Влияние на здоровье температуры окружающей среды и температуры самого организма

 

Источники тепла для организма человека: внешние и внутренние. Различают температуру внутренней среды организма и температуру кожных покровов. Температура внутренних органов различна и зависит от интенсивности протекающих в них биохимических процессов. Самую высокую температуру имеет печень (38⁰С). Температура внутренних органов в целом значительно выше, чем кожного покрова - в прямой кишке она на 0,3-0,4⁰С выше, чем в подмышечной впадине. Температура кожи человека неодинакова на разных ее участках: выше в подмышечной впадине, несколько ниже на коже шеи, лица, туловища, еще ниже на коже кистей рук и стоп (28,5⁰С и 30⁰С) и самая низкая на коже пальцев ног (24,4⁰С).

У человека температура тела в подмышечной впадине колеблется в пределах 36,6-36,7⁰С, причем у некоторых здоровых людей она может быть несколько ниже 36⁰ или немного выше 37⁰. Температура тела зависит от температуры окружающего воздуха, его влажности, скорости движения, интенсивности мышечной работы, одежды, чистоты и влажности кожи.

Температура тела человека колеблется в течение дня: разница межу утренней и вечерней температурой тела в среднем 0,3-0,5⁰, причем утренняя ниже вечерней.

Причины повышения и понижения температуры организма. Температура тела является одним из важнейших показателей состояния организма. Повышение температуры на 1-2⁰ часто служит признаком патологии.

Длительное повышение температуры тела связано с изменением терморегуляции, вызываемым образованием в организме специфических веществ - пирогенов, которые изменяют пределы нормальной установки температуры тела центрами терморегуляции. Пирогены появляются при действии на организм патогенных бактерий, вирусов, эндотоксинов. Возникающие под действием пирогенов повышение температуры (лихорадочное состояние) является выработанной в процессе эволюции адаптивной реакцией организма, которая приводит к накоплению дополнительного тепла, стимулирует обменные процессы и в большинстве случаев способствует борьбе организма с патогенными факторами. Местные повышения температуры могут происходить при локальных воспалительных процессах, развитии опухолей. Повышение температуры отдельных участков тела наблюдается при заболеваниях сосудов, приводящих к уменьшению местного кровотока.

Несмотря на колебания температуры окружающей среды, температура тела человека почти постоянна. Обеспечивают это постоянство физиологические процессы терморегуляции. Поддерживая с помощью терморегуляции температура оптимальна для реакций обмена веществ и энергии. В организме человека непрерывно происходит выработка тепла и отдача ею во внешнюю среду. При этом энергия всегда расходуется для какой-нибудь работы, и выработка тепла является следствием химических реакции, которые обеспечивают работу. Наиболее интенсивно тепло образуется при работе мышц, печени и почек. В покое у человека 70% тепла вырабатывается внутренними органами, а 30% - за счет мышц, волокна которых даже в период полного покоя незаметно и очень слабо, но постоянно сокращаются. При физической работе образование тепла возрастает в несколько раз, и доля мышечной работы в этом процессе становится определяющей. Организм теряет тепло, главным образом через кожу, в меньшей степени при дыхании, мочеиспускании и дефекации.

Терморегуляция осуществляется за счет усиления (ослабления) теплообразования либо изменения интенсивности теплоотдачи. Выработка тепла зависит главным образом от интенсивности работы мышц (в покое на холоде появляется мышечная дрожь, за счет которой теплопродукция может увеличиваться в три раза). Отдача тепла организмом происходит путем теплоизлучения, теплопроведения (при соприкосновении с окружающими предметами), испарения воды с кожи легкими.

Необходимый баланс между образованием тепла и его отдачей поддерживается с помощью центральной нервной системы. Информация о температуре тела поступает к ней от периферических и центральных терморецепторов, одни из которых воспринимают повышение температуры, другие - ее понижение. Периферические рецепторы расположены в коже и реагируют на изменение ее температуры, связанное в основном с изменением температуры окружающей среды. Центральные рецепторы расположены в различных областях головного и спинного мозга и реагируют на изменение температуры внутренней среды, в частности крови, омывающей нервные центры.

Большую роль в процессе терморегуляции играет эндокринная система. Гомоны щитовидной железы повышают интенсивность обменных процессов и, следовательно, теплообразование. Гормоны надпочечников усиливают окислительные процессы, суживают кожные сосуды, уменьшая теплоотдачу.

Лихорадка. Лихорадка - реакция организма на вредные (пирогенные) агенты, выражающаяся в повышении температуры тела и имеющая защитно-приспособительное значение. Пирогены - преимущественно вещества белковой природы (микробы, их яды и другие чужеродные белки, в т.ч. сыворотки, вакцины) и более простые вещества. Пирогены могут образовываться и в самом организме, продукты распада тканей при травме, ожоге, при обширных кровоизлияниях. Они влияют на возбудимость центров терморегуляции, в результате чего теплопродукция увеличивается, а теплоотдача уменьшается; при этом тепло накапливается, что и приводит к повышению температуры тела. Это стимулирует защитные силы организма. Нередко лихорадка губительно действует на возбудителей болезни. Все это позволяет оценить лихорадку как реакцию, полезную для организма. Но в некоторых случаях лихорадка может неблагоприятно влиять на нервную систему, вызвать бред, галлюцинации.

Лихорадка может сопровождать как инфекционные, так и неинфекционные болезни. В развитии лихорадочной реакции различают три стадии: подъема температуры, относительного ее постоянства на повышенном уровне и падения температуры. На первой стадии повышается теплообразование, преимущественно в мышцах (озноб), и понижается теплоотдача за счет спазма сосудов кожи и резкого уменьшения потоотделения. На второй стадии теплоотдача усиливается и уравновешивает повышенное теплообразование, что и прекращает дальнейший подъем температуры тела, удерживая ее на уровне, который был в конце первой стадии. На третьей стадии теплоотдача резко усиливается, превышая теплопродукцию. Это приводит к снижению температуры. Это снижение может быть резким, происходить в течение нескольких часов или даже минут - критическое падение температуры. При этом резко расширяются сосуды кожи, иногда следствием этого может быть значительное падение артериального давления.

По степени подъема температуры тела различают лихорадку субфебрильную (не выше 38⁰), умеренную или фебрильную (в пределах 38-39⁰), высокую или пиретическую (39-41⁰), гиперпиретическую или чрезмерную (выше 41⁰).

Адаптация организма к температуре окружающей среды. Каждый организм живет, развивается и эффективно размножается только в определенном интервале температур окружающей среды. На температурной шкале, таким образом, можно указать две точки, которые определяют зону жизни данного вида, называемую зоной температурной толерантности, и зону летальных температур, находящуюся вне зоны толерантности. Точки, ограничивающие зону температурной толерантности, называются критическими. Их определяют на основе данных о смертности особей на границе зоны толерантности. В границах зоны температурной толерантности и за ее пределами существует ряд характерных проявлений или реакций организма. Центр зоны толерантности составляет тепловой оптимум, в границах которого все процессы жизнедеятельности протекают наиболее экономично. В полосе высоких температур наступает явление температурного оцепенения. Дальнейшее повышение температуры приводит к перегреву организма и его гибели. При температурах ниже оптимальной организм вступает в неблагоприятную зону, где происходит оцепенение от холода. Дальнейшее понижение температуры, в особенности переход через 0⁰, вызывает с начала переохлаждение жидкостей тела, после чего в зависимости от степени концентрации солей в этих жидкостях организм достигает точки критической температуры. В этой точке начинается замерзание жидкостей тела, причем температура организма с начала ненадолго повышается, после чего происходит медленное замерзание жидкостей тела, и организм переходит в состояние анабиоза. Полное замерзание жидкостей тела приводит к смерти. Летальное действие низких температур зависит от стадии развития организма.

У человека нормальная жизнедеятельность возможна в диапазоне всего в несколько градусов: понижение температуры тела ниже 36⁰С и повышение выше 40-41⁰С опасно и может иметь тяжелые последствия для организма (замерзание, тепловой удар).

Ощущение температуры окружающей среды зависит от температуры кожи, которая при температуре окружения 32-35⁰С не чувствует ни переохлаждения, ни перегрева. Восприятия температурных условий среды связано с суточным ритмом метаболизма человека и сопутствующими условиями. Зона температурного комфорта для человека составляет 17-27⁰С. Субъективное ощущение климатического комфорта связано с уровнем активности человека, температурой излучения, одеждой, температурой и относительной влажностью воздуха, а также скоростью ветра. В квартирах, где движение воздуха не имеет большой значимостью, условия теплообмена и самочувствие человека определяются температурными условиями и влажностью. Высокая влажность воздуха компенсирует более низкую температуру.

Температура окружающей среды, влияя на организм через рецепторы поверхности тела, изменяет направленность многих физиологических механизмов организма. Понижение температуры сопровождается повышением возбудимости нервной системы, а также усилением секреции гормонов надпочечников. Увеличивается уровень основного обмена. Общая и местная гипотермия вызывает ознобление кожи и слизистых оболочек, воспаление стенок сосудов и нервных стволов. Охлаждение при потении, резкие перепады температур и глубокое охлаждение внутренних органов приводят к простудным заболеваниям.

Влияние низких температур на человека усиливается под действием ветра. Совместному действию ветра и холода особенно подвержены руки и ноги, которые часто бывают открыты даже в условиях суровой зимы. Из трех частей лица: лба, щек и носа - самым чувствительным является лоб, который в нормальных условиях - одна из самых теплых областей поверхности тела.

Приспособление к холоду у человека обеспечивается различными способами. Критическая температура для европейца без одежды заключена в границах от 27⁰ до 29⁰С. При снижении температуры ниже критической европеец реагирует повышением обмена веществ. Однако коренные жители Австралии, особенно в ее центральной и южной частях, ночью спят, не укрывая тела. При ночном переохлаждении у спящих аборигенов наступает изоляционная гипотермия. Она заключается в охлаждении поверхности тела на несколько градусов без метаболических реакций, что приводит к уменьшению потерь тепла. Такая адаптация, однако, отсутствует у эскимосов, живущих в самых холодных арктических районах. Им присущи метаболические адаптации европейского типа. Это связано с характером одежды, которая идеально предохраняет их тело от температуры окружения, достигающей - 50⁰С.

Таким образом, у человека при адаптации к холоду перестраиваются различные виды обмена веществ, сохраняются гипертрофированными надпочечники. Уплотняется поверхностный слой открытых участков кожи, увеличивается жировая прослойка, в охлажденных местах откладывается бурый жир. В реакции приспособления к холоду вовлекаются все физиологические системы организма. Повышается общий обмен веществ, усиливается функция щитовидной железы, кровообращения мозга, сердечной мышцы, печени, увеличивается количество катехоламинов. Это усиление метаболических реакций создает резерв существования организма при низких температурах.

При повышении температуры основной обмен у человека снижается. Первыми реагируют дыхательная и сердечно-сосудистая системы. Значительное повышение температуры вызывает расширение периферических кровеносных сосудов, учащение пульса и дыхания, увеличение минутного объема крови и снижение артериального давления. Кровоток в мышцах и во внутренних органах уменьшается. Также падает возбудимость нервной системы.

Сопротивляемость человека воздействию тепла значительно выше, чем воздействию холода, что обусловлено выделением пота. Этот процесс может удалять из тела человека энергию, в 14 раз превышающую величину ее производства при метаболизме в состоянии покоя. Таким образом, эффективность терморегуляции посредством выделения пота огромна.

При внезапном повышении температуры окружения человеческий организм реагирует расслаблением и невозможностью выполнения заданий, нормально осуществляемых при несколько более низких температурах. Появляется желание освободиться от одежды, сильная потливость и повышенная раздражительность. Приспособление к повышенной температуре длится, как правило, несколько дней и состоит в повышении температуры тела, замедлении ритма сердечной деятельности и возрастании потоотделения.

Если температура внешней среды достигает 27-38⁰С (температура крови), теплоотдача осуществляется главным образом за счет потения. В случае его затруднения при высокой влажности окружающей среды происходит перегревание организма. Это сопровождается повышением температуры тела, нарушением вводно-солевого обмена и витаминного равновесия. Происходит образование недоокисленных продуктов обмена веществ. Начинается сгущение крови. При перегревании могут иметь место нарушения кровообращения и дыхания. Вначале имеет место повышение, а затем падение артериального давления. При многократно повторяющемся действии высоких температур происходит повышение толерантности к тепловым факторам. Изменение температуры окружающей среды в сторону от зоны температурного комфорта при срыве адаптацией сопровождается нарушением процессов саморегуляции и возникновением патологических реакций.

Основной формой защиты организма от перегрева является прохладная одежда - легкая, хорошо вентилируемая, длинная, со складками. Она сокращает на половину поглощение энергии излучения, а потери воды - до 2/3.

Тепловой удар. Тепловой удар - болезненное состояние, возникающее в результате общего перегревания организма при длительном воздействии высокой температур окружающей среды. Он возникает при перегревании и чрезмерном потении организма, в результате чего теряется большое количество жидкости, кровь сгущается, нарушается равновесие солей в организме. Это приводит к кислородному голоданию тканей, головного мозга. Первые признаки теплового удара: вялость, разбитость, тошнота, головная боль, головокружение. При дальнейшем перегревании температура тела повышается до 38-40⁰С, появляется рвота, может наступить обморок иногда судороги.

До прибытия врача пострадавшего укладывают в тени или хорошо проветриваемом помещении. К голове, а также на область крупных сосудов (боковые поверхности шеи, подмышки, паховые области) прикладывают пузыри со льдом или холодной водой. Полезно обернуть больного мокрой простыней - испарение воды из нее несколько снизит температуру. Очень важен правильный питьевой режим. Одежда должна быть легкой, пропускающей воздух, голову нужно покрывать.

Замерзание. Замерзание развивается вследствие общего переохлаждения организма при длительном пребывании на холоде, особенно в сырую ветреную погоду. Замерзанию часто сопутствует отморожение.

При замерзании вначале возникает мышечная дрожь, учащаются дыхание и пульс, кожные покровы бледны. В дальнейшем температура тела значительно снижается, развивается сонливость. Ритм сердечных сокращений замедляется, артериальное давление падает, дыхание становится поверхностным и редким, пострадавший теряет сознание. В этот период может наступить смерть. Пострадавшего следует немедленно любым способом согреть. Совершенно недопустимо растирание снегом.

Криотерапия. Криотерапия (греч kryos холод + the rapeia лечение) - применение низких температур для охлаждения тканей, органов или всего организма с целью лечебного воздействия при патологических процессах. Она включает снижение температуры человеческого тела при помощи общего или локального охлаждения с целью снижения реактивности организма и его метаболических потребностей при экстремальных воздействиях (черепно-мозговая травма), разрушении патологических очагов на поверхности человеческого тела и в глубине органов и тканей с помощью локального замораживания.

 

 

Лекция №17

Излучение и здоровье

Излучение как источник энергии. Единицы излучения. Излучение доходит до Земли от Солнца и других небесных тел, а также исходит от поверхности Земли и находящихся в ней водных масс, организмов и прочих предметов. Источником излучения является любое тело, имеющее температуру выше абсолютного нуля.

Излучение - один из основных путей передачи энергии. Излучение Солнца имеет важнейшее значение для происходящих на поверхности Земли физических, химических и биологических процессов. Из этого источника Земля получает около 99% энергии. Причем общее количество энергии составляет лишь около 4×10^-9 от суммарной энергии, излучаемой Солнцем.

Излучение, имеющееся в среде, различается в соответствии с длиной волны и связанной с ней энергией. Самая важная для существования жизни на Земле часть излучения содержится в той части спектра излучения Солнца, которая используется в процессе фотосинтеза. Некоторые другие части спектра могут быть использованы только в качестве источников тепловой энергии. Части спектра, с высоким содержанием энергии, как например, ультрафиолетовое излучение, пригодны только для специальных видов синтеза, например витаминов. Однако, излучение, несущее с собой большие порции энергии (ионизирующие и ультрафиолетовое), можно характеризовать как опасное для жизни. Его энергия зачастую вызывает разложение органических соединений, особенно высокомолекулярных. Как качество, так и количество излучения оказывают сильное влияние на характер протекания биологических процессов.

При исследованиях излучения в окружающей среде используют абсолютные и относительные показатели. Абсолютные величины характеризуют прежде всего количество энергии, достигающей исследуемой системы вместе с излучением. В принятой системе единиц СИ для испарения энергии применяют две единицы. Для больших количеств энергии используют джоуль (Дж), для малых - эрг. Между этими единицами существует зависимость: 1 Дж = 10⁷эрг. Традиционно используются также калории (кал): 1 кал» 4,19 Дж.

При определении интенсивности излучения видимого спектра, который в разговорной речи называют светом, применяют систему условных единиц, основу которых составляет сила света, излучаемого эталонным источником (кандела). Интенсивность светового потока, приходящаяся на единицу поверхности (освещенность), выражается в люксах (лк): 1 лк = 1 лм × м^-2. Для определения количества энергии, заключенной в потоке света, определенной мощности, используют в качестве единицы люмен – секунду (лм.с).

Виды излучения и влияние их на организм человека. Выделяют три типа излучения: электромагнитное, корпускулярное, волновое движение среды. Электромагнитное излучение - это электромагнитные волны, испускаемые заряженными частицами, атомами, молекулами, антеннами и другими излучающими системами. В зависимости от длины волны (частоты колебания) и источников излучения различают рентгеновское излучение, гамма-излучение, оптическое излучение: инфракрасное излучение, свет, ультрафиолетовое излучение, радиоизлучение. Диапазон электромагнитных волн находится в пределах от 10^-13м до 10^-1м и более. Источниками гамма-излучения являются возбужденные атомные ядра. Рентгеновские лучи возникают в результате торможения ускоренных электронов, а также при переходах внешних электронов на свободные уровни во внутренних оболочках тяжелых атомов. Излучения в оптическом диапазоне волн происходят в результате процессов электронного возбуждения, колебательных и вращательных движений молекул. Излучения радиоволн возникают при движении переменных электрических токов по проводникам излучающих систем (антенн).

Корпускулярное излучение представляет собой поток атомных частиц: электронов, позитронов, протонов, нейтронов, альфа-частиц, сопровождающих естественный и искусственный распад ядер. Волновое излучение происходит в результате механического движения какого-либо объекта, вызывающего последовательное сжатие или разрежение среды (ультразвук, инфразвук).

Солнечное излучение является мощным оздоровительным и профилактическим фактором. Вся совокупность биохимических, физиологических реакций, протекающих при участии энергии света, носит название фотобиологических процессов. Фотобиологические процессы в зависимости от их функциональной роли разделяют на три группы. Первая группа обеспечивает синтез биологически важных соединений. Ко второй группе относятся фотобиологические процессы, служащие для получения информации и позволяющие ориентироваться в окружающей обстановке (зрении). Третья группа - процессы, сопровождающиеся вредными для организма последствиями (разрушение белков, витаминов, ферментов, появление вредных мутаций).

Наиболее активной в биологическом отношении является ультрафиолетовая часть солнечного спектра. УФ-лучи, попадая на кожу вызывают местные изменения клеточных и тканевых белков, а также воздействуют на рецепторы кожи, рефлекторным путем влияют на весь организм. Являясь неспецифическим стимулятором физиологических функций, эти лучи оказывают благоприятное влияние на белковый, жировой, углеводный, минеральный обмены, иммунную систему организма, что проявляется в общеоздоровительном, тонизирующем и профилактическом действии солнечного излучения на организм. Кроме общебиологического влияния на все системы и органы, УФ-излучение оказывает специфическое действие, свойственное определенному диапазону волн. Так, УФ-излучение с диапазоном волн от 400 до 320 нм вызывает эритемно-загарное действие; с диапазоном волн от 320 до 275 нм - антирахитический и слабобактерицидный эффекты; коротковолновое УФ-излучение с длиной волн от 275 до 180 нм оказывает повреждающее действие на биологическую ткань. Чрезмерное солнечное облучение приводит к развитию выраженной эритемы с отеком кожи и ухудшением состояния здоровья. Повышается частота возникновения рака кожи у лиц, постоянно подвергающихся избыточному солнечному облучению.

ИК-излучение оказывает на организм тепловое воздействие, которое определяется степенью поглощения лучей в толще кожи (ожог). Видимый свет оказывает специфическое воздействие на зрительный анализатор, а также на функциональное состояние центральной нервной системы, а через нее на все органы и системы организма.

Организм реагирует не только на степень освещенности, но и на цветовую гамму солнечного света. Возможность оценки длины световой волны, проявляющаяся в способности к цветоощущению, играет существенную роль в жизни человека, оказывая влияние на эмоциональную сферу и деятельность различных систем организма. Красный цвет вызывает ощущение тепла, действует возбуждающе на психику, усиливает эмоции, но быстро утомляет, приводит к напряжению мышц, повышению артериального давления, учащению дыхания. Оранжевый цвет вызывает чувство веселья и благополучия, способствует пищеварению. Желтый цвет создает хорошее, приподнятое настроение, стимулирует зрение и нервную систему. Зеленый цвет действует успокаивающе, полезен при бессоннице, переутомлении, понижает артериальное давление, общий тонус организма. Голубой цвет вызывает ощущение прохлады и действует на нервную систему успокаивающе, причем сильнее зеленого, больше, чем зеленый цвет, понижает артериальное давление и тонус мышц. Фиолетовый цвет расслабляет психику.

Использование различных видов излучения в медицине. В естественных условиях организм человека постоянно подвергается действию различных излучений. Следовательно, знание действия излучения различного происхождения на организм человека дает возможность использования его как для лечения ряда заболеваний (лучевая терапия), так и для разработки профилактических мероприятий. Так, излучения в звуковом диапазоне широко применяются при клинических исследованиях слуховой чувствительности, при определении физического состояния различных органов.

Рентгеновские лучи обладают свойством проникать сквозь непрозрачные в видимом свете тела и давать изображение на фотоимульсии. Поэтому рентгеновские лучи используются для различных диагностических целей.

При введении изотопов, испускающих гамма-излучение, в ряде случаев удается изучать патологические изменения в органах и тканях.

Видимое излучение широко используется в медицине при микроскопических исследованиях, при исследовании носоглотки, бронхов, желудочно-кишечного тракта, мочевыводящих путей.

Солнечное излучение, содержащее видимые, ультрафиолетовые и тепловые лучи широко используется в лечебных и профилактических целях (гелиотерапия, инсоляция).

Лазерное излучение, обладающее высокой направленностью и плотностью энергии излучения применяется в диагностике и для хирургического лечения.

Действие радиоволн на биологические ткани связано с тепловым эффектом, то их используют в физиотерапии (УВЧ-терапия).

 

 

Лекция №18