Терморегуляція

Терморегуляция

Температура тіла, і изотермия

Температура тіла людини та вищих тварин підтримується на щодо постійному рівні, попри коливання температури довкілля. Це сталість температури тіла називається изотермии. Изотермия властива лише таким чином званим гомойотермным, чи теплокровним, тваринам. Изотермия відсутня у пойкилотермных, чи холоднокровных, тварин, температура тіла яких переменна мало відрізняється від температури довкілля. Изотермия в процесі онтогенезу розвивається поступово. У новонародженої дитини здатність підтримувати сталість температури тіла далеко ще не досконалий. У результаті може настати охолодження {гіпотермія) чи перегрівання (гіпертермія} організму при таких темпе-ратураА довкілля, які надають впливу дорослої людини. Так само даже/небольшая м’язова робота, наприклад, що з тривалим криком дитини, може підвищити температуру тіла. Організм недоношених дітей ще менше здатний підтримувати П0етоянство температури тіла, що при них же в значною мірою залежить від температури середовища /проживання. Температура органів прокуратури та тканин, як і лише організму загалом, залежить від інтенсивності освіти тепла і зажадав від величини тепловтрат. Теплотворення відбувається внаслідок безупинно совершающихся екзотермічних реакцій. Ці реакції протікають переважають у всіх органах і тканинах, але неоднаково інтенсивно. У тканинах і органах, які виробляють активну діяльність — в м’язової тканини, печінки, нирках, виділяється більше тепла, ніж у менш активних —— сполучної тканини, кістках, хрящах. Втрата тепла органами і тканинами залежить в значною мірою від своїх розташування: поверхово розташовані органи, наприклад шкіра, кісткові м’язи, віддають більше тепла і розладнуються сильніше, ніж внутрішніх органів, більш захищені від охолодження. Отже, що температура різних органів різна. Так, печінку, розташована глибоко всередині тіла, і дає велику теплопродукцию, має в людини вищу і постійну температуру (37,8—38 °З) проти шкірою, температура якої значно нижче (на покритих одягом ділянках 29,5—33,9 °З) і ставляться більш мірою залежить від довкілля. Тож слушно говорити, що изотермия властива переважно внутрішніх органів і головного мозку. Поверхня ж тіла, і кінцівки, температура яких може бути кілька змінюватися залежно від температури довкілля, є у деякій мірі пойкилотермными. При цьому різні ділянки шкірної поверхні мають неоднакову температуру. Зазвичай щодо вище температура шкіри тулуба і голови (33—34 °З). Температура кінцівок нижче, причому надійно низька в дистальных відділах. З сказаного слід, що правове поняття «стала температура тіла» є умовним. Найкраще середньої температури організму в цілому характеризує температура крові у найбільш великих посудинах, оскільки циркулююча у яких кров нагрівається в активних тканинах (цим прохолоджуючи їх) і охолоджується в шкірі (одночасно зігріваючи її). Про температурі тіла людини судять зазвичай на підставі її виміру перетворилася на пахвової западині. Тут температура у здорового людини дорівнює 36,5—36,9 °З. У клініці часто (особливо в немовлят) вимірюють температуру у прямій кишці, де вище, ніж у пахвової западині, і дорівнює у здорової людини загалом 37,2—37,5 °З. Температура тіла іншого постійної, а коливається протягом доби не більше 0,5—0,7 °З. Спочинок і сон знижують температуру, м’язова діяльність підвищує її. Максимальна температура тіла зокрема у 4—6 год вечора, мінімальна — в 3—4 год ранку. У робочих, довго що працюють у нічні зміни, коливання температури може бути зворотними зазначеним вище. Сталість температури тіла в людини може зберігатися лише за умов рівності теплотворення і тепловтрати всього організму. Це досягається з допомогою фізіологічних механізмів терморегуляції. Терморегуляція проявляється у формі взаимосочетания процесів теплотворення і тепловіддачі, регульованих нервно-эндокринным шляхом. Терморегуляцию прийнято розділяти на хімічну і фізичну. Хімічна терморегуляція здійснюється шляхом зміни рівня теплотворення, т. е. посилення чи ослаблення інтенсивності обміну речовин, у клітинах організму. Фізична терморегуляція здійснюється шляхом зміни інтенсивності віддачі тепла.

Химическая терморегуляция

Химическая терморегуляція має важливого значення підтримки сталості температури тіла, як у нормальних умовах, і за зміни температури оточуючої середовища. Людина посилення теплотворення внаслідок збільшення інтенсивності обміну речовин відзначається, зокрема, тоді, коли температура оточуючої середовища стає нижче оптимальної температури, чи зони комфорту. При звичайній легкої одязі ця зона у межах 18—20 °З, а оголеного людини 28 °З. Оптимальна температура під час перебування у воді вище, ніж повітрі. Це пов’язано з тим, що вода, що має високої теплоемкостью і теплопроводностью, відповідає тіло у 14 разів сильніше, ніж повітря. Тож у прохолодною ванній обмін речовин підвищується значно більше, ніж під час перебування надворі за тієї ж температурі. Найбільш інтенсивне теплотворення в організмі відбувається у м’язах. Навіть якщо взяти людина лежить нерухомо, але з напруженої мускулатурою, окисні нродес-сы, а разом із тим гаслам і теплотворення підвищуються на 10%. Невелика рухової активності веде до підвищення теплотворення на 50—80%, а важка м’язова робота — на 400—500%. У разі холоду теплотворення в м’язах збільшується, навіть якщо людина перебуває у нерухомому стані. Це пов’язано з тим, що охолодження поверхні тіла, діючи на рецептори, сприймають холодовий роздратування, рефлекторно збуджує безладні мимовільні скорочення м’язів, які у вигляді дрожу (озноб). У цьому обмінні процеси організму значно посилюються, збільшується споживання кисню і вуглеводів м’язову тканину, як і тягне збільшення теплотворення. Навіть довільна імітація дрожу збільшує теплотворення на 200%. Якщо організм запроваджені міорелаксанти — речовини, порушують передачу нервових імпульсів з нерва на м’яз і тим самим устраняющие рефлекторну м’язову дрож, при зниженні температури довкілля набагато швидше настає зниження температури тіла. У хімічної терморегуляції, крім м’язів, значної ролі грають печінка та нирки. Температура крові печінкової вени вище температури крові печіночної артерії, що на інтенсивне теплотворення у цьому органі. При охолодженні тіла теплопродукция у печінці зростає. Звільнення енергії в організмі відбувається з допомогою окисного розпаду білків, жирів і вуглеводів. Тому всі механізми, які регулюють окисні процеси, регулюють і теплотворення.

Физическая терморегуляция

Физическая терморегуляція здійснюється шляхом змін віддачі тепла організмом. Особливо важливого значення вона стоїть у підтримці сталості температури тіла у час перебування організму за умов підвищеної температури довкілля. Тепловіддача здійснюється шляхом теплоизлучения (радіаційна тепловіддача), конвекції, т. е. руху, і перемішування нагреваемого тілом повітря, теплопроведе-ния, т. е. віддачі тепла речовин, безпосередньо стичним з поверхнею тіла, /І випаровування води із поверхні шкіри легких. Людина у звичайних обставинах втрата тепла шляхом теплопроведения має небольшое/значение, оскільки повітря і одяг є поганими провідниками тепла. Радіація, випаровування і конвекція протікають з різноманітною інтенсивністю залежно від температури довкілля. Людина може спокою за нормальної температури повітря «близько 20 °З повагою та сумарною теплоотдаче, рівної 419 кДж (100 Ккал) за годину, радіація становить 66%, випаровування води —19%, конвекція -15% загальної втрати тепла організмом. При підвищенні температури довкілля до 35 °З тепловіддача у вигляді радіації і конвекції стає неможливою і температура тіла підтримується постійному рівні виключно у вигляді випаровування води з поверхні шкіри альвеол легких. Щоб було зрозуміло значення випаровування в теплоотдаче, нагадаємо, що з випаровування 1 мл води необхідно 2,4 кДж (0,58 Ккал). Отже, тоді як умовах основного обміну тілом людини віддається у вигляді випаровування близько 1675—2093 кДж (400—500 Ккал), те з поверхні тіла має випаровуватися приблизно 700—850 мл води. Із цієї кількості 300—350 мл випаровуються у легенях і 400—500 мл — із поверхні шкіри. Характер віддачі тепла тілом змінюється залежно від інтенсивності обміну речовин. При збільшенні теплотворення внаслідок м’язової роботи зростає значення тепловіддачі, здійснюваної у вигляді випаровування води. Так, після важкого спортивного змагання, коли сумарна тепловіддача досягала майже 2512 кДж (600 Ккал) в годину, знайшли, що 75% тепла віддали шляхом випаровування, 12% — шляхом радіації і 13% —у вигляді конвекції. Одяг зменшує тепловіддачу. Втрати тепла перешкоджає той шар нерухомого повітря, які перебувають між одягом і шкірою, оскільки повітря — поганий провідник тепла. Теплоизолирующие властивості одягу тим більша, що більш мелкоячеиста її структура, яка містить повітря. Цим пояснюються хороші теплоизолирующие властивості шерстяний і хутряної одягу. Температура повітря під одягом сягає 30 °З. Навпаки, оголене тіло втрачає тепло, оскільки повітря з його на поверхні всі час змінюється. Тому температура шкіри оголених частин тіла набагато нижчі, ніж одягнених. У значною мірою перешкоджає теплоотдаче шар підшкірній жировій клітковини у зв’язку з малої теплопроводностью жиру. Температура шкіри, отже, інтенсивність теплоизлучения і теплопрове-дения можуть змінюватися внаслідок перерозподілу крові у судинах і за зміні обсягу циркулюючої крові. На холоді кровоносні судини шкіри, переважно артериолы, звужуються; більше кількість крові вступає у судини черевної порожнини і тим самим обмежується тепловіддача. Поверхневі верстви шкіри, одержуючи менше теплою крові, випромінюють менше тепла —тепловіддача зменшується. При сильному охолодженні шкіри, ще, відкривають артериовенозных анастомозів, що зменшує кількість крові, що надходить у капіляри, і тим самим перешкоджає теплоотдаче. Перерозподіл крові, те що відбувається холоду—уменьшение кількості крові, циркулюючої через поверхневі судини, і підвищення кількості крові, що проходить крізь судини внутрішніх органів, сприяє збереженню тепла у внутрішні органи. Ці факти служать основою затвердження, що регульованим параметром є температура внутрішніх органів, яка підтримується постійному рівні. При підвищенні температури довкілля судини шкіри розширюються, кількість що циркулювала у них крові збільшується. Зростає також обсяг циркулюючої крові в усьому організмі внаслідок переходу води з тканин в судини, і навіть оскільки селезінка та інші кров’яні депо викидають у єдиний кровотік додаткові кількості крові. Збільшення кількості крові, циркулюючої крізь судини поверхні тіла, сприяє теплоотдаче у вигляді радіації і конвекції. Задля збереження сталості температури тіла людини в високої температурі довкілля основне значення має тут випаровування поту із поверхні шкіри. Значення потовиділення підтримки сталості температури тіла це випливає з наступного підрахунку: в літні місяці температура навколишнього повітря на середніх широтах нерідко дорівнює температурі тіла людини. Це означає, що людини, що у умовах, неспроможна віддавати образующееся у ньому самому тепло шляхом радіації і конвекції. Єдиним шляхом для віддачі тепла залишається випаровування води. Прийнявши, що середнє теплотворення на добу одно 10 048— 11 723 кДж (2400—2800 Ккал), і знаючи. що у випаровування 1 р води із поверхні тіла витрачається 2,43 кДж (0,58 Ккал), отримуємо, що з підтримки температури тіла особи на одне сталому рівні таких умов необхідно випаровування 4,5 л води. Особливо інтенсивно потовиділення відбувається за високої оточуючої температурі під час м’язової роботи, коли зростає теплотворення у самому організмі. При дуже великою роботі виділення поту в робітників гарячих цехів може становити 12 л протягом дня. Випаровування води залежить від відносної вологості повітря. У насиченому водяними парами повітрі вода випаровуватися неспроможна. Тому за високої вологості атмосфери висока температура переноситься важче, ніж при низькою вологості. У насиченому водяними парами повітрі (наприклад, в лазні) піт виділяється було багато, але з випаровується і стікає зі шкіри. Таке потовиділення не сприяє віддачі тепла; лише цю частину поту, яка випаровується із поверхні шкіри, має значення для тепловіддачі (цю частину поту становить ефективне потовиділення). Погано переноситься також непрозора для повітря одяг (гумова тощо. п.), перешкоджає испарению поту: шар повітря між одягом і тілом швидко насичується парами й подальше випаровування поту прекращается.

.

Человек погано переносить порівняно невисоку температуру довкілля (32 °З) при вологому повітрі. У цілком сухому повітрі то вона може перебувати без помітного перегрівання протягом 2—3 год за нормальної температури 55—50°С. Оскільки певна частина води випаровується легкими як парів, насыщающих видихуваний повітря, подих також бере участь у підтримці температури тіла постійному рівні. При високої оточуючої температурі дихальний центр рефлек-торно порушується, при низькою — душиться, подих стає менш глибоким. До проявам фізичної терморегуляції слід назвати також зміну розташування тіла. Коли собаці чи кішці холодно, вони звертаються в клубок, зменшуючи тим самим поверхню тепловіддачі; коли спекотно, тварини, навпаки, приймають становище, у якому поверхню тепловіддачі максимально зростає. Цього способу фізичної теплорегуляции не позбавлений і творча людина, «звертаючи в клубок» уві сні в холодному приміщенні. Рудиментарне значення в людини має прояв фізичної терморегуляції у вигляді реакції шкірних м’язів («гусяча шкіра»). У тварин нині реакції змінюється ячеистость шерстного покриву і поліпшується теплоизолирующая роль вовни. Отже, сталість температури тіла підтримується шляхом спільної дії, з одного боку, механізмів, регулюючих інтенсивність обміну речовин і залежить від нього теплотворення (хімічна регуляція тепла), з другого— механізмів, регулюючих тепловіддачу (фізична регуляція тепла). Схема співвідношення процесів вироблення і отдачи. тепла представлена на рис. 197.

Регуляция изотермии

Регуляторные реакції, які забезпечують збереження сталості температури тіла, представляють собою складні рефлекторні акти, які творяться у у відповідь температурное роздратування рецепторів шкіри, шкірних і підшкірних судин, і навіть самої ЦНС. Ці рецептори, сприймають холод і тепло, названі термо.рецепторами. При щодо постійної температурі довкілля рецепторів в ЦНС надходять ритмічні імпульси, відбивають їх тоническую активність. Частота цих імпульсів максимальна для холодових рецепторів шкіри шкірних судин при температурі 20—30°С, а шкірних теплових рецепторів — за нормальної температури 38—43 «З. При різкому охолодженні шкіри частота импульсации в холодових рецепторах зростає, а при швидкому согревании урежается чи припиняється. На таку ж перепади температури теплові рецептори реагують прямо протилежно. Теплові і холодові рецептори ЦНС реагують зміну температури крові, притекающей до нервовим центрам. Терморецепторы ЦНС перебувають у передній частини гіпоталамуса — в преоптической зоні, в ретикулярною формації середнього мозку, а й у спинному мозку. Наявність у ЦНС температурних рецепторів доводиться багатьма експериментами. Приміром, якщо денервированные задні кінцівки собаки занурити їх у холодну воду, це викликає дрож м’язів голови, передніх кінцівок і тулуба й пожвавлення теплотворення. Терморегулнторные рефлекси, викликані роздратуванням холодових рецепторів шкіри, у цьому досвіді виключені перерезкой нервів, і ефекти охолодження кінцівок пояснюються лише зниженням температури крові й роздратуванням центральних холодових рецепторів. Дрож і звуження шкірних судин, отже, підвищення теплотворення і зниження тепловіддачі виникають також за охолодженні сонної артерії, приносить кров до головного мозку. Термочувствительность гіпоталамуса було показано в експериментах на ненаркотизированных кроликах. Тваринам до області гіпоталамуса вживляли спеціальні термонагреватели. Виявилося, що коли підвищення температури на 0,41 «З викликає виражену терморегуляционную реакцію, проявляющуюся в розширенні судин вуха. Така реакція виявлялася за нормальної температури середовища 22—27 °З. Коли ж температуру середовища знижували до 17—20°С, то тут для отримання сосудорасширяющей реакції нагрівання гіпоталамуса потрібно було збільшити на 0,84 °З. Отже, зниження оточуючої температури, отже, зміна характеру температурного на экстерорецепторы зменшує температурну чутливість гіпоталамуса. Участь гіпоталамуса в терморегуляції забезпечує взаємодія сприйняття сигналів про зміну температури оточуючої і внутрішнього середовища. Саме гіпоталамусі розташовані основні центри терморегуляції, які координують численні скарги й складні процеси, які забезпечують збереження температури тіла постійному рівні. Це доводиться тим, що руйнація гіпоталамуса тягне втрату здібності регулювати температуру тіла, і робить тварина пойкилотермным, в нас саме видалення кори великого мозку, смугастого тіла, і зорових бугрів помітно не віддзеркалюється в процесах теплотворення і тепловіддачі. Під час вивчення ролі різних ділянок гіпоталамуса в терморегуляції виявлено ядра, які змінюють процес теплотворення, і ядра, що впливають тепловіддачу. Хімічна терморегуляція (посилення теплотворення, м’язова дрож) контролюється хвостовій частиною гіпоталамуса. Руйнування цієї ділянки мозкового стовбура у тварин зробила їх нездатними переносити холод. Охолодження тваринного після цієї операції бракує дрожу і компенсаторного підвищення теплотворення. Фізична терморегуляція (звуження судин, потовиділення) контролюється передній частиною гіпоталамуса. Руйнування даної области—центра тепловіддачі— не позбавляє тваринного здібності переносити холод; тільки після операції воно швидко •перегрівається за високої температури довкілля (оскільки пошкоджений механізм, який би фізичну терморегуляцию). Центри теплотворення і центри тепловіддачі перебувають між собою у складні стосунки і взаимоподавляют одне одного. Терморегуляторпые рефлекси можуть здійснюватись і спинним мозком. Охолодження спинного мозку тваринного, яка має цей відділ ЦНС відділений перерезкой від вышележащих відділів, викликає м’язову дрож і звуження периферичних судин. Значення спинного мозку в терморегуляції не в тому, що якого є провідником сигналів, що йдуть периферичних рецепторів до головного мозку, і впливів, які від мозку до м’язам, судинах і потовым залозам, а й у тому, що у спинному мозку перебувають центри деяких терморегуляторных рефлексів, мають, щоправда, кілька обмежений регуляторний значення. Так, після перерезки мозкового стовбура нижче гипоталамических центрів терморегуляції здатність організму посилювати теплотворення підвищити інтенсивність окисних процесів на холоду різко знижена і забезпечує постійної температури тіла. Так само після перерезки мозкового стовбура чи відділення спинного мозку від продовгуватого різко згорнуто фізична терморегуляція, тому у разі підвищення оточуючої температури тварина легко перегрівається, оскільки одні спінальні терморегуляторные механізми нездатні забезпечити сталість температури тіла. Хоча видалення кори великого мозку помітно не віддзеркалюється в процесах теплотворення і тепловіддачі, проте неправомірно робити висновок, що це освіту впливає на теплової обмін. Експерименти на тварин і звинувачують спостереження на людях показали можливість условнорефлекторных змін теплопродукции і тепловіддачі, здійснювані корою великого мозку. У здійсненні гипоталамической регуляції температури тіла беруть участь залози внутрішньої секреції, переважно щитовидна і надниркові залози, освіту гормонів в яких контролюється нервової системою. Участь щитовидної залози в терморегуляций доводиться тим, що до крові тваринного сироватки крові іншого тваринного, яка тривалий час перебувало на холоді, викликає в першого підвищення обміну речовин. Такий ефект спостерігається лише за збереженні в другого тваринного щитовидної залози. Вочевидь, під час перебування у умовах охолодження відбувається посилене виділення до крові гормону щитовидної залози, підвищує обмін речовин і, отже, освіту тепла. Участь надниркових залоз в терморегуляції пов’язані з виділенням ними на кров адреналіну, який, посилюючи окисні процеси в тканинах, зокрема, в м’язах, підвищує теплотворення і звужує шкірні судини, зменшуючи тепловіддачу. Тому адреналін може викликати підвищення тіла {адреналінова гипер-термия).

Гипотермия і гипертермия

Если людина тривалий час перебуває у умовах значно підвищеної чи зниженою температури довкілля, то механізми фізичним і хімічної регуляції тепла, внаслідок чого у звичайних обставинах зберігається сталість температури тіла, може стати недостатніми: відбувається перегрівання тела—гипертермия чи переохолодження— гіпотермія. Гіпотермія — стан, при якому температура тіла нижче 35 °З. Найшвидше гіпотермія виникає при зануренні у холодну воду. У цьому спочатку спостерігається порушення симпа—тического відділу вегетативної нервової системи та рефлекторно обмежується тепловіддача і посилюється теплопродукция. Останньому сприяють скорочення м’язів — м’язова дрож. Невдовзі температура тіла все-таки починає падати. У цьому спостерігається стан, подібне наркозу: зникнення чутливості, ослаблення рефлекторних реакцій, зниження збуджуваності нервових центрів. Різко знижується інтенсивність обміну речовин, сповільнюється подих, урежаются серцеві скорочення, знижується серцевий викид, знижується артеріальний тиск (за нормальної температури тіла 24—25 °З може бути одно 15—20% вихідного). «Останніми роками штучно створювана гіпотермія з охолодженням тіла до 24—28 °З увійшла у практику хірургічних клінік, здійснюють операції на серце й ЦНС. Сенс цієї заходу полягає у цьому, що гіпотермія істотно знижує обмін речовин мозку, отже, потреба цього у кисні. Тому стерпним триваліший знекровлення мозку (замість 3—5 хв при нормальної температурі до 15—20 хв при 25—28 °З). що СРСР розвалився, що з гипотермин хворі легше переносять тимчасове вимикання серцевої роботи і зупинку дихання. Гипотермию припиняють шляхом швидкого зігрівання тіла. Щоб виключити початкові пристосувальні реакції, створені задля підтримку температури тіла при штучної гіпотермії, застосовують препарати, выключающие передачу імпульсів в симпатическом відділі вегетативної нервової системи (ганглиоплегические препарати) і котрі припиняють передачу імпульсів з нервів на кісткові м’язи (мио-релаксанты}. За відносно короткочасних і надмірно інтенсивних впливах холоду на організм змін теплового балансу і за зниження температури внутрішньої середовища немає. У той самий момент це сприяє розвитку простудних захворювань, і загострення хронічних запальних процесів. У цьому значної ролі набуває загартовування організму. Загартовування досягається повторними впливами низькою температури зростаючій інтенсивності. У ослаблених людей загартовування слід розпочинати з водних процедур нейтральній температури (32 °З) і знижувати температуру на 1 °З через кожні 2—3 дня. Після припинення тренування загартовування зникає, тому виконання режиму загартовування має бути безперервним. Ефект загартовування проявляється як при водних процедурах, а й за вплив холодного повітря. У цьому загартовування відбувається швидше, якщо вплив холоду узгоджується з активної м’язової діяльністю. Гіпертермія — стан, у якому температура тіла піднімається вище 37 °З. Вона виникає при тривалому дії високої температури довкілля, особливо в вологому повітрі, і, отже, невеличкому ефективному потоотделении. Гіпертермія може постати під впливом деяких ендогенних чинників, що у організмі теплотворення (тироксин, жирні кислоти та інших.). Різка гіпертермія, коли він температура тіла сягає 40—41 °З, супроводжується важким загальним станом організму, що називається теплового удару. Від гіпертермії слід відрізняти зміни температури, коли зовнішні умови не змінені, але порушується процес терморегуляції, найчастіше під впливом мікроорганізмів. Прикладом такого порушення є інфекційна лихоманка. Однією з причин їхнього виникнення і т. е. що гипоталамические центри регуляції теплообміну мають високої чутливістю до деяких хімічним сполукам, зокрема до бактерийным токсинам. Запровадження у область переднього гіпоталамуса мінімального кількості бактерійного токсину супроводжується багатогодинним підвищенням температури тіла.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту internet.