Использование химической энергии в организме называют энергетическим обменом.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН

 

Все процессы, происходящие в организме, можно разбить на 3 группы: пластические, энергетические, информационные.

Использование химической энергии в организме называют энергетическим обменом.

В процессе обмена веществ постоянно происходит превращение энергии: потенциальная энергия сложных органических соединений, поступивших с пищей, превращается в тепловую, механическую и электрическую.

За счет освобождающейся в организме энергии поддерживается определенная постоянная температура тела и совершается внешняя работа. Наибольшее количество энергии в организме расходуется на процесс движения, а также сердечную деятельность дыхание, перистальтику кишечника и др.

Часть заключенной в питательных веществах химической энергии преобразуется в другие биологически полезные формы - электрическую, осмотическую, механическую. Основная часть энергии выделяется в виде тепла.

В основе процессов обмена энергии лежат законы термодинамики - взаимных превращений различных видов энергии при переходах ее от одних тел к другим в форме теплоты или работы. С точки зрения термодинамики живые организмы относятся к открытым стационарнымнеравновесным системам. Это означает, что во-первых, они обмениваются с окружающей средой веществом и энергией.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГОЗАТРАТ ОРГАНИЗМА.

Вся энергия, выделяемая при распаде питательных веществ до конечных продуктов зависит только от состояния исходного вещества и конечных продуктов и не зависит от того, через какие промежуточные стадии или пути обмена идет их распад.

Когда физическая работа не совершается, вся химическая энергия переходит в тепло, что дает возможность использовать теплопродукцию в качестве показателя интенсивности энергетического обмена.

Количество тепла, выделяемого или поглощаемого в ходе различных физических и химических процессов, рассчитывают методами прямой и непрямой калориметрии.

В физиологии и медицине калориметрия используется для изучения тепловых эффектов в покое, при различных видах деятельности и при заболеваниях.

Прямая калориметрия.

Прямая калориметрия основана на непосредственном и полном учете количества выделенного организмом тепла. Измерения проводят в специальных камерах — биокалориметрах, хорошо герметизированных и теплоизолированных от окружающей среды. Для расчета количества выделенного тепла учитывают разность температур поступающей в камеру и оттекающей от нее воды.

Непрямая калориметрия.

Для расчета энергообразования у человека применяют метод непрямой калориметрии. Метод основан на определении количества потребленного кислорода и выделенной двуокиси углерода за определенный отрезок времени (полный газовый анализ) или в условиях относительного покоя — только количества поглощенного кислорода (неполный газовый анализ) с последующим расчетом теплопродукции.

Полный газовый анализ.

В настоящее время полный газовый анализ проводят открытым респираторным методом Дуглас а— X олдейна. Метод основан на сборе выдыхаемого воздуха в специальный приемник (воздухонепроницаемый мешок) с последующим определением общего его количества и содержания в нем кислорода и двуокиси углерода при помощи газоанализаторов.

Схема определения энергетических затрат.

1. Зная содержание газов в атмосферном воздухе, можно вычислить, насколько уменьшилось содержание кислорода и насколько увеличилось содержание двуокиси углерода в выдыхаемом воздухе, а затем на основании этих данных определить дыхательный коэффициент.

Дыхательный коэффициент. Отношение объема выделенной двуокиси углерода к объему поглощенного кислорода называется дыхательным коэффициентом.                                                                                 

ДК = С0₂ (л) / 0₂ (л)

Для углеводов: ДК =1            Для жиров: ДК = 0,7        Для белков: ДК = 0,80

При смешанной пище дыхательный коэффициент составляет 0,8 - 0,9.

2. Определенному дыхательному коэффициенту соответствует определенный калорический эквивалент кислорода, т.е. количество тепла, которое освобождается при полном окислении 1 г питательного вещества (до конечных продуктов) в присутствии 1 л кислорода.

3.Найденный калорический эквивалент кислорода умножают на количество потребленного кислорода и находят количество энергии необходимое для выполнения определенного вида деятельности.

ОСНОВНОЙ ОБМЕН

Даже в условиях полного покоя человек расходует некоторое количество энергии. В организме непрерывно тратится энергия на физиологические процессы, которые не останавливаются ни на минуту.

Основной обмен это минимальное количество энергии, необходимое для обеспечения нормальной жизнедеятельности в условиях относительного физи­ческого и психического покоя. Эта энергия расходуется на процессы клеточ­ного метаболизма, кровообращение, дыхание, выделение, поддержание температуры тела, функционирование жизненно важных нервных центров мозга, постоянную секрецию эндокринных желез. Печень потребляет 27% энергии основного обмена, мозг — 19%, мышцы — 18%, почки — 10%, сердце — 7%, все остальные органы и ткани — 19%. Любая работа — физическая или умственная, а также прием пищи, колебания температуры окружающей среды и другие внешние и внутренние факторы, изменяющие уровень обменных процессов, влекут за собой увеличение энергозатрат. Основной обмен определяют в строго контролируемых, искусственно создаваемых условиях: утром, натощак (через 12—14 ч после последнего приема пищи), в положении лежа на спине, при полном расслаблении мышц, в состоянии спокойного бодрствования, в условиях температурного комфорта (18—20 °С).

Факторы, которые могут влиять на интенсивность обмена веществ у человека:

1. Интенсивность процессов обмена подвергается суточным колебаниям. Она возрастает утром и снижается в ночной период.

2. В условиях физической и умственной нагрузки интенсивность обменных процессов возрастает. Это связано с увеличением числа мышечных клеток участвующих в работе. При умственной работе происходит рефлекторное увеличение мышечного тонуса.

3. Потребление питательных веществ. Увеличение интенсивности обмена веществ после принятия пищи может продолжаться в течении 12 ч, а после потребления белка этот период может достигать 18 ч. Повышение энергообмена начинается через 1-2 часа, достигает максимума через 3 ч и продолжается в течении 7-8 ч после приема пищи.

4. Температура «комфорта» (18-20^о) не вызывающей ощущения холода и жары.

Величину основного обмена для мужчины среднего возраста (35 лет), среднего роста (165 см), средней массы (70 кг) составляет 4,19 кДж на 1 кг массы тела в час или 7117 кДж в сутки у женщин на 10% ниже.

Регуляция обмена энергии

Уровень энергетического обмена находится в тесной зависимости от физической активности, эмоционального напряжения, характера питания, степени напряженности терморегуляции и др. факторов. Нейрогуморальные механизмы Получены многочисленные факторы, свидетельствующие об условно-рефлекторном изменении потребления кислорода и энергообмена. Так, мышечная деятельность является одним из факторов. У спортсменов в предстартовой ситуации увеличивается потребление кислорода и энергообмен, что доказывает влияние коры головного мозга на эти процессы. Особая роль отводится гипоталамической области, в которой формируются регуляторные влияния, которые реализуются через вегетативные центры и затем гуморальное звено за счет увеличения секреции эндокринных желез.

ТЕМПЕРАТУРА

Температура тела человека и высших животных поддерживается на относительно постоянном уровне, несмотря на колебания температуры внешней среды. Снижение температуры окружающей среды ниже (О^о С) может приводить к разрушению клеточных структур (кристаллики льда внутри клетки –гемолиз эритроцитов). При температуре тела выше 45^о С происходит денатурация белков. Так как белки ответственны за все регуляторные функции живых организмов, поэтому их структурная и функциональная целостность (сохранность) жизненно необходима для организма.

Изменение температуры тела влияет на метаболические процессы, может нарушать деятельность ферментов, энергический обмен, а также пластические процессы. (с увеличением температуры увеличивается диссоциация оксигемоглобина, усиливается фагоцитоз, усиливается устойчивость организмов к действию неблагоприятных факторов и наоборот)

Зависимость скорости химических реакций от температуры выражается законом Вант-Гоффа-Аррениуса, согласно которого при повышении или понижении температур ткани на 10^о С происходит соответственно повышение или понижение скорости химических процессов в 2-3 раза.

При рассмотрении зависимости скорости биологических реакций от температуры установлены 3-и точки:

1) температурный оптимум – скорость биологических процессов с возрастанием температуры до определенного уровня;

2) дальнейшее повышение температуры сопровождается замедлением реакции (может возникнуть денатурация белка) – это температурный максимум;

3) понижение температуры – температурный минимум

Фоновый термогенез

Главным источником теплоты в организме являются его глубокие структуры, затем тепловая энергия распространяется к периферии ( внутренний поток тепла), откуда часть ее отдается в окружающую среду ( внешний поток ).

В термонейтральных условиях 70% теплопродукции организма приходится на долю мозга и внутренних органов (8% от массы тела).Наиболее интенсивно теплообразование в мышцах при их сокращении. Если человек лежит неподвижно, то при напряжении мышц теплообразование повышается на 10%. При небольшой двигательной активности теплообразование увеличивается на 50 – 80%.При тяжелой работе теплообразование возрастает на 400 – 500%. Прошедшие геологические эпохи характеризовались сложной динамикой изменений температуры среды. Это определило сложность и многообразие приспособительных механизмов к ним и позволило животному миру выжить в диапазоне температур от –70⁰С до +85⁰С.

Температура тела человека

и ее суточные колебания.

Температура тела человека зависит:

1) от процессов теплообразования и теплоотдачи;

2) от факторов внешней среды;

Поведенческой активности.

Нормальная температура тела здорового человека претерпевает периодические колебания в пределах 0,5-0,7^о С от минимума в утренние часы (3 – 4 ч утра) и до максимума в вечерние часы (16- 18 часов вечера).

Это связано с циркадным (околосуточным ритмом) колебаний функциональной активности человека, связанной со сменой дня и ночи. Нормальный суточный ритм колебаний температуры закреплен генетической и индивидуально приобретенной биологической памятью в центральных терморегулирующих структурах. (если человек пересекает часовые пояса, меридианы, то требуется 1-2 недели, чтобы температурный ритм перестроился; у рабочих в ночное время)

С суточным ритмом колебания температура могут изменяться и ряд других показателей (ЧСС, АД, газообмен и др.). На ритм суточных температур накладываются и другие ритмы н-р менструальный. Тепло, которое образуется в организме, отдается в окружающее пространство. Поверхностные слои тела имеют меньше температуру по сравнению с более глубокими.

Тепло человека представляет 3-х мерную систему.  Выделяют «сердечник» или «ядро» наиболее глубокие слои – температура выше, чем снаружи. В конечностях различают радиальный температурный градиент, продольный (осевой) температурный градиент. «Ядро» и «оболочка» - чисто физиологические понятия.

 

При нагревании организма возможно такое его тепловое состояние, когда всеорганы и ткани (за исключением кожи) могут быть отнесены к «ядру». При сильном охлаждении «ядро» составляют лишь мозг и внутренние органы

Наиболее точно о температуре «ядра» можно судить, измеряя температуру в нижней трети пищевода- вблизи сердца.

При мышечной работе температура тела часто повышается на несколько градусов вследствие усиленной теплопродукции.

Температура тела зависит от факторов внешней среды. При понижении температуры окружающей среды граница ядра сдвигается внутрь.

Температурный градиент для головного мозга равен 1⁰С. В самом ядре имеется температурный градиент от 0,2-1,2⁰С.

Таким образом, мозг внутренние органы грудной полости, брюшной и тазовых полостей составляют «ядро тела», на их долю приходится около 70 % всей теплопродукции. Кожа, подкожная клетчатка, поверхностные мышцы являются его «оболочкой».

Тепловой гомеостаз – определяют как способность к поддержанию на постоянном и высоком уровне температуры внутренних органов, т.е. «ядра» тела от 36⁰ до 41⁰С у гомойотермных.

Температура оболочки может колебаться в пределах до 10⁰С и более. Температура ядра меняется не более чем на 2⁰С. Определение для кожи средневзвешенной температуры от 31⁰ до 34⁰С.

Таким образом, тепловой гомеостаз рассматривается лишь по отношению к «ядру тела».

Температура различных органов различна:

Изотерма температуры равна 37⁰С. Глубокие слои бедра – 35 ⁰С. Икроножная мышца – 33⁰С. В центре стопы 27⁰-28⁰С.

Печень – расположенная глубоко внутри тела и дающая большую теплопродукцию имеет постоянную температуру (37,8⁰-38⁰С). По сравнению с кожей (29,5⁰-33,5⁰С), которая зависит от окружающей среды. Изотермия присуща внутренним органам и головному мозгу (на 1⁰-2⁰С). Температура туловища и головы (33⁰-34⁰С), в тканях является определенная температура крови (37^о), которая обеспечивает функциональный и клеточный метаболизм.

Температура органов и тканей, как и всего организма в целом зависит от интенсивности образования тепла и от величины теплопотерь.

 Источником теплопродукции служат катаболические процессы. Теплообразование – происходит вследствие экзотермических реакций совершающихся непрерывно. Эти реакции протекают во всех органах и тканях неодинаково интенсивно. В тканях и органах производящих активную работу в мышечной ткани, печени, почках, выделяется большое количество тепла, чем менее активных – соединительной ткани, хрящах и костях. При двигательной активности – 50-80% теплообразования, а при тяжелой – 400-500%. На холоде теплообразование повышается на 10%.

Потеря тепла органом и тканями зависит в большей степени от их места расположения: н-р поверхностно расположенные органы – кожа, скелетные мышцы отдают больше тепла и охлаждаются сильнее, чем внутренние органы более защищенные от охлаждения. 

В комфортных (термонейтральных) условиях тепловой баланс не нуждается в коррекции специальными механизмами терморегуляции.

Зона комфорта при обычной легкой одежде 18 – 20С, для обнаженного человека – 28С.Температура комфорта также зависит от температуры среды, ее теплопроводности, влажности воздуха, конвективных потоков.

Значительные температурные колебания наблюдаются при мышечной нагрузке. У человека интенсивная мышечная работа приводит к повышению температуры мозга на 0,4—0,6°С, а температуры сокращающихся мышц — на 7 °С.

При переходе человека в помещение, температура в котором около 30 °С, температура кожи пальцев ног быстро повышается до 35,5 °С. При купании человека в холодной воде температура стопы падает до 16 °С без каких-либо неприятных ощущений. Водная среда в 20 раз теплопроводнее, чем воздушная. В проточной воде (высокая конвективность) охлаждающее или нагревающее действие на организм в 50 – 100 раз больше, чем в воздухе.

Приведенные цифры температуры в разных точках тела человека условны, так как у разных индивидуумов температурная карта тела различна и, что особенно важно, индивидуальна.

Таким образом, температура ядра проецируется на поверхность кожи, а ее распределение специфично отражает температуру внутренних органов.

Индивидуальные особенности температурной схемы тела:

•    здоровый человек имеет относительно постоянную температурную схему тела;

• особенности температурной схемы генетически детерминированы, в первую очередь индивидуальной интенсивностью метаболических процессов;

• индивидуальные особенности температурной схемы тела определяются влияниями гуморальных (гормональных) факторов и тонусом вегетативной нервной системы;

• температурная схема тела совершенствуется в процессе воспитания, определяется образом жизни и особенно закаливанием. Вместе с тем она динамична в известных пределах, зависит от особенностей профессии, экологических условий, характера и других факторов.

Температура тела человека зависит:

3) от процессов теплообразования и теплоотдачи;

4) от факторов внешней среды;

Поведенческой активности.

Температура тела человека характеризуется циркадианными (околосуточными) биоритмами с относительно небольшими акрофазами (пики максимумов и минимумов) — в пределах 0,5–0,7 Со. Максимальных значений температура тела достигает в 16–18 ч, минимальная температура регистрируется в 3–4 ч (впервые эта закономерность была подмечена в 1736 г. Де Кортером).

 

Нормальный суточный ритм колебаний температуры закреплен генетической и индивидуально приобретенной биологической памятью в центральных терморегулирующих структурах (если человек пересекает часовые пояса, меридианы, то требуется 1-2 недели, чтобы температурный ритм перестроился; у рабочих в ночное время происходит смещение температурных пиков).

С суточным ритмом колебания температуры могут изменяться и ряд других показателей (ЧСС, АД, газообмен и др.). На ритм суточных температур накладываются и другие ритмы н-р менструальный.

Терморегуляция

Постоянство температуры тела у человека может сохраняться при условии равенства теплообразования и теплопотери всего организма. Эти процессы регулируются нервно-эндокринным путем. Принято разделять на химическую и физическую терморегуляцию.

Химическая терморегуляция

Теплопродукция

Она происходит непрерывно в процессе обмена веществ и зависит от индивидуальных особенностей организма (масса тела, рост, площадь поверхности тела, пол, возраст) температуры окружающей среды, интенсивности мышечной работы, характера питания, эмоционального состояния, кислородного обеспечения организма и т.д. Химическая терморегуляция имеет важное значение для поддержания температуры тела человека как в нормальных условиях, так и при изменении температуры окружающей среды. Если температура окружающей среды становится ниже оптимальной температуры комфорта (18-20⁰С человек в легкой одежде, без одежды, t = 28⁰С), усиливаются обменные процессы, увеличивается теплообразование. В условиях резкого падения температуры, если человек находится в неподвижном состоянии, рецепторы воспринимают холодовое раздражение, в результате возникают беспорядочные непроизвольные тонические сокращения мышц, которые проявляются в виде дрожи (озноба). Обменные процессы усиливаются, увеличиваются потребление кислорода и углеводов мышечной тканью.

В химической терморегуляции, кроме мышц, значительную роль играют печень и почки. Температура крови печеночной вены выше температуры крови печеночной артерии.

Регуляция теплопродукции.

 

ТЕРМОГЕНЕЗ

I. Сократительный - терморегуляционная активность мышц

II. Несократительный - активация специальных источников теплоты

Сократительный термогенез - терморегуляционный тонус и дрожь. Терморегуляционный тонус – осуществляется на уровне отдельных двигательных единиц по типу низкочастотного (4 – 16 сокращений в сек) зубчатого тетануса, близкого к режиму одиночных сокращений. Так как они протекают асинхронно, внешне создается впечатление тонического напряжения мышцы.

Развивается в мышцах шеи, туловища и сгибателей конечностей. Такая «топография» терморегуляционного тонуса определяет позу, уменьшающую поверхность теплоотдачи «сворачивание в клубок».

Холодовая дрожь – развивается при резком охлаждении, когда начинает падать внутренняя температура тела. Характеризуется периодической залповой активностью высокопороговых двигательных единиц на фоне имеющегося терморегуляционного тонуса.

Низкочастотные разряды двигательных единиц во время терморегуляционного тонуса и холодовой дрожи неэкономичны в смысле расхода энергии на каждое отдельное сокращение, поэтому сопровождаются высвобождением значительного количества теплоты. Искусственная имитация дрожи повышает теплообразование на 200% от исходного уровня. С другой стороны, в условиях ее выключения миорелаксантами при охлаждении тела его температура снижается более значительно.

Несократительный термогенез Ускорение обменных процессов, не связано с сокращением мышц, эта форма тепла называется недрожательным термогенезом. Важное значение имеет специфически-динамическое действие пищи. При распаде белков, жиров и углеводов происходит увеличение теплообразование. Важнейший источником несократительного термогенеза является бурая жировая ткань. Она имеется у млекопитающих малого размера, зимнеспящих животных и новорожденных, включая человека. Находится вокруг шеи и в межлопаточной области. Составляет около 5% массы тела. В бурой жировой ткани значительно больше митохондрий, чем в белой жировой. Цвет обусловлен большим количеством железосодержащих пигментов – цитохромов, являющихся важным звеном окислительной ферментативной митохондриальной системы. Скорость окисления жирных кислот в бурой жировой ткани в 20 раз выше, чем в белой. При этом происходит свободное (холостое) окисление – отсутствуют синтез и распад АТФ. Цель – получение теплоты. Процесс осуществляется термогенином – полипептидом, расположенным на внутренней поверхности мембраны митохондрий.

Гомойотермным-высшим животным и человеку свойственны изотермия температуры тела. Изотермия у человека в процессе онтогенеза развивается постоянно. У новорожденного ребенка способность поддерживать температуру тела несовершенна. Он легко подвержен как охлаждению, так и перегреву, при температурах, которые на взрослого человека могут не оказывать такого влияния. Небольшая мышечная работа, связанная с длительным криком, может повысить температуру тела. В раннем онтогенезе (до нескольких недель) у новорожденного постоянство температуры тела поддерживается за счет использования бурого жира. Эта ткань обнаружена в области шей,между лопатками, в подмышечной впадине -обеспечивает недрожательный термогенез.

Недоношенные дети еще менее способны поддерживать постоянство температуры тела, поэтому они требуют особых условий донашивания.

ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ

С пособы теплоотдачи:

- теплоизлучение (радиационная теплоотдача)- конвекция ( движение и перемешивание нагреваемого телом воздуха)

- теплопроведение (отдача тепла предметам, соприкасающимся с телом)

- испарение воды (с поверхности кожи, легких, слизистых оболочек дыхательных путей и полости рта)

В обычных условиях теплопроведение играет небольшую роль, т.к. воздух и одежда плохо проводят тепло. Значение других способов теплоотдачи зависит:

1) от температуры окружающей среды:20⁰С – радиация 66%, испарение 19%, конвекция 15% (Дюбуа)35⁰С – радиация и конвекция невозможны.

В условиях основного обмена за сутки с поверхности тела испаряется 700 – 850 мл воды (300 – 350 мл – с поверхности легких, 400 – 500 мл – с поверхности кожи). При этом отдается 1675 – 2093 кДж (400 – 500 ккал).Интенсивность процесса зависит от относительной влажности среды: в насыщенном водяными парами воздухе испарение не происходит. Поэтому в бане пот выделяется в большом количестве, но не испаряется и стекает с поверхности кожи – неэффективное потоотделение.

2) от интенсивности обмена веществ:после тяжелой мышечной нагрузки путем испарения отдается 75% тепла, радиации – 12%, конвекции 13% (для сравнения: в покое при 20⁰С – доля радиации составляет 66%, испарения - 19%, конвекции - 15%).

Теплоотдаче препятствуют:

1) слой подкожной жировой клетчатки – в связи с малой теплопроводностью жира;

2) одежда – за счет того, что между ней и кожей находится слой неподвижного воздуха, являющегося плохим проводником тепла (его температура достигает 30⁰С). Теплоизолирующие свойства одежды тем лучше, чем более мелкоячеиста ее структура – шерстяная и меховая. Непроницаемая для воздуха одежда (резиновая) переносится плохо – слой воздуха между ней и телом быстро насыщается водяными парами и испарение прекращается.

3) изменение положения тела: когда холодно, животные «сворачиваются в клубок», что уменьшает поверхность теплоотдачи; когда жарко, наоборот, принимают положение, при котором она возрастает;

4) реакция кожных мышц - для человека имеет рудиментарное значение («гусиная кожа»), у животных изменяет ячеистость шерстяного покрова, в результате чего теплоизолирующая роль шерсти улучшается.

Для физической терморегуляции важное значение имеют изменения деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Сердечно-сосудистая система влияет на интенсивность теплоотдачи за счет перераспределения крови в сосудах и изменения объема циркулирующей крови. На холоде кровеносные сосуды кожи, в основном артериолы, суживаются; открываются артериовенозные анастомозы. Это уменьшает количество крови в капиллярах. В результате повышается термоизоляция организма и тепло сохраняется за счет ограничения теплоотдачи.

За счет перераспределения крови увеличивается объемная скорость кровотока во внутренних органах – это способствует сохранению тепла в них – реакция теплоконсервации.

При повышении температуры окружающей среды:

1)сосуды кожи расширяются, количество циркулирующей в них крови увеличивается;

2) возрастает объем циркулирующей крови за счет перехода воды из тканей в сосуды и выброса крови из селезенки и других кровяных депо.В результате увеличивается теплоотдача путем радиации и конвекции.

Таким образом, полезным приспособительным результатом деятельности рассматриваемой функциональной системы является постоянство не температуры кожи (температурной «оболочки»), а температуры внутренних органов (температурного «ядра»)

ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА – особенно важное значение имеет у непотеющих животных (не имеющих механизма потоотделения) – наземные хищники, ящерицы, собаки, кошки и др. При повышении температуры среды у них развивается тепловая одышка – сильно учащенное, но крайне поверхностное дыхание. Увеличивает испарение воды со слизистой полости рта и верхних дыхательных путей.

Постоянство температуры тела обеспечивается совместным действием механизмов, регулирующих с одной стороны, интенсивность обмена веществ и зависящее от него теплообразование(химическая терморегуляция), а с другой – теплоотдачу(физическая терморегуляция).

Регуляция теплоотдачи.

 

 

ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА – особенно важное значение имеет у непотеющих животных (не имеющих механизма потоотделения) – наземные хищники, ящерицы, собаки, кошки и др. При повышении температуры среды у них развивается тепловая одышка – сильно учащенное, но крайне поверхностное дыхание. Увеличивает испарение воды со слизистой полости рта и верхних дыхательных путей.

Постоянство температуры тела обеспечивается совместным действием механизмов, регулирующих с одной стороны, интенсивность обмена веществ и зависящее от него теплообразование(химическая терморегуляция), а с другой – теплоотдачу(физическая терморегуляция).

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. Его опыт, получивший название «теплового укола», состоял в следующем: в область промежуточного мозга через трепанационное отверстие вводили электрод, вызывающий раздражение данной области. Спустя 2—3 ч после введения электрода наступало стойкое повышение температуры тела животного. В дальнейших исследованиях было установлено, что важнейшая роль в процессах терморегуляции принадлежит гипоталамусу.

Согласно современным представлениям, терморегуляция осуществляется распределенной системой, основной частью которой является гипоталамический терморегуляционный механизм

За счет нервных и прямых гуморальных влияний, в которых участвует ряд олигопептидов, например бомбезин, в рассматриваемой функциональной системе формируются процессы, направленные на восстановление сформировавшихся изменений температурной схемы тела. Эти процессы включают механизмы теплопродукции и теплоотдачи.

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. Раздражение этих структур через вживленные электроды электрическим током вызывает у животных характерный синдром: одышку, расширение поверхностных сосудов кожи, падение температуры тела. Вызванная предварительным охлаждением мышечная дрожь у них прекра­щается.

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. Электрическое раздражение соответствующих центров гипоталамуса вызывает у животных следующий синдром: 1) сужение поверхностных сосудов кожи;

 2) пилоэрекцию; 3) мышечную дрожь; 4) увеличение секреции надпочечников.

Взаимодействие центров терморегуляции.

Между центрами теплоотдачи переднего гипоталамуса и центрами теплопродукции заднего гипоталамуса существуют реципрокные взаимоотношения. При усилении активности центров теплопродукции тормозится деятельность центров теплоотдачи и наоборот. При снижении температуры тела включается активность нейронов заднего гипоталамуса; при повышении температуры тела активируются нейроны переднего гипоталамуса.

Установочная температурная точка. Некоторые авторы полагают, что на уровне гипоталамуса действует своеобразный кибернетический механизм — «установочная температурная точка». Этот механизм в теории функциональных систем соответствует акцептору результата действия. С нейронами, образующими этот механизм, постоянно сравнивается обратная афферентация, поступающая от наружных и внутренних терморецепторов.

«Настройка» этого механизма на оптимальную для метаболизма температуру может сдвигаться, например, под действием интерлейкинов и простагландинов при лихорадке — в сторону высокой температуры, и тогда саморегуляция температуры тела осуществляется на более высоком уровне. «Установочная температурная точка» может сдвигаться на уровень низкой температуры, например, при охлаждении организма.

ЗНАЧЕНИЕ ДРУГИХ УРОВНЕЙ ЦЕНТРА ТЕРМОРЕГУЛЯЦИИ.

Роль коры больших полушарий- возможна выработка условных терморегуляционных рефлексов.

В экспериментальных условиях у животных вызывали условно-рефлекторное повышение температур (лихорадка). В ответ на условный раздражитель после десятикратного сочетания с введением бактериальной культуры. Температура тела у человека повышается под влиянием гипноза, при психических заболеваниях, истерии.

Описаны случаи повышения температуры у ораторов, артистов и у студентов во время экзаменов.

У животных лишенных коры таламуса и полосотаго тела, терморегуляция сохраняется в некоторых случаях и способность к повышению температуры, что доказывает тормозящее влияние коры.

Спинной мозг – является не только проводником нервных импульсов от периферических терморецепторов к головному мозгу. Доказательство – при отделении головного мозга от спинного охлаждение последнего вызывает мышечную дрожь и сужение периферических сосудов.

Т.о. в спинном мозге находятся центры некоторых терморегуляционных рефлексов.

ГИПЕРТЕРМИЯ

Гипертермия  - состояние, при котром температура тела повышается выше 37⁰С (длительное действие температуры окружающей среды, повышение влажности воздуха – потоотделение неэффективно). Гипертермия возникает под влиянием эндогенных факторов, усиливая в организме теплообразование (тироксин, жирные кислоты). Резкая гипертермия, при которой температура тела достигает 40-41⁰С сопровождается тяжелым общим состоянием и называется тепловым ударом. Может развиваться поражение мозга, приводит к разрушению центральных механизмов терморегуляции. Известно, что температура тела равная 42⁰С предельная температура для выживания, короткий период человек может выдержать и температуру тела равную 43⁰С.

Внешние условия не изменяются, но нарушается сам процесс терморегуляции. Состояние повышения температуры тела в результате изменения деятельности центров терморегуляции под влиянием пирогенных веществ.

     Лихорадка – это выработавшаяся в процессе эволюции защитно - при-способительная реакция, развиваю-щаяся в результате воздействия на организм пирогенных агентов и за-ключающаяся в установлении его теплового баланса на новом, более высоком уровне.

В механизме развития лихорадки ведущая роль принадлежит пирогенным веществам: экзогенные, эндогенные, которые воздействуют на гипоталамические центры регуляции теплообмена (введение бактерий токсина – сопровождается повышением температуры тела на многие часы. Теплопродукция преобладает над теплоотдачей - изменяется термочувствительность гипоталамуса под воздействием пирогенных, усиливается возбудисость холодовых рецепторов.

Две основные группы лихорадок:

1. инфекционная (бактерии, вирусы, простейш