются дополнительные артериоловенулярные анастомозы, и большее количество крови поступает в сосуды брюшной полости. Все это ведет к ограничению теплоотдачи.

В механизмах саморегуляции температуры тела участвует подкожная жировая клетчатка с малой теплопроводностью жира. Слой подкожной жировой клетчатки увеличен у жителей северных широт. В терморегуляции принимает участие расположенный в области спин под лопатками так называемый бурый жир. Этот высококалорийный жир способствует теплопродукции, например, у новорожденных и грудных детей.

Гормональная терморегуляция

В процессах саморегуляции температуры тела при низкой окружающей температуре преимущественно участвуют соматотропный, тиреотропный гормоны гипофиза, гормоны щитовидной железы и адреналин, которые усиливают окислительные процессы в тканях, в частности в мышцах, увеличивают теплопродукцию, суживают кожные сосуды, уменьшая тем самым теплоотдачу.

В процессах саморегуляции в условиях повышенной температуры окружающей среды снижается секреция тиреотропного гормона гипофиза. В этом случае адреналин, способствует расширению артериол кожи, участвуя, таким образом, и в процессах теплоотдачи.