Тепловой баланс и регуляция температуры тела. Температура тела у человека и изотермия Рассмотрим их подробнее

Понятие о тепловом гомеостазе

Тепловой гомеостаз - способность поддержания постоянной температуры тела (ядра) на определенном уровне. Эта способность послужила основой для разделения животных на теплокровных и холоднокровных (от греч. "гомойос" - равный, "пойкилос" - разнообразный, "терме" - жар).

9.1. "Ядро" и "оболочка" тела как понятия теплового гомеостаз

Представления о гомойотермностн высших животных и человека в последнее десятилетне сильно поколеблены. Оказалось, что: а) поверхностная ткань тела - "оболочка" (кожа, подкожно-жировая клетчатка, поверхностные мышцы, ткани конечностей) обладают пойкилотермными свойствами, т.е. в зависимости от температуры окружающей среды их температура может колебаться в пределах до 10° С; б) в то же время органы грудной клеки, брюшной полости, мозг - "ядро" тела - находятся в гомойтермных условиях, их температура меняется не более, чем на 2° С.

Наиболее близко отражают температуру "ядра" тела температура в полостях, близких к нему (на барабанной перепонке ушного прохода, в подъязычной ямке, прямой кишке и влагалище, подмышечных впадинах).

Исходя из сказанного, тепловой гомеостаз можно определить как сохранение на постоянном уровне температуры "ядра" тела.

9.2. Механизмы теплового гомеостаза

Механизмы теплового гомеостаза - это механизмы теплообразования (термогенеза) и теплоотдачи.

9.2.1. Механизмы термогенеза: сократительный и несократительный

За счет "сгорания" АТФ работают и 1-й и 2-й механизмы. Универсальность проявляется в том, что часть энергии АТФ обязательно, кроме совершенной работы, рассеивается в виде тепла.

Сократительный термогенез обеспечивает 70% теплопродукции и осуществляется благодаря сократительной деятельности мышц (произвольные движения, терморегуляторный мышечный тонус). Если скелетные мышцы (быстрые мышечные волокна) связаны преимущественно с двигательной функцией, то термогенезное значение имеют в основном сокращения (дрожь) медленной познотонической мускулатуры (разгибательная), мышц волосяных фолликулов (эрекция волос, гусиная кожа) и т.д.

Несократительныи термогенез дает 30% теплопродукции и обеспечивается за счет выделения тепла при работе Na,K -АТФ-азы и разобщения окислительного фосфорилированпя.

Образование тепла у новорожденных в ответ на охлаждение на 80% обусловлено специальной тканью - бурым жиром. У них не наблюдается дрожи (нет сократительного термогенеза). Бурый жир откладывается вокруг сердца, шеи и между лопатками, на грудке (Рис. 18). В клетке белого жира имеется одна большая капля жира, а в клетках бурого присутствует много мелких капелек жира и очень много митохондрий. Железосодержащий пигмент цитохромов митохондрий придает ему бурый цвет. Благодаря большому количеству митохондрий окислительная способность клеток бурого жира превышает таковую у белого. Удаление у новорожденных кроликов нескольких граммов бурого жира лишало их способность увеличивать продукцию тепла в ответ на охлаждение.

Система включения термогенеза бурого жира может быть представлена следующим образом. Терморецепторы, воспринимающие холодовое воздействие, посылают импульсы в мозг. Центр терморегуляции гипоталамуса переключает эти импульсы через ретикулярную формацию на симпатические нервы, идущие к жировой ткани, где в их синапсах выделяется норадреналин. Он через 3,5-АМФ повышает активность триглицерид-липазы, расщепляющей жиры на глицерин и жирные кислоты. Жирные кислоты вызывают разобщение процессов окисления и фосфорилирования, при этом энергия окисления переходит не в АТФ, а сразу рассеивается в виде тепла.

Другой механизм несократительного термогенеза базируется на повышении деятельности Na-K-АТФ-зы под влиянием Т3/T4 (25-30% АТФ в норме переходит в тепло при работе АТФ-азы).

Вывод: химический катаболизм пищевых субстратов приводит к генерации АТФ, большая часть которой переходит в работу, а меньшая часть - обязательно в тепло. Таким образом, процессы теплообразования в организме химической природы.

Теперь рассмотрим компоненты теплового гомеостаза, связанные с различными путями теплоотдачи.

9.2.2. Механизмы теплоотдачи

Следует сразу сказать, что они в своей основе физической природы.

1. Теплоотдача испарением с кожи и верхних дыхательных путей. При испарении 1 мл Н 2 О от испаряющей площади отнимается 0,58 ккал. За сутки человек при температуре окружающей среды 35° С теряет около 5 л, пота, что соответствует 2900 ккал. Испарение с поверхности тела зависит от потоотделения и от температуры, влажности окружающей среды. При высокой температуре и влажности испарение влаги может прекратиться и кожа останется смоченной, вызывая ощущение духоты и плохого самочувствия (летом в автобусе).
2. Теплоотдача конвекцией - поглощение тепла окружающей человека средой (воздухом - вентилятор, водой - плавание).
3. Теплоотдача радиацией - отдача тепла телом за счет инфракрасного излучения организма (обнажение частей тела или, наоборот, укрытие их одеждой).

Вывод. В механизмах теплоотдачи используется "оболочка" организма, температура которой поддерживается в основном за счет переноса тепла с артериальной кровью от "ядра" (внутренних органов) к оболочке" тела.

9.3. Система регуляции теплового гомеостаза

Нейроэндокринная система контролирует физиологические и поведенческие сдвиги тепло-регуляторного поведения млекопитающих и холоднокровных.

Как условились ранее, под тепловым гомеостазом мы понимаем поддержание на постоянном уровне температуры "ядра" тела, в таком случае "оболочке" тела придаются функции рабочего органа, вся деятельность которого направлена лишь на обслуживание теплового гомеостаза внутренних органов, "ядра".

9.3.1. Понятие об "установочной точке"

Вопрос о включении и выключении механизмов теплообразования и теплоотдачи под влиянием нейроэндокринной системы управления тесно связан с концепцией "установочной точки". Под этой контролируемой переменной предложено понимать температуру глубоких структур головного мозга.

О ней лучше всего дает представление температура барабанной перепонки (около 37,1° С).

Отклонение температуры головного мозга от 37,1° С вызывает изменения активности центральных отделов нейро-эндокринной системы (гипоталамуса), которые запускают либо реакции теплопродукции (усиление катаболизма, дрожь), либо реакции усиления теплопотери (расширение сосудов).

Путь включения систем теплоотдачи и теплообразования общий (Рис. 19). Импульсы с холодовых рецепторов кожи, непосредственное омывание гипоталамуса холодной кровью или действие на него пирогенов приводит к отклонению температуры нейронов ядра теплорегуляции от установочной точки. Возбуждение гипоталамуса переключается через ретикулярную формацию на САС или через систему первичного стресс-посредника на гипофиз. В результате усиливается - ослабляется работа системы теплоотдачи (игра микрососудов кожи) и системы термогенеза (сократительного и несократительного).

9.3.2. Роль обратной связи в терморегуляции

После включения указанных систем и приближения температуры головного мозга к 37,1° С, эффект возбуждения физической и химической терморегуляции по принципу отрицательной обратной связи подавляется.

При избыточной задержке или отдаче тепла температура "ядра" уже не может быть компенсирована за счет физиологического терморегулирования и предотвращается только изменением поведения человека, животных, т.е. включается 2-я система теплового гомеостаза.

9.3.3. Социальная терморегуляция

Таким образом, сохранение теплового гомеостаза "ядра" с помощью физических и химических механизмов терморегуляции возможно лишь в определенных нормальных пределах воздействия окружающей среды. Для поддержания теплового гомеостаза "ядра" при неблагоприятном воздействии вне этих пределов необходимо включение иных механизмов - сдвигов поведения, сознательных действий человека или изменения поведенческих реакций живых существ.

Возвращаясь к теме наследственности, можно сказать, что создание системы терморегуляции человека - это тоже фенотипическое проявление генотипа человека, его видовой признак. Этот новый, появившийся в эволюции признак, обеспечил виду огромные преимущества в выживаемости. Конкретным примером в данном случае является сознательная терморегуляторная деятельность человека, позволяющая ему выжить при таких температурных воздействиях, при которых жизнь других живых организмов вообще невозможна (космос). Этот путь приспособления организма связан с сохранением на нормальном или незначительно сниженном уровне температуры "оболочки" тела за счет костров, одежды, строительства жилищ.

9.4. Суточный (циркадианный) ритм изменения температуры тела

Температурная кривая у изголовья больного - отражение состояния теплового гомеостаза. Поддержание теплового гомеостаза "ядра" тела находит свое выражение в том, что температура человека в норме колеблется в очень узких пределах в течении дня (от 0,8 до 1,2° С).

Динамика этих колебаний отражает суточный (циркадианный) ритм колебаний функций активности высших животных и человека, связанный со сменой дня и ночи.

Суточный ритм и его изменения имеют большое значение для гигиены труда и проблем адаптации человека к необычным (экстремальным) условиям среды. Его изучение важно и для патологии, т.к. при многих болезнях суточное колебание температуры в той пли иной мере сохраняется. В частности, суточная температурная динамика (в различных формах) сохраняется и при лихорадке.

Практическое значение температурной кривой - отражение состояния теплового гомеостаза. Резкие нарушения ритмики у лихорадящих больных имеют существенное диагностическое - до применения лекарств - и прогностическое значение.

9.5. Что же такое лихорадка?

Лихорадка - фебрис - известна давно, со времен Гиппократа, который выделил некоторые заболевания и назвал их лихорадочными (тиф, малярия, лихорадка Паппатачи и другие). Через всю историю медицины эти заболевания и прошли под этим термином. С середины и до начала XX века лихорадка считалась болезнью, которая может протекать и без повышения температуры.

Теперь мы понимаем под лихорадкой комплекс симптомов, характеризующихся повышением температуры тела, характерной для многих инфекционных заболеваний. Т.е., повышение температуры составляет суть лихорадки. Русское название "лихо" (плохо) достаточно полно отражает состояние больного при этой патологии.

9.5.1. Этиология: инфекционные и ненфекционные воздействия, вызывающие в организме образование пирогенов (интерлейкин-1)

Повышение температуры происходит обычно при бактериальной или вирусной инфекции. Иногда высокая температура сопровождает и неинфекционные воздействия. При этом бактерии, вызывающие лихорадочное состояние, не обязательно должны быть живыми. "Пожирая" бактерии, лейкоциты вырабатывают особый белок - интерлейкин-1. Именно он, по-видимому, сообщает гипоталамусу о необходимости повышения температуры тела, увеличивая содержание простагландина Е в центре теплорегуляции гипоталамуса, что приводит к повышению установочной точки (Рис. 20). Установлено также, что аспирин доводит температуру до нормальной, подавляя образование простагландина Е в центре терморегуляции. Известно, что аспирин снижает высокую температуру, но не оказывает никакого влияния на нормальную.

9.5.2. Роль соотношения термогенеза и теплоотдачи в патогенезе лихорадки

Ранее причиной лихорадки считали увеличение теплообразования. Но еще Гален показал, что причиной лихорадки является задержка тепла в организме. Мы и теперь считаем, что это один из основных факторов. Далее многие исследователи предполагали, что одно повышение теплопропзводства лихорадку вызвать не может, необходимо еще ограничение теплопотери. Либермейстер, А.А.Лихачев, П.П.Авроров доказали с помощью калориметрической системы В.В.Пашутина, что при физической работе теплообразование повышается на 200-300%, а температура повышается незначительно.

При лихорадке теплообразование повышается на 63%, но теплоотдача запаздывает, в результате температура тела повышается до 40° С.

Позже П.Р.Веселкин показал роль смещения установочной точки в подъеме температурного гомеостаза на более высокий уровень.

9.5.2.1. Стадии лихорадки

Лихорадка развивается в 3 стадии в результате изменения соотношения теплоотдачи и теплообразования:

1. Подъем температуры [показать]

   Происходит изменение теплорегуляции, характеризующееся следующими изменениями: резким ограничением теплоотдачи и начинающимся нарастанием термогенеза. Повышение тонуса симпатической нервной системы (активация САС) приводит к сужению поверхностных сосудов и ограничению таким образом теплоотдачи за счет испарения, излучения, конвекции. Начинается активация термогенеза как несократительного, так и сократительного. Последний начинается с жевательных мышц ("зубы стучат"), затем подключаются и другие мышцы, что сопровождается выработкой энергии. Главным в повышении температуры в этой стадии является не столько повышение теплообразования, сколько снижение теплоотдачи.

2. Стояние температуры на высоком уровне [показать]

   Характеризуется тем, что резко возрастает теплопродукция. Увеличивается, наряду с этим, теплоотдача, но по сравнению с 1 стадией, а не с нормой. Главным образом, за счет расширения поверхностных сосудов кожи (гиперемия), потоотделение уменьшено.

3. Падение температуры [показать]

   На полную мощность включается теплоотдача за счет расширения поверхностных сосудов и резкого повышения потоотделения, излучения, конвекции. Результатом является падение температуры: критическое (быстрое) или литическое (медленное). Последний вариант благоприятнее для больного.

Осложнения. Температурный кризис (переломный момент) может сопровождаться острой сердечно-сосудистой недостаточностью - коллапсом. Врач должен быть внимательным в связи с тем, что термообразование может оставаться повышенным.

9.6. Изменение функций ряда органов при лихорадке

Главное событие на уровне клеток - увеличение температуры до 40° С вызывает повышение текучести липидов мембран с нарушением функций белков - рецепторов, переносчиков, генерации АТФ, детоксиакции.

9.6.1. Изменение функций центральной нервной системы охватывает все образования, начиная от коры до спинного мозга и клинически проявляется:

• преобладанием тормозного процесса (затормаживание реакций больного, вялость, сонливость, апатия). Изменения в нервной системе определяются не только изменениями температуры, но и другими факторами: интоксикация и т.д.;
• преобладанием возбудительных процессов (описаны случаи бреда, галлюцинаций, буйства у больных брюшным тифом, крупозной пневмонией).

9.6.2. Изменение сердечно-сосудистой системы

Деятельность сердечно-сосудистой системы изменяется стадийно. Вначале отмечается учащение ритма, в большинстве случаев пропорционально подъему температуры. Наблюдается сокращение поверхностных сосудов и отлив крови к внутренним органам. Во второй стадии ритм сердца также учащен, но поверхностные сосуды могут расширяться, приводя к падению кровяного давления. В третьей стадии наблюдается снижение сердечного ритма, падение кровяного давления вплоть до коллапса.

9.6.3. Изменение дыхания проявляются в виде тахипноэ, но минутный объем не повышается, т.к. дыхание поверхностное. Вместе с тем, это один из путей компенсаторного увеличения теплоотдачи испарением.

9.6.4. Изменения пищеварительной системы связаны во многом с действием интерлейкина-1. В частности, отмечается замедление секреции соков желудочно-кишечного тракта, снижение кислотности желудочного сока, замедление перистальтики, сопровождающееся повышением всасывания жидкой части содержимого пищеварительной трубки.

9.6.5. Изменения обмена веществ

1-я стадия, в основном, проявляется ускорением окислительных процессов. В целом отмечается повышение катаболизма в начале и дезорганизации метаболизма в конце с нарушением резистентности организма к действию стресс-факторов. Белковый обмен характеризуется отрицательным азотистым балансом, т.е. превышением выведения азота из организма над его поступлением. Искусственное увеличение поступления белка не нормализует азотистый баланс, который в 3-й стадии возвращается к норме. Углеводный обмен характеризуется увеличением распада депо глюкозы - гликогена. Липиды также мобилизуются из депо с образованием неэстерифицированных жирных кислот - энергетического материала.

Для 3-й стадии характерна резкая потеря с потом воды и минеральных веществ. Вначале развивается изотоническая, затем гипотоническая гипогидратация.

9.7. Биологическая роль лихорадки

В процессе эволюции лихорадка выработалась как защитный механизм, но она может носить и патологический характер при повышении температуры до цифр, при которых отмечается существенное повышение текучести липидов биомембран клеток.

Лихорадят ли холоднокровные? Американскому исследователю доктору М.Дж.Клюгеру удалось подтвердить защитную роль лихорадки экспериментально. Для своих опытов исследователь использовал холоднокровных животных, температура тела которых изменяется легко - она адаптируется к температуре окружающей их среды. Крупная ящерица (длина без хвоста до 15 см) игуана в естественных условиях может изменить температуру своего тела в диапазоне от 15° С ночью до 29-50° С днем в зависимости от того, находится она в тени или на солнце.

В лаборатории был создан климатический режим, близкий тому, который игуана может найти у себя в пустыне. В разных местах клетки и в соответствии со временем суток лампы включались таким образом, что ящерица могла выбрать для себя нужную ей температуру. Крохотный термометр в прямой кишке игуаны позволял все время следить за температурой ее тела. Здоровые ящерицы перемещались в различных "микроклиматах", которые были в их распоряжении, и поддерживали свою температуру неизменно на уровне 38-39° С.

А как будут вести себя больные ящерицы? Игуаны были заражены бактериями, вызывающими воспаление лап. В этом случае ящерицы стали выбирать место в клетке потеплее и их температура повысилась до 40-42° С. Другими словами, они специально вызывали у себя жар.

Сразу же возник вопрос: было ли это для них полезно? Ответ дал следующий несложный эксперимент. Игуаны были помещены в 5 ящиков, каждый из которых имел постоянную температуру: 34 и 36° С - низкая температура, но все же для игуан в пределах нормы: 38° С - норма: 40 и 42° С - выше нормы.

Спустя три дня 96% ящериц, содержащихся при самой высокой температуре, были живы. В ящиках с нормальной температурой выжили 34% животных, а в ящиках с температурой 34° С - лишь 10%.

Другими словами, высокая температура помогла животным противостоять инфекции. Конечно, можно было бы сказать, что высокая температура тормозит деление бактерий. Это действительно так. Ученые, (в частности, доктор А.Львов из Пастеровского института в Париже) давно показали, что некоторые инфекционные организмы воспроизводятся при повышенной температуре медленнее, чем при нормальной (бактериостатическое действие). Однако есть основания считать, что помимо этого, при повышении температуры активизируются многие компоненты гомеостаза: увеличивается производство фагоцитов и Т-лимфоцитов-хелперов под влиянием интерлейкина-1, уменьшается количество микроэлементов (в частности, железа), необходимых инфекционным микроорганизмам. Этот последний феномен наблюдался и другими учеными. Кроме того, лихорадка вызывает и стресс-синдром.

Вывод: Задачей врача является оценка состояния больного в данное время. Неверно очень частое стремление обязательно снять высокую температуру. Для обоснования положения о том, что лихорадка больного человека отличается прежде всего тем, что он регулирует свою температуру на более высоком уровне, можно привести следующие данные:

1. Лихорадящий больной, как и здоровый, при помещении в холодную ванну дрожит.
2. Повышение температуры тела при лихорадке не зависит прямо от температуры окружающей среды, а может наблюдаться и при повышении, и при понижении температуры окружающей среды.
3. При лихорадке температура, поднявшись до определенного значения, продолжает длительно оставаться на этом уровне, даже если теплообразование остается высоким. Это свидетельствует о том, что теплообразование и теплоотдача уравновешиваются и температура устойчиво регулируется на новом уровне.

9.8. Различия между лихорадкой и перегреванием

Общее - повышение температуры тела.

Различия:

1. Лихорадочная реакция не зависит от температуры окружающей среды, т.е. тeпловой гомеостаз сохранен.
2. При лихорадке наблюдается активное повышение температуры, т.к. под влиянием пирогенов смещается установочная точка. Перегревание же пассивно, тепловой гомеостаз нарушен и когда температура тела повышается вследствие повышения температуры окружающем среды. Это уже не защитное явление, а следствие слома терморегуляционной системы. Причиной перегревания может быть длительное пребывание в среде с более высокой температурой или затруднение процессов теплоотдачи (работа в скафандре).
3. Лихорадка оказывает защитное действие, перегревание - нет.

9.9. Применение лихорадки с лечебной целью

Используется для перевода хронического процесса в острый (стрессор). Например, искусственная лихорадка используется при лечении таких хронических, вялотекущих инфекции как дизентерия, гонорея. С этой целью вводят готовый пироген, либо вызывают воспаление (внутримышечное введение молока, аутокрови). Во всех варианатах общим звеном является усиление образования интерлейкина-1.

Температура тела

Температура тела - комплексный показатель теплового состояния организма животных и человека.

Поддержание температуры тела в определенных пределах является одним из важнейших условий нормальной жизнедеятельности организма. У пойкилотермных животных, к которым относятся беспозвоночные, рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, температура тела близка к температуре окружающей среды. Гомойотермные животные - птицы и млекопитающие - в процессе эволюции приобрели способность поддерживать постоянную температуру тела при колебаниях температуры окружающей среды.

В гомойотермном организме условно различают две температурные зоны - оболочку и ядро. Оболочку составляют поверхностно расположенные структуры и ткани - кожа, соединительная ткань, ядро - кровь, внутренние органы и системы. Температура ядра выше, чем оболочки, и относительно стабильна: разница температур между внутренними органами составляет несколько десятых градуса, причем наиболее высокую температуру имеет печень (около 38°). Температура других внутренних органов, в том числе мозга, близка к температуре крови в аорте, определяющей среднюю температуру ядра. В мозге у кроликов и некоторых других животных отмечена разница температуры коры головного мозга и гипоталамуса, достигающая 1°.

Температура оболочки ниже температуры ядра на 5-10° и неодинакова на разных участках тела, что связано с различием их кровоснабжения, величиной подкожного жирового слоя и другого. Температура поверхности тела существенно зависит от температуры окружающей среды. При кратковременном нагревании тела (например, в финской сауне при температуре воздуха 80-100°) температура кожи конечностей, составляющая в норме около 30°, может подниматься до 45-48°, а при охлаждении падать до 5-10°.

Наличие в организме зон с разной температурой не позволяет однозначно определить температуру тела. Для характеристики ее часто пользуются понятием средневзвешенной температуры, которую вычисляют как среднюю температур всех участков тела. Более точно температуру тела может характеризоваться температурной схемой - распределением температуры по поверхности тела (рис. 1.) или в его ядре. Используется также характеристика температуры тела градиентом температуры, который изображается вектором, направленным в сторону наибольшего значения температуры, причем величина вектора соответствует изменению температуры, приходящемуся на единицу длины. Изображение температурной схемы тела в виде изотерм и значений градиента взаимно дополняют друг друга: чем ближе расположены изотермы, тем больший градиент температур имеют участки тела.

Измерение температуры тела производят с помощью различных термометров и датчиков температуры. Температуру ядра достаточно точно (с ошибкой менее 0,5°) можно измерить, размещая термометр в подмышечной впадине, под языком, в прямой кишке или наружном слуховом проходе. Нормальная температура тела человека, измеренная в прямой кишке, близка к 37°. Температура, измеренная под языком, меньше на 0,2-0,3°, в подмышечной впадине меньше на 0,3 - 0,4°.

У большинства людей хорошо выражены суточные колебания температуры тела, лежащие в диапазоне 0,1-0,6°. Наиболее высокая температура тела наблюдается во второй половине дня, наиболее низкая - ночью. Имеют место и сезонные колебания температуры тела: летом она на 0,1-0,3° выше, чем зимой. У женщин выражен также месячный ритм изменения температуры тела: при овуляции она повышается на 0,6-0,8°. Повышение температуры тела наблюдается при интенсивной мышечной работе, сильных эмоциональных переживаниях.

Поддержание жизни у гомойотермных животных и человека возможно только в определенном диапазоне температуры тела. Интервал между нормальной и верхней летальной температурой внутренних органов составляет около 6°. У человека и высших млекопитающих верхняя летальная температура приблизительно 43°, у птиц 46-47°. Причинами гибели гомойотермных животных и человека при превышении температуры тела верхнего критического предела считают нарушение биохимического равновесия в организме вследствие влияния изменения температуры на скорости разных биохимических реакций, а также нарушение структуры мембран в результате термического изменения конформации макромолекул, термическую инактивацию ферментов, идущую со скоростью, превышающей скорость их синтеза, денатурацию белков в результате нагрева, недостаток кислорода. Нижняя летальная температура тела составляет 15-23°. При искусственном охлаждении организма (смотри Гипотермия искусственная), когда принимаются специальные меры для сохранения его жизнеспособности, температуру тела можно понизить до более низких величин без риска для жизни.

жизнедеятельности человека:

Цена вопроса (баллов): 1

Вариантов ответов:

ВОПРОС N 7. Развитие теплового удара возможно при следующей температуре тела:

Тип вопроса: 1. Выбор единственно правильного ответа

Цена вопроса (баллов): 1

Вариантов ответов:

ВОПРОС N 8. В стадию декомпенсации гипотермии в организме развивается:

Тип вопроса: 1. Выбор единственно правильного ответа

Цена вопроса (баллов): 1

Вариантов ответов:

1. Брадикардия и брадипноэ

2. Угнетение активности коры больших полушарий

3. Прогрессирующее снижение уровня основного обмена

4. Все ответы верные

Верный ответ: 4 Вариантов ответов: 4

ВОПРОС N 9. При повышении температуры окружающей среды компенсаторными реакциями

организма являются все, КРОМЕ:

Тип вопроса: 1. Выбор единственно правильного ответа

Цена вопроса (баллов): 1

Вариантов ответов:

1. Брадикардии и брадипное

2. Гиперпное

3. Расширения периферических сосудов

4. Тахикардии и тахипное

Верный ответ: 1 Вариантов ответов: 4

ВОПРОС N 10. Характерным признаком второй степени термического ожога является:

Тип вопроса: 1. Выбор единственно правильного ответа

Цена вопроса (баллов): 1

Вариантов ответов:

1. Эритема

2. Образование пузырей

3. Некроз всей слоёв кожи

4. Все ответы правильные

Верный ответ: 2 Вариантов ответов: 4

ВОПРОС N 11. Стадия компенсации гипертермии характеризуется всем, КРОМЕ:

Тип вопроса: 1. Выбор единственно правильного ответа

Цена вопроса (баллов): 1

Вариантов ответов:

1. Повышения уровня газообмена

2. Увеличения минутного объёма кровообращения

3. Снижения уровня газообмена

4. Усиления потоотделения

Верный ответ: 3 Вариантов ответов: 4

ВОПРОС N 12. Стадия декомпенсации гипотермии характеризуется:

Тип вопроса: 1. Выбор единственно правильного ответа

Цена вопроса (баллов): 1

Вариантов ответов:

1. Сужением просвета периферических сосудов

2. Дисфункцией и рассогласованием разных структур ЦНС

3. Прогрессирующим снижением уровня основного обмена

4. Всем перечисленным

Верный ответ: 4 Вариантов ответов: 4

ВОПРОС N 13. Гипертермия организма развивается в результате всего, КРОМЕ:

Тип вопроса: 1. Выбор единственно правильного ответа

Цена вопроса (баллов): 1

Вариантов ответов:

1. Активизации процессов теплоотдачи при нормальной или пониженной теплопродукции

2. Торможения процессов теплоотдачи при нормальной теплопродукции

3. Торможения процессов теплоотдачи при повышенной теплопродукции

4. Разобщения процессов окисления и фосфорилирования

А. Жизнь человека может протекать только в узком диапазоне температур.

Температура оказывает существенное влияние на протекание жизненных процессов в организме человека и на его физиологическую активность. Процессы жизнедеятельности ограничены узким диапазоном температуры внутренней среды, в котором могут происходить основные ферментативные реакции. Для человека снижение температуры тела ниже 25°С и её увеличение выше 43°С, как правило, смертельно. Особенно чувствительны к изменениям температуры нервные клетки.

Высокая температура вызывает интенсивное потоотделение, что приводит к обезвоживанию организма, потере минеральных солей и водорастворимых витаминов. Следствием этих процессов является сгущение крови, нарушение солевого обмена, желудочной секреции, развитие витаминного дефицита. Допустимое снижение веса при испарении составляет 2-3%. При потере веса от испарения в 6% нарушается умственная деятельность, а при 15-20% потери веса наступает смерть. Систематическое действие высокой температуры вызывает изменения в сердечно-сосудистой системе: учащение пульса, изменение артериального давления, ослабление функциональной способности сердца. Длительное воздействие высокой температуры приводит к накоплению тепла в организме, при этом температура тела может повыситься до 38-41°С и может возникнуть тепловой удар с потерей сознания.

Низкие температуры могут быть причинами охлаждения и переохлаждения организма. При охлаждении в организме рефлекторно уменьшается теплоотдача и усиливается теплопродукция. Уменьшение теплоотдачи происходит за счёт спазма (сужения) сосудов, увеличения термического сопротивления тканей организма. Длительное воздействие низкой температуры приводит к стойкому сосудистому спазму, нарушению питания тканей. Рост теплопродукции при охлаждении достигается усилием окислительных обменных процессов в организме (понижение температуры тела на 1°С сопровождается приростом обменных процессов на 10°С). Воздействие низких температур сопровождается увеличением артериального давления, объёмом вдоха и уменьшением частоты дыхания. Охлаждение организма изменяет углеводный обмен. Большое охлаждение сопровождается снижением температуры тела, угнетением функций органов и систем организма.

Б. Ядро и внешняя оболочка тела.

С точки зрения терморегуляции тело человека можно представить состоящим из двух компонентов - внешней оболочки и внутреннего ядра .

Ядро - это часть тела, которая имеет постоянную температуру (внутренние органы), а оболочка - часть тела, в которой имеется температурный градиент (это ткани поверхностного слоя тела толщиной 2,5 см). Через оболочку идёт теплообмен между ядром и окружающей средой, то есть изменения теплопроводности оболочки определяют постоянство температуры ядра. Теплопроводность изменяется за счёт изменения кровоснабжения и кровенаполнения тканей оболочки.

Температура разных участков ядра различна. Например, в печени: 37.8-38.0°С, в мозге: 36.9-37.8°С. В целом же температура ядра тела человека составляет 37.0°С. Это достигается с помощью процессов эндогенной терморегуляции, результатом которой является устойчивое равновесие между количеством продуцируемого в организме в единицу времени тепла (теплопродукцией ) и количеством тепла, рассеиваемого организмом за то же время в окружающую среду (теплоотдачей ).

Температура кожи человека на различных участках колеблется от 24.4°С до 34.4°С. Самая низкая температура наблюдается на пальцах ног, самая высокая - в подмышечной впадине. Именно на основании измерения температуры в подмышечной впадине обычно судят о температуре тела в данный момент времени.

По усреднённым данным, средняя температура кожи обнажённого человека в условиях комфортной температуры воздуха составляет 33-34°С. Существуют суточные колебания температуры тела. Амплитуда колебаний может достигать 1°С. Температура тела минимальна в предутренние часы (3-4 часа) и максимальна в дневное время (16-18 часов).

Известно также явление асимметрии температуры. Она наблюдается примерно в 54% случаев, причём температура в левой подмышечной впадине несколько выше, чем в правой. Возможна асимметрия и на других участках кожи, а выраженность асимметрии более чем в 0,5°С свидетельствует о патологии.

В. Теплообмен. Баланс теплообразования и теплоотдачи в организме человека.

Процессы жизнедеятельности человека сопровождаются непрерывным теплообразованием в его организме и отдачей образованного тепла в окружающую среду. Обмен тепловой энергии между организмом и окружающей средой называетсяp теплообменом. Теплопродукция и теплоотдача обусловлены деятельностью центральной нервной системы, регулирующей обмен веществ, кровообращение, потоотделение и деятельность скелетных мышц.

Организм человека - это саморегулируемая система с внутренним источником тепла, в которой в нормальных условиях теплопродукция (количество образованного тепла) равна количеству тепла, отданного во внешнюю среду (теплоотдаче). Постоянство температуры тела называется изотермией . Она обеспечивает независимость обменных процессов в тканях и органах от колебаний температуры окружающей среды.

Внутренняя температура тела человека постоянна (36.5-37°С) благодаря регулированию интенсивности теплопродукции и теплоотдачи в зависимости от температуры внешней среды. А температура кожи человека при воздействии внешних условий может изменяться в относительно широких пределах.

В теле человека за 1 час образуется столько тепла, сколько нужно, чтобы вскипятить 1 литр ледяной воды. И если бы тело было непроницаемым для тепла футляром, то уже через час температура тела поднялась бы примерно на 1.5°С, а часов через 40 достигла бы точки кипения воды. Во время тяжёлой физической работы образование тепла увеличивается ещё в несколько раз. И всё же температура нашего тела не меняется. Почему? Всё дело именно в уравновешивании процессов образования и отдачи тепла в организме.

Ведущим фактором, определяющим уровень теплового баланса, является температура окружающей среды. При её отклонении от комфортной зоны в организме устанавливается новый уровень теплового баланса, обеспечивающий изотермию в новых условиях среды. Такое постоянство температуры тела обеспечивается механизмом терморегуляции , включающим процесс теплообразования и процесс тепловыделения, которые регулируются нервно-эндокринным путём.

Г. Понятие терморегуляции организма .

Терморегуляция - это совокупность физиологических процессов, направленных на поддержание относительного постоянства температуры ядра организма в условиях изменения температуры среды с помощью регуляции теплопродукции и теплоотдачи. Терморегуляция направлена на предупреждение нарушений теплового баланса организма или на его восстановление, если подобные нарушения уже произошли, и осуществляется нервно-гуморальным путём.

Принято считать, что терморегуляция свойственна лишь гомойотермным животным (к ним относятся млекопитающие (в том числе человек), и птицы), организм которых обладает способностью поддерживать температуру внутренних областей тела на относительно постоянном и достаточно высоком уровне (около 37-38°С у млекопитающих и 40-42°С у птиц) независимо от изменений температуры окружающей среды.

Механизм терморегуляции можно представить в виде кибернетической самоуправляющей системы с обратными связями. Температурные колебания окружающего воздуха действуют на специальные рецепторные образования (терморецепторы ), чувствительные к изменению температуры. Терморецепторы передают в центры терморегуляции информацию о тепловом состоянии органа, в свою очередь, центры терморегуляции через нервные волокна, гормоны и другие биологически активные вещества изменяют уровень теплоотдачи и теплопродукции или участков тела (местная терморегуляция), или организма в целом. При выключении центров терморегуляции специальными химическими веществами организм утрачивает способность к поддержанию постоянства температуры. Эту особенность в последние годы используют в медицине для искусственного охлаждения организма во время сложных хирургических операций на сердце.

Кожные терморецепторы.

Подсчитано, что у человека имеется примерно 150.000 холодовых и 16.000 тепловых рецепторов, которые реагируют на изменения температуры внутренних органов. Терморецепторы располагаются в коже, во внутренних органах, дыхательных путях, скелетных мышцах и центральной нервной системе.

Терморецепторы кожи являются быстро адаптирующимися и реагируют не столько на саму температуру, сколько на её изменения. Максимальное число рецепторов находится в области головы и шеи, минимальное - на конечностях.

Холодовые рецепторы менее чувствительны и их порог чувствительности равен 0,012°С (при охлаждении). Порог чувствительности тепловых рецепторов выше и составляет 0,007°С. Вероятно, это связано с большей опасностью для организма именно перегревания.

Д. Виды терморегуляции.

Терморегуляцию можно разделить на два основных вида :

1. Физическая терморегуляция:

Испарение (потоотделение);

Излучение (радиация);

Конвекция.

2. Химическая терморегуляция.

Сократительный термогенез;

Несократительный термогенез.

Физическая терморегуляция (процесс, осуществляющий удаление тепла из организма) - обеспечивает сохранение постоянства температуры тела за счёт изменения отдачи тепла организмом путём проведения через кожу (кондукция и конвекция), лучеиспускания (радиация) и испарения воды. Отдача постоянно образующегося в организме тепла регулируется изменением теплопроводности кожи, подкожного жирового слоя и эпидермиса. Теплоотдача в значительной мере регулируется динамикой кровообращения в теплопроводящих и теплоизолирующих тканях. С повышением температуры окружающей среды в теплоотдаче начинает доминировать испарение.

Кондукция, конвекция и излучение являются пассивными путями теплоотдачи, основанными на законах физики. Они эффективны только при сохранении положительного температурного градиента. Чем меньше разница температуры между телом и окружающей средой, тем меньше тепла отдаётся. При одинаковых показателях или при высокой температуре окружающей среды упомянутые пути не только не эффективны, но при этом ещё происходит и нагрев тела. В этих условиях в организме срабатывает только один механизм отдачи тепла - потоотделение.

При низкой температуре окружающей среды (15°С и ниже) около 90% суточной теплоотдачи происходит за счёт теплопроведения и теплоизлучения. В этих условиях видимого потоотделения не происходит. При температуре воздуха 18-22°С теплоотдача за счёт теплопроводности и теплоизлучения уменьшается, но увеличивается потеря тепла организмом путём испарения влаги с поверхности кожи. При повышении температуры окружающей среды до 35°С теплоотдача с помощью радиации и конвекции становится невозможной, и температура тела поддерживается на постоянном уровне исключительно с помощью испарения воды с поверхности кожи и альвеол лёгких. При большой влажности воздуха, когда испарение воды затруднено, может возникнуть перегревание тела и развиться тепловой удар.

У человека в состоянии покоя при температуре воздуха около 20°С и суммарной теплоотдаче, равной 419 кДж (100 ккал) в час, с помощью радиации теряется 66%, испарения воды - 19%, конвекции - 15% от общей потери тепла организмом.

Химическая терморегуляция (процесс, обеспечивающий образование тепла в организме) - реализуется через обмен веществ и через теплопродукцию таких тканей как мышцы, а также печень, бурый жир, то есть путём изменения уровня теплообразования - за счёт усиления или ослабления интенсивности обмена веществ в клетках организма. При окислении органических веществ выделяется энергия. Часть энергии идёт на синтез АТФ (аденозинтрифосфат - это нуклеотид, играющий исключительно важную роль в обмене энергии и веществ в организме). Эта потенциальная энергия может быть использована организмом в дальнейшей его деятельности. Источником тепла в организме являются все ткани. Кровь, протекая через ткани, нагревается. Повышение температуры окружающей среды вызывает рефлекторное снижение обмена веществ, вследствие этого в организме уменьшается теплообразование. При понижении температуры окружающей среды рефлекторно увеличивается интенсивность метаболических процессов и усиливается теплообразование.

Включение химической терморегуляции происходит тогда, когда физическая терморегуляция оказывается недостаточной для поддержания постоянства температуры тела.

Рассмотрим эти виды терморегуляции.

Физическая терморегуляция:

Под физической терморегуляцией понимают совокупность физиологических процессов, ведущих к изменению уровня теплоотдачи. Существуют следующие пути отдачи тепла организмом в окружающую среду:

Испарение (потоотделение);

Излучение (радиация);

Теплопроведение (кондукция);

Конвекция.

Рассмотрим их подробнее:

1. Испарение (потоотделение):

Испарение (потоотделение) - это отдача тепловой энергии в окружающую среду за счёт испарения пота или влаги с поверхности кожи и слизистых оболочек дыхательных путей. У человека постоянно осуществляется выделение пота потовыми железами кожи («ощутимая», или железистая, потеря воды), увлажняются слизистые оболочки дыхательных путей («неощутимая» потеря воды). При этом «ощутимая» потеря воды организмом оказывает более существенное влияние на общее количество отдаваемого путём испарения тепла, чем «неощутимая».

При температуре внешней среды около 20°С испарение влаги составляет около 36 г/ч. Поскольку на испарение 1 г воды у человека затрачивается 0,58 ккал тепловой энергии, нетрудно подсчитать, что путём испарения организм взрослого человека отдаёт в этих условиях в окружающую среду около 20% всего рассеиваемого тепла. Повышение внешней температуры, выполнение физической работы, длительное пребывание в теплоизолирующей одежде усиливают потоотделение и оно может возрасти до 500-2.000 г/ч.

Человек плохо переносит сравнительно невысокую температуру окружающей среды (32°С) при влажном воздухе. В совершенно сухом воздухе человек может находиться без заметного перегревания в течение 2-3 ч при температуре 50-55°С. Плохо переносится также непроницаемая для воздуха одежда (резиновая, плотная и т.п.), препятствующая испарению пота: слой воздуха между одеждой и телом быстро насыщается парами и дальнейшее испарение пота прекращается.

У процесса теплоотдачи при помощи испарения, хотя оно является лишь одним из способов терморегуляции, есть одно исключительное достоинство - если внешняя температура превышает среднее значение температуры кожи, то организм не может отдавать во внешнюю среду тепло другими методами терморегуляции (излучением, конвекцией и кондукцией), которые мы рассмотрим ниже. Организм в этих условиях начинает поглощать тепло извне, и единственным способом рассеяния тепла становится усиление испарения влаги с поверхности тела. Такое испарение возможно до тех пор, пока влажность воздуха окружающей среды остаётся меньше 100%. При интенсивном потоотделении, высокой влажности и малой скорости движения воздуха, когда капли пота, не успевая испариться, сливаются и стекают с поверхности тела, теплоотдача путём испарения становится менее эффективной.

При испарении пота наше тело отдаёт свою энергию. Собственно, благодаря энергии нашего тела молекулы жидкости (т.е. пота) разрывают молекулярные связи и переходят из жидкого в газообразное состояние. Энергия тратится на разрыв связей, и, в результате, температура тела понижается. По такому же принципу работает холодильник. Он умудряется поддерживать внутри камеры температуру, гораздо более низкую, чем температура окружающей среды. Делает он это благодаря потребляемой электроэнергии. А мы это делаем, используя энергию, полученную от расщепления пищевых продуктов.

Снизить потери тепла от испарения может помочь контроль над подбором одежды. Одежду нужно подбирать исходя из погодных условий и текущей активности. Не ленитесь снимать лишнюю одежду, когда растут нагрузки. Вы будете меньше потеть. И не ленитесь снова её одеть, когда нагрузки прекращаются. Снимайте влаго- и ветрозащиту, если дождя с ветром нет, иначе одежда будет мокнуть изнутри, от вашего пота. А, контактируя с мокрой одеждой, мы теряем тепло ещё и теплопроводностью. Вода в 25 раз лучше воздуха проводит тепло. Значит, в мокрой одежде мы теряем тепло в 25 раз быстрее. Вот почему важно поддерживать одежду сухой.

Испарение делится на 2 вида:

а) Неощущаемая перспирация (без участия потовых желез) - это испарение воды с поверхности лёгких, слизистых оболочек дыхательных путей и воды, просачивающейся через эпителий кожного покрова (испарение с поверхности кожи идёт даже в случае, если кожа сухая).

За сутки через дыхательные пути испаряется до 400 мл воды, т.е. организм теряет до 232 ккал в сутки. При необходимости эта величина может быть увеличена за счёт тепловой одышки. Через эпидермис в среднем за сутки просачивается около 240 мл воды. Следовательно, этим путём организм теряет до 139 ккал в сутки. Эта величина, как правило, не зависит от процессов регуляции и различных факторов среды.

б) Ощущаемая перспирация (при активном участии потовых желез) - это отдача тепла путём испарения пота. В среднем за сутки при комфортной температуре среды выделяется 400-500 мл пота, следовательно, отдаётся до 300 ккал энергии. Испарение 1 л пота у человека с массой тела 75 кг может понизить температуру тела на 10°С. Однако при необходимости объём потоотделения может увеличиться до 12 л в сутки, т.е. путём потоотделения можно потерять до 7.000 ккал в сутки.

Эффективность испарения во многом зависит от среды: чем выше температура и ниже влажность, тем выше эффективность потоотделения как механизма отдачи тепла. При 100% влажности испарение невозможно. При высокой влажности атмосферного воздуха высокая температура переносится тяжелее, чем при низкой влажности. В насыщенном водяными парами воздухе (например, в бане) пот выделяется в большом количестве, но не испаряется и стекает с кожи. Такое потоотделение не способствует отдаче тепла: только та часть пота, которая испаряется с поверхности кожи, имеет значение для теплоотдачи (эта часть пота составляет эффективное потоотделение).

2. Излучение (радиация):

Излучение (радиация) - это способ отдачи тепла в окружающую среду поверхностью тела человека в виде электромагнитных волн инфракрасного диапазона (а = 5-20 мкм). За счёт излучения отдают энергию все предметы, температура которых выше абсолютного нуля. Электромагнитная радиация свободно проходит сквозь вакуум, атмосферный воздух для неё тоже можно считать «прозрачным».

Как известно, любой предмет, который нагрет выше температуры окружающей среды, излучает тепло. Каждый чувствовал это сидя у костра. Костёр излучает тепло и нагревает предметы вокруг. При этом костер теряет своё тепло.

Тело человека начинает излучать тепло, как только температура окружающей среды опускается ниже, чем температура поверхности кожи. Чтоб предотвратить потери тепла излучением, нужно защитить открытые участки тела. Это делается с помощью одежды. Таким образом, мы создаём прослойку воздуха в одежде между кожей и окружающей средой. Температура этой прослойки будет равна температуре тела и потери тепла излучением уменьшатся. Почему потеря тепла не прекратится совсем? Потому что теперь нагретая одежда будет излучать тепло, теряя его. И, даже надев на себя ещё один слой одежды, вы не остановите излучение.

Количество тепла, рассеиваемого организмом в окружающую среду излучением, пропорционально площади поверхности излучения (площади поверхности тела, не покрытой одеждой) и разности средних значений температур кожи и окружающей среды. При температуре окружающей среды 20°С и относительной влажности воздуха 40-60% организм взрослого человека рассеивает путём излучения около 40-50% всего отдаваемого тепла. Если температура окружающей среды превышает среднюю температуру кожи, тело человека, поглощая инфракрасные лучи, излучаемые окружающими предметами, согревается.

Теплоотдача путём излучения возрастает при понижении температуры окружающей среды и уменьшается при её повышении. В условиях постоянной температуры окружающей среды излучение с поверхности тела возрастает при повышении температуры кожи и уменьшается при её понижении. Если средние температуры поверхности кожи и окружающей среды выравниваются (разность температур становится равной нулю), то отдача тепла излучением становится невозможной.

Снизить теплоотдачу организма излучением можно за счёт уменьшения площади поверхности излучения - изменением положения тела . Например, когда собаке или кошке холодно, они сворачиваются в клубок, уменьшая тем самым поверхность теплоотдачи; когда жарко, животные, наоборот, принимают положение, при котором поверхность теплоотдачи максимально возрастает. Этого способа физической терморегуляции не лишён и человек, «сворачиваясь в клубок» во время сна в холодном помещении.

3. Теплопроведение (кондукция):

Теплопроведение (кондукция) - это способ отдачи тепла, который имеет место при контакте, соприкосновении тела человека с другими физическими телами. Количество тепла, отдаваемого организмом в окружающую среду этим способом, пропорционально разнице средних температур контактирующих тел, площади контактирующих поверхностей, времени теплового контакта и теплопроводности контактирующего тела.

Потери тепла теплопроводностью возникают тогда, когда происходит прямой контакт с холодным предметом. В этот момент наше тело отдаёт своё тепло. Скорость потери тепла сильно зависит от теплопроводности предмета, с которым мы соприкасаемся. Например, теплопроводность камня в 10 раз выше, чем древесины. Поэтому, сидя на камне, мы будем терять тепло гораздо быстрее. Вы, наверняка, замечали, что сидеть на камне как-то холоднее, чем на бревне.

Решение? Изолировать своё тело от холодных предметов с помощью плохих проводников тепла. Проще говоря, например, если вы путешествуете в горах, то устраиваясь на привал, садитесь на туристический коврик или свёрток одежды. На ночь обязательно подкладывайте под спальник туристический коврик, соответствующий погодным условиям. Или, в крайнем случае, толстый слой сухой травы или хвои. Земля хорошо проводит (а значит «отбирает») тепло и сильно охлаждается ночью. Зимой не берите металлические предметы голыми руками. Используйте перчатки. В сильные морозы от металлических предметов можно получить местное обморожение.

Сухой воздух, жировая ткань характеризуются низкой теплопроводностью и являются теплоизоляторами (плохими проводниками тепла). Одежда уменьшает теплоотдачу. Потере тепла препятствует тот слой неподвижного воздуха, который находится между одеждой и кожей. Теплоизолирующие свойства одежды тем выше, чем мельче ячеистость её структуры, содержащая воздух. Этим объясняются хорошие теплоизолирующие свойства шерстяной и меховой одежды, что даёт возможность организму человека уменьшить рассеяние тепла путём теплопроводности. Температура воздуха под одеждой достигает 30°С. И, наоборот, обнажённое тело теряет тепло, так как воздух на его поверхности всё время сменяется. Поэтому температура кожи обнажённых частей тела намного ниже, чем одетых.

Влажный, насыщенный водяными парами воздух характеризуется высокой теплопроводностью. Поэтому пребывание человека в среде с высокой влажностью при низкой температуре сопровождается усилением теплопотерь организма. Влажная одежда также теряет свои теплоизолирующие свойства.

4. Конвекция:

Конвекция - это способ теплоотдачи организма, осуществляемый путём переноса тепла движущимися частицами воздуха (воды). Для рассеяния тепла конвекцией требуется обтекание поверхности тела потоком воздуха с более низкой температурой, чем температура кожи. При этом контактирующий с кожей слой воздуха нагревается, снижает свою плотность, поднимается и замещается более холодным и более плотным воздухом. В условиях, когда температура воздуха равна 20°С, а относительная влажность - 40-60%, тело взрослого человека рассеивает в окружающую среду путём теплопроведения и конвекции около 25-30% тепла (базисная конвекция). При увеличении скорости движения воздушных потоков (ветер, вентиляция) значительно возрастает и интенсивность теплоотдачи (форсированная конвекция).

Суть процесса конвекции лежит в следующем - наше тело нагревает воздух вблизи кожи; нагретый воздух становиться легче холодного и поднимается вверх, а его замещает холодный воздух, который снова нагревается, становится легче и вытесняется следующей порцией холодного. Если нагретый воздух не захватить с помощью одежды, то этот процесс будет бесконечным. Фактически нас греет не одежда, а воздух, который она задерживает.

Когда дует ветер, ситуация ухудшается. Ветер несёт огромные порции ненагретого воздуха. Даже когда мы одеваем тёплый свитер, ветру ничего не стоит выгнать из него тёплый воздух. То же самое происходит, когда мы движемся. Наше тело «врезается» в воздух, и он течёт вокруг нас, действуя как ветер. Это тоже умножает потери тепла.

Какое решение? Надевать ветрозащитный слой: ветровку и непродуваемые штаны. Не забывать о защите шеи и головы. Из-за активного кровообращения мозга, шея и голова - это наиболее нагретые участки тела, поэтому потери тепла от них очень большие. Также, в холодную погоду нужно избегать продуваемых мест как во время движения, так и при выборе места для ночлега.

Химическая терморегуляция:

Химическая терморегуляция теплообразования осуществляется за счёт изменения уровня обмена веществ (окислительных процессов), вызванных микровибрацией мышц (колебаниями), что приводит к изменению образования тепла в организме.

Источником тепла в организме являются экзотермические реакции окисления белков, жиров, углеводов, а также гидролиз АТФ (аденозинтрифосфат - это нуклеотид, который играет исключительно важную роль в обмене энергии и веществ в организме; в первую очередь это соединение известно как универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах). При расщеплении питательных веществ часть освобождённой энергии аккумулируется в АТФ, часть рассеивается в виде тепла (первичная теплота - 65-70% энергии). При использовании макроэргических связей молекул АТФ часть энергии идёт на выполнение полезной работы, а часть рассеивается (вторичная теплота). Таким образом, два потока теплоты - первичной и вторичной - являются теплопродукцией.

Химическая терморегуляция имеет важное значение для поддержания постоянства температуры тела как в нормальных условиях, так и при изменении температуры окружающей среды. У человека усиление теплообразования вследствие увеличения интенсивности обмена веществ отмечается, в частности, тогда, когда температура окружающей среды становится ниже оптимальной температуры, или зоны комфорта. Для человека в обычной лёгкой одежде эта зона находится в пределах 18-20°С, а для обнажённого равна 28°С.

Оптимальная температура во время пребывания в воде выше, чем на воздухе. Это обусловлено тем, что вода, обладающая высокой теплоёмкостью и теплопроводностью, охлаждает тело в 14 раз сильнее, чем воздух, поэтому в прохладной ванне обмен веществ повышается значительно больше, чем во время пребывания на воздухе при той же температуре.

Наиболее интенсивное теплообразование в организме происходит в мышцах. Даже если человек лежит неподвижно, но с напряжённой мускулатурой, интенсивность окислительных процессов, а вместе с тем и теплообразование, повышаются на 10%. Небольшая двигательная активность ведёт к увеличению теплообразования на 50-80%, а тяжёлая мышечная работа - на 400-500%.

В химической терморегуляции значительную роль играют также печень и почки. Температура крови печёночной вены выше температуры крови печёночной артерии, что указывает на интенсивное теплообразование в этом органе. При охлаждении тела теплопродукция в печени возрастает.

При необходимости повысить теплопродукцию, помимо возможности получения тепла извне, в организме используются механизмы, увеличивающие производство тепловой энергии. К таким механизмам относятся сократительный и несократительный термогенез .

1. Сократительный термогенез.

Этот вид терморегуляции работает, если нам холодно и необходимо поднять температуру тела. Заключается этот метод в сокращении мышц . При сокращении мышц возрастает гидролиз АТФ, поэтому возрастает поток вторичной теплоты, идущей на согревание тела.

Произвольная активность мышечного аппарата, в основном, возникает под влиянием коры больших полушарий. При этом повышение теплопродукции возможно в 3-5 раз по сравнению с величиной основного обмена.

Обычно при снижении температуры среды и температуры крови первой реакцией является увеличение терморегуляционного тонуса (волосы на теле «встают дыбом», появляются «мурашки»). С точки зрения механики сокращения, данный тонус представляет собой микровибрацию и позволяет увеличить теплопродукцию на 25-40% от исходного уровня. Обычно в создании тонуса принимают участие мышцы шеи, головы, туловища и конечностей.

При более значительном переохлаждении терморегуляционный тонус переходит в особый вид мышечных сокращений - мышечную холодовую дрожь , при которой мышцы не совершают полезной работы и их сокращение направлено исключительно на выработку тепла.Холодовая дрожь представляет собой непроизвольную ритмическую активность поверхностно расположенных мышц, в результате чего значительно усиливаются обменные процессы организма, увеличивается потребление кислорода и углеводов мышечной тканью, что и влечёт за собой повышение теплообразования. Дрожь начинается часто с мышц шеи, лица. Это объясняется тем, что, прежде всего, должна повыситься температура крови, которая течёт к головному мозгу. Считается, что теплопродукция при холодовой дрожи в 2-3 раза выше, чем при произвольной мышечной деятельности.

Описанный механизм работает на рефлекторном уровне, без участия нашего сознания. Но поднять температуру тела можно и при помощи сознательной двигательной активности . При выполнении физической нагрузки разной мощности теплопродукция возрастает в 5-15 раз по сравнению с уровнем покоя. Температура ядра на протяжении первых 15-30 минут длительной работы довольно быстро повышается до относительно стационарного уровня, а затем сохраняется на этом уровне или продолжает медленно повышаться.

2. Несократительный термогенез:

Этот вид терморегуляции может приводить как к повышению, так и к понижению температуры тела. Он осуществляется путём ускорения или замедления катаболических процессов обмена веществ (окисление жирных кислот). А это, в свою очередь, будет приводить к снижению или увеличению теплопродукции. За счёт этого вида термогенеза уровень теплопродукции у человека может вырасти в 3 раза по сравнению с уровнем основного обмена.

Регуляция процессов несократительного термогенеза осуществляется путём активации симпатической нервной системы, продукции гормонов щитовидной и мозгового слоя надпочечников.

Е. Управление терморегуляцией.

Гипоталамус.

Система терморегуляции состоит из ряда элементов с взаимосвязанными функциями. Информация о температуре поступает от терморецепторов и при помощи нервной системы попадает в мозг.

Основную роль в терморегуляции играет гипоталамус . В нём расположены основные центры терморегуляции, которые координируют многочисленные и сложные процессы, обеспечивающие сохранение температуры тела на постоянном уровне.

Гипоталамус - это небольшая область в промежуточном мозге, включающая в себя большое число групп клеток (свыше 30 ядер), которые регулируют нейроэндокринную деятельность мозга и гомеостаз (способность сохранять постоянство своего внутреннего состояния) организма. Гипоталамус связан нервными путями практически со всеми отделами центральной нервной системы, включая кору, гиппокамп, миндалину, мозжечок, ствол мозга и спинной мозг. Вместе с гипофизом гипоталамус образует гипоталамо-гипофизарную систему, в которой гипоталамус управляет выделением гормонов гипофиза и является центральным связующим звеном между нервной и эндокринной системой. Он выделяет гормоны и нейропептиды, и регулирует такие функции как ощущение голода и жажды, терморегуляция организма, половое поведение, сон и бодрствование (циркадные ритмы). Исследования последних лет показывают, что гипоталамус играет важную роль и в регуляции высших функций, таких как память и эмоциональное состояние, и тем самым участвует в формировании различных аспектов поведения.

Разрушение центров гипоталамуса или нарушение нервных связей ведёт к утрате способности регулировать температуру тела.

В переднем гипоталамусе расположены нейроны, управляющие процессами теплоотдачи (они обеспечивают физическую терморегуляцию - сужение сосудов, потоотделение).При разрушении нейронов переднего гипоталамуса организм плохо переносит высокие температуры, но физиологическая активность в условиях холода сохраняется.

Нейроны заднего гипоталамуса управляют процессами теплообразования (они обеспечивают химическую терморегуляцию - усиление теплообразования, мышечную дрожь).При их повреждении нарушается способность к усилению энергообмена, поэтому организм плохо переносит холод.

Термочувствительные нервные клетки преоптической области гипоталамуса непосредственно «измеряют» температуру артериальной крови, протекающей через мозг, и обладают высокой чувствительностью к температурным изменениям (способны различать разницу температуры крови в 0,011°С). Отношение холодо- и теплочувствительных нейронов в гипоталамусе составляет 1:6, поэтому центральные терморецепторы преимущественно активируются при повышении температуры «ядра» тела человека.

На основе анализа и интеграции информации о значении температуры крови и периферических тканей, в преоптической области гипоталамуса непрерывно определяется среднее (интегральное) значение температуры тела. Эти данные передаются через вставочные нейроны в группу нейронов переднего отдела гипоталамуса, задающих в организме определённый уровень температуры тела - «установочную точку» терморегуляции. На основе анализа и сравнений значений средней температуры тела и заданной величины температуры, подлежащей регулированию, механизмы «установочной точки» через эффекторные нейроны заднего гипоталамуса воздействуют на процессы теплоотдачи или теплопродукции, чтобы привести в соответствие фактическую и заданную температуру.

Таким образом, за счёт функции центра терморегуляции устанавливается равновесие между теплопродукцией и теплоотдачей, позволяющее поддерживать температуру тела в оптимальных для жизнедеятельности организма пределах.

Эндокринная система.

Гипоталамус управляет процессами теплопродукции и теплоотдачи, посылая нервные импульсы к железам внутренней секреции, главным образом щитовидной, и надпочечникам.

Участие щитовидной железы в терморегуляции обусловлено тем, что влияние пониженной температуры приводит к усиленному выделению её гормонов (тироксин, трийодтиронин), ускоряющих обмен веществ и, следовательно, теплообразование.

Роль надпочечников связана с выделением ими в кровь катехоламинов (адреналин, норадреналин, дофамин), которые, усиливая или уменьшая окислительные процессы в тканях (например, мышечной), увеличивают или уменьшают теплопродукцию и сужают или увеличивают кожные сосуды, меняя уровень теплоотдачи.

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 °С), свойственная глубоким тканям тела человека, сохраняется лишь на глубине около 2,5 см. Слой поверхностно расположенных тканей толщиной до 2,5 см. имеет температуру, отличающуюся от температуры внутренних органов. Температура поверхностного слоя в отличие от внутреннего изменяется под влиянием внутренних и внешних причин.

Гипотермические состояния . К гипотермическим относятся состояния, характеризующиеся понижением температуры тела ниже нормы. В основе их развития лежит расстройство механизмов терморегуляции, обеспечивающих оптимальный тепловой режим организма. Различают охлаждение организма (собственно гипотермию) и управляемую (искусственную) гипотермию, или медицинскую гибернацию. Гипотермия возникает в результате действия на организм низкой температуры внешней среды и/или значительного снижения теплопродукции в нём. Гипотермия характеризуется нарушением (срывом) механизмов теплорегуляции и проявляется снижением температуры тела ниже нормы.

#49 Проанализируйте динамику работы функциональной системы, поддерживающей оптимальную для метаболизма температуру крови при повышении температуры окружающей среды.

См. рис. выше.

Гипертермические состояния . К гипертермическим состояниям относятся перегревание организма (или собственно гипертермия), тепловой удар, солнечный удар, лихорадка, различные гипертермические реакции. Лихорадка . Наиболее важное клиническое значение имеет лихорадка - общая неспецифическая реакция организма, в большинстве случаев развивающаяся в ответ на попадание в организм и/или образование в нём пирогена. Важным проявлением лихорадки является повышение температуры тела, не зависящее от температуры окружающей среды. Лихорадка отличается от других гипертермических состояний сохранением механизмов терморегуляции на всех этапах её развития.