Нервная и гуморальная регуляция температуры тела
Тепловой гомеостаз – это один из самых совершенных механизмов общего гомеостаза организма человека.
ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ ХИМИЧЕСКАЯ И ФИЗИЧЕСКАЯ
Химическая терморегуляция. Тепловой обмен в организме тесно связан с энергетическим. При окислении органических веществ выделяется энергия. Часть энергии идет на синтез АТФ. 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. В большей степени увеличение теплообразования происходит за счет повышения мышечной активности. Непроизвольные сокращения мышц (дрожь) являются основной формой повышения теплообразования. Увеличение теплообразования может происходить в мышечной ткани и за счет рефлекторного повышения интенсивности обменных процессов — несократительный мышечный термогенез.
Физическая терморегуляция. Этот процесс осуществляется за счет отдачи тепла во внешнюю среду путем конвекции (теплопроведения), радиации (теплоизлучения) и испарения воды.
Конвекция - непосредственная отдача тепла прилегающим к коже предметам или частицам среды. Отдача тепла тем интенсивнее, чем больше разница температур между поверхностью тела и окружающим воздухом. Радиация - выделение тепла из организма происходит путем инфракрасного излучения с поверхности тела. За счет этого организм теряет основную массу тепла.
Испарение воды с поверхности тела ( 2 /з влаги), а также в процессе дыхания (1/з влаги). Испарение воды с поверхности тела происходит при выделении пота. Даже при полном отсутствии видимого потоотделения через кожу испаряется в сутки до 0,5 л воды — невидимое потоотделение. Испарение 1 л пота у человека с массой тела 75 кг может понизить температуру тела на 10° С. В состоянии относительного покоя взрослый человек выделяет во внешнюю среду 15% тепла путем теплопроведения, около 66% посредством теплоизлучения и 19% за счет испарения воды.
НЕРВНАЯ И ГУМОРАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИИ
Терморегуляция осуществляется рефлекторно. Колебания температуры окружающей среды воспринимаются терморецепторами. В большом количестве терморецепторы располагаются в коже, в слизистой оболочке полости рта, верхних дыхательных путях. Обнаружены терморецепторы во внутренних органах, венах, а также в некоторых образованиях центральной нервной системы.
Терморецепторы кожи очень чувствительны к колебаниям температуры окружающей среды. Они возбуждаются при повышении температуры среды на 0,007° С и понижении — на 0,012° С.
Нервные импульсы, возникающие в терморецепторах, по афферентным нервным волокнам поступают в спинной мозг. По проводящим путям они достигают зрительных бугров, а от них идут в гипоталамическую область и к коре большого мозга. В результате возникают ощущения тепла или холода.
В спинном мозге находятся центры некоторых терморегуляторных рефлексов. Гипоталамус является основным рефлекторным центром терморегуляции. Передние отделы гипоталамуса контролируют механизмы физической терморегуляции, т. е. они являются центром теплоотдачи. Задние отделы гипоталамуса контролируют химическую терморегуляцию и являются центром теплообразования.
Важная роль в регуляции температуры тела принадлежит коре головного мозга. Эфферентными нервами центра терморегуляции являются главным образом симпатические волокна.
В регуляции теплообмена участвует и гормональный механизм, в частности гормоны щитовидной железы и надпочечников. Гормон щитовидной железы — тироксин, повышая обмен веществ в организме, увеличивает теплообразование. Поступление тироксина в кровь возрастает при охлаждении организма. Гормон надпочечников —адреналин — усиливает окислительные процессы, увеличивая тем самым теплообразование. Кроме того, под действием адреналина происходит сужение сосудов, в частности сосудов кожи, за счет этого уменьшается теплоотдача.
Приспособление организма к пониженной температуре окружающей среды. При понижении температуры окружающей среды происходит рефлекторное возбуждение гипоталамуса. Повышение его активности стимулирует гипофиз, результатом чего является усиленное выделение тиреотропина и кортикотропина, повышающих активность щитовидной железы и надпочечников. Гормоны данных желез стимулируют теплопродукцию.
Таким образом, при охлаждении включаются защитные механизмы организма, повышающие обмен веществ, теплообразование и уменьшающие теплоотдачу.
64. ВОДНО-СОЛЕВОЙ ОБМЕН И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ.
Вода в организме находится в виде солевых растворов. Это обусловливает тесную связь водного обмена с обменом минеральных веществ, находящихся в организме в виде солей и их ионов.
Тело взрослого человека на 50—60% состоит из воды. Вода составляет около 92% крови, 70% общего веса скелетных мышц, 84% серого вещества мозга, 22% костной ткани.
Функции воды. Входя в состав тканей, вода является одним из структурных компонентов тела. Она служит растворителем многих химических веществ в организме и активно участвует в процессах обмена. Если прекращается поступление воды в организм, то он погибает. Полное голодание, но при условии приема воды переносится человеком в течение 40—45 дней. Потеря веса тела при этом может достигать 40%. При лишении же воды потеря 10% веса уже ведет к тяжелым поражениям, а потеря 20—22% —к смерти.
Поступление воды в организм вызывает незначительное и кратковременное повышение ее содержания в крови. Она быстро переходит в ткани и частично депонируется в печени. Избыток ее выводится из организма почками.
Минеральные вещества входят в состав всех живых тканей. Нормальное функционирование тканей обеспечивается не только наличием в них тех или иных солей, но и строго определенными их количественными соотношениями. Неорганические вещества 1) поддерживают необходимое осмотическое давление в клетках и биологических жидкостях и наряду с белками 2)обеспечивают постоянство рН тканей. При полном отсутствии минеральных солей в пище животные резко теряют в весе и погибают .При избыточном поступлении минеральных солей в организм они могут откладываться в виде запасов. Натрий и хлор депонируются в подкожной клетчатке, калий — в скелетных мышцах, кальций и фосфор — в костях.
Осмотическое давление внутренней среды организма поддерживается путем регуляции поступления воды и солей и их выделения. При повышении осмотического давления возникает чувство жажды. При поступлении воды в организм осмотическое давление снижается.
Регуляция
Выведение воды и солей из организма происходит благодаря нервным и гуморальным влияниям на почки и потовые железы. Нервные центры, регулирующие водно-солевой обмен, расположены в подбугровой области промежуточного мозга. Здесь же находятся осмо рецепторные клетки, воспринимающие изменения осмотического давления в крови. Воздействие осмо рецепторов * рефлекторно влияет на водно-солевой обмен, обеспечивая постоянство осмотического давления во внутренней среде организма. Большую роль в регуляции водно-солевого обмена играют антидиуретический гормон гипофиза и гормоны коры надпочечников минералокортикоиды. Гормон гипофиза стимулирует обратное всасывание воды в почке и уменьшает этим мочеобразование. Минералокортикоиды (альдостерон и др.) действуют на эпителий почечных канальцев и повышают обратное всасывание в кровь натрия. На деятельность почек влияют также гормоны щитовидной и паращитовидной желез. Первый увеличивает мочеобразование, второй способствует выведению из организма солей кальция и фосфора. Осморецепторы — рецепторы, возбуждающиеся при изменениях осмотического давления. Они находятся в промежуточном мозгу и в сосудах внутренних органов
Последнее изменение этой страницы: 2016-09-20; Нарушение авторского права страницы
Механизмы регуляции теплообмена: центральные и эффекторные.
Центральные механизмы выполняются, главным образом, центром терморегуляции, локализующимся в медиальной преоптической области переднего гипоталамуса и заднем гипаталамусе, где имеются:
- термочувствительные нейроны, "задающие" уровень поддерживаемой температуры тела;
- эффекторные нейроны, управляющие процессами теплопродукции и теплоотдачи (центр теплопродукции и центр теплоотдачи).
Гипотермия возникает тогда, когда интенсивность теплопродукции превышает теплоотдачу/способность организма отдавать тепло в окружающую среду
В процессе эволюции в живых организмах выработалась особая ответная реакция на попадание во внутреннюю среду чужеродных веществ - лихорадка. Это состояние организма, при котором центр терморегуляции стимулирует повышение температуры тела. Это достигается перестраиванием механизма "установки" температуры регуляции на более высокую. Включаются механизмы:
- активирующие теплопродукцию (повышение терморегуляционного тонуса мышц, мышечная дрожь)
- снижающие интенсивность теплоотдачи (сужение сосудов поверхности тела, принятие позы, уменьшающей площадь соприкосновения поверхности тела с внешней средой).
Переход "установочной точки" происходит в результате действия на соответствующую группу нейронов преоптической области гипоталамуса эндогенных пирогенов - веществ. вызывающих подъем температуры тела ( альфа- и бетта- интерклейкин-1, альфа-интерферон, интерклейкин-6).
Система терморегуляции использует для осуществления своих функций компоненты других регулирующих систем.
Такое сопряжение теплообмена и других гомеостатических функций прослеживается, прежде всего, на уровне гипоталамуса. Его термочувствительные нейроны изменяют свою биоэлектрическую активность под действием эндопирогенов, половых гормонов, некоторых нейромедиаторов. Реакции сопряжения на эффекторном уровне.
Центр терморегуляции находится в гипоталамусе. Передний отдел гипоталамуса воспринимает информацию от периферических и центральных терморецепторов. Центр теплопродукции расположен в ядрах заднего отдела гипоталамуса. Отсюда через симпатическую нервную систему идут импульсы повышают метаболизм, сужают сосуды кожи, активизируют терморегуляцию скелетных мышц. В этих реакциях участвуют и гормоны - адреналин, норадреналин, тироксин и др. Это проявляется в эффектах теплоконсервации и наблюдается при поступлении импульсов от холодовых рецепторов.
Центр теплоотдачи содержится в ядрах переднего отдела гипоталамуса. Отсюда идут импульсы, которые расширяют сосуды кожи, повышают потоотделение, снижают теплопродукции. При разрушении центра терморегуляции в гипоталамусе гомойотермных животных превращается в пойкилотермные.
Определенную роль в регуляции температуры тела играют и другие отделы ЦНС (ретикулярная формация, лимбическая система, кора головного мозга).
Включение различных механизмов теплообмена происходит постоянно, в зависимости от конкретных условий. Да, такие механизмы, как потоотделение или мышечная дрожь, включаются тогда, когда другие пути поддержания постоянной температуры ядра оказываются недостаточно эффективными. Потоотделение и мышечная дрожь сопровождаются ощущением температурного дискомфорта.
Этапность включения механизмов регуляции заключается в том, что сначала включаются энергосберегающие механизмы, например, поведенческие. А такие механизмы, как дрожь, локомоции или потоотделение, присоединяются прежде. Чем дальше условия от комфортных, тем больше ощущение дискомфорта.
Состояние терморегулирующий зон гипоталамуса может изменяться под влиянием ряда факторов крови.
Длительная адаптация, акклиматизация к постепенно меняющейся температурного режима способствуют существенному расширению ареала обитания человека. Важнейшее значение при этом имеет изменение активности обменных процессов. Так, у жителей высоких широт повышенный основной обмен, а у жителей пустынь, наоборот, снижен. Это обусловлено изменением уровня гормонов, прежде тироксина - одного из основных стимуляторов термогенеза.
Как отмечалось, при повышении внешней температуры для выделения тепла используется механизм потоотделения. При этом с потом может теряться большое количество NaCl. Но в процессе адаптации постепенно в течение нескольких недель происходят два взаимосвязанных процесса: интенсифицируется выделение пота (до 1,5-2,0 л / ч) при одновременном снижении вывода NaCL Если неаклиматизованои человека с потом выводится 15-ЗО г / л NaCl , то в акклиматизированы только 3-5 г / л. Механизм задержки натрия обусловлен активизацией образования альдостерона.
Кроме этого, у людей, которые живут в названных зонах, несколько изменены и нервно-рефлекторные механизмы терморегуляции. Температура ядра у людей, которые живут в широтах с жарким климатом, на 0,5-1 °С выше, а у жителей регионов с холодным климатом снижена. Они также границы начала реагирования периферических рецепторов и отключение механизмов терморегуляции. У жителей тропиков сосуды и потовые железы начинают реагировать при высокой температуре тела, а у жителей высокогорных районов - при низкой, чем у тех, кто живет в регионах с умеренным климатом (на 0,5-1 ° С).
В процессе адаптации к многовековому пребыванию в условиях соответствующих температур, помимо чисто функциональных особенностей, выработались и морфологические различия. Так, у жителей тропиков в коже сравнительно больше потовых желез.
Дата добавления: 2015-08-12 ; просмотров: 4926 . Нарушение авторских прав
Температура тела является константой организма, определяющей постоянство скорости биохимических реакций—одного из важнейших условий жизнедеятельности организма. Поддержание постоянства температуры тела осуществляется по принципу саморегуляции, путем формирования функциональной системы терморегуляции. Системообразующим фактором (константой) этой функциональной системы является температура крови в правом предсердии (37" С). Рефлекторные изменения процессов терморегуляции происходят дри раздражении тепловых и холодовых рецепторов, расположенных в кожных покровах, в слизистых оболочках дыхательных путей, во внутренних органах, в сосудах, в различных отделах ЦНС (гипоталамусе, ретикулярной формации, продолговатом и спинном мозге, двигательной коре и др.). Особенно большое количество центральных терморецепторов, которые реагируют на изменение температуры крови, находится в гипоталамусе.
В гипоталамусе расположены группы ядер, составляющих центр терморегуляции, состоящий, в свою очередь, из центра теплообразования и центра теплоотдачи. Центр теплообразования расположен в каудальной части гипоталамуса. При разрушении этого участка мозга у животного нарушаются механизмы теплообразования и такое животное становится неспособным поддерживать температуру тела при понижении температуры окружающей среды, и развивается гипотермия. Центр теплоотдачи расположен в переднем гипоталамусе (между передней комиссурой и зрительным перекрестом). При разрушении этой области животное также теряет способность поддерживать изотермию, при этом способность переносить низкие температуры у него сохраняется.
Кроме гипоталамуса на процессы терморегуляции оказывают влияние и другие структуры ЦНС: центры спинного мозга, полосатое тело, ретикулярная формация ствола мозга, кора больших полушарий головного мозга. Из этих структур гипоталамус, ретикулярная формация и осцилляторные центры спинного мозга играют ведущую роль в рефлекторной регуляции температуры тела. Например, при снижении температуры окружающей среды возбуждение от холодовых рецепторов поступает по афферентным нервам в центры теплопродукции гипоталамуса и осцилляторные центры спинного мозга. Отсюда возбуждение идет по двигательным нервам к мышцам, увеличивая их тонус, а затем вызывает мышечную дрожь, что приводит к значительному увеличению теплообразования. По вегетативным нервам возбуждение поступает к сосудам (особенно кожных покровов) и вызывает уменьшение их просвета. В результате этого поверхностные слои кожи получают меньше теплой крови и, следовательно, отдают меньше тепла.
В терморегуляции принимают участие и гуморальные факторы, прежде всего, гормоны щитовидной железы (тироксин и др.) и надпочечников (адреналин и др.). При снижении температуры внешней среды количество тироксина и адреналина в крови возрастает. Эти гормоны вместе с симпатическими нервными влияниями усиливают окислительные процессы, увеличивая тем самым количество тепла, образующегося в организме. Адреналин, кроме того, суживает периферические сосуды, что приводит к дальнейшему снижению теплоотдачи.
Таким образом, при снижении температуры окружающей среды включаются нервно-гуморальные механизмы, которые приводят к значительному усилению теплообразования и уменьшению теплоотдачи, в результате чего температура тела в этих условиях остается постоянной.
При повышении температуры окружающей среды, рассмотренные выше процессы, имеют противоположный характер.
Если человек длительное время находится в условиях значительно высокой или низкой температуры окружающей среды, то регуляторные механизмы, с помощью которых в обычных условиях поддерживается изотермия, могут оказаться недостаточными. Если не применить поведенческие способы регуляции температуры, направленные на охлаждение или согревание организма, то может наступить перегревание — гипертермия — или переохлаждение — гипотермия.
3. Задача. В организме женщины значительно больше, чем у мужчин, содержание жира, меньше развита сила. У пожилых мужчин возрастает содержание жира, слабеют мышцы. Какие причины этих особенностей метаболизма?
Головной мозг постоянно получает и перерабатывает информацию о температуре всех органов и тканей, входящих в ядро и оболочку тела человека. Здесь же формируется и субъективное ощущение тепла и холода, а также состояния температурного комфорта. Для выполнения этих функций в организме человека существует система терморегуляции, включающая в себя рецепторы, воспринимающие изменения локальной температуры, проводящие пути к центральной нервной системе, структуры ЦНС, осуществляющие анализ информации и формирующие управляющие сигналы. Последние посредством эфферентных нейрогуморальных влияний изменяют интенсивность теплопродукции и теплоотдачи, а также поведение человека таким образом, чтобы температура ядра тела поддерживалась в гомеостатическом диапазоне (36,2— 37,8 °С).
Нервная регуляция постоянства температуры ядра тела человека
Универсальным механизмом нервной регуляции служит рефлекс. Как и другие функции организма, терморегуляция осуществляется посредством условных и безусловных рефлексов.
Условно-рефлекторная регуляция. Условно-рефлекторная регуляция двигательной активности приводит к повышению теплопродукции (химической терморегуляции), но такие движения, как обмахивания веером способствуют выведению теплоты из организма (физической терморегуляции). Условные рефлексы помогают человеку активно избегать крайних температур за счет перемещений в пространстве и поиска укрытий от действия холода или тепла. В высших отделах ЦНС формируются ощущения замерзания или перегревания, а также теплового комфорта. Условно-рефлекторная деятельность служит важнейшим механизмом форпостного (упреждающего) регулирования теплового баланса. Например, у человека, который только еще собирается выйти из теплого помещения в холодную атмосферу, заблаговременно усиливается теплопродукция. Эта реакция не относится к врожденным ответам организма, она вырабатывается по мере приобретения жизненного опыта.
Безусловно-рефлекторная регуляция. Афферентное звено безусловных терморегуляционных рефлексов включает терморецепторы (периферические и центральные) и афферентные волокна (дендриты чувствительных нейронов).
Периферические терморецепторы расположены в коже, слизистых оболочках дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта, кровеносных сосудов, мышц, внутренних органов. Наибольшее количество терморецепторов сосредоточено в коже лица и шеи. В отличие от центральных терморецепторов, являющихся преимущественно тепловыми, периферические температурные сенсоры представлены преимущественно холодовыми рецепторами и в меньшей степени тепловыми рецепторами.
В коже человека находится около 250 тыс. холодовых рецепторов. Они располагаются ближе к поверхности кожи, чем тепловые. Частота импульсации от холодовых рецепторов по афферентным волокнам увеличивается при охлаждении. Количество тепловых рецепторов в коже не превышает 30 тыс. Наибольшая плотность тепловых рецепторов отмечена на глубине около 0,3 мм. Максимальная частота сигналов от тепловых рецепторов отмечена при увеличении температуры кожи от 33 °С до 45 °С.
Афферентные волокна от периферических рецепторов туловища проходят в составе спинальных нервов и прерываются в задних рогах спинного мозга. К одному нейрону задних рогов могут приходить импульсы от разных рецепторов (температурных, болевых, тактильных), но поступление на один и тот же нейрон сигналов от холодовых и тепловых периферических рецепторов невозможно. Скорость проведения импульсов по нервным волокнам от холодовых рецепторов выше, чем от тепловых.
Проводящие пути холодовой и тепловой чувствительности в стволе мозга функционально разделены. От нейронов задних рогов нервные импульсы распространяются к ядрам таламуса и к нейронам ретикулярной формации. Афферентация от терморецепторов кожи головы и слизистых оболочек носа и ротовой полости минует спинной мозг, поскольку чувствительные волокна проходят в составе тройничного нерва. После синаптической передачи в таламусе сигналы от терморецепторов достигают нейронов гипоталамуса и соматосенсорной коры больших полушарий головного мозга.
Центральные терморецепторы расположены в переднем гипоталамусе. Они представляют собой модифицированные нейроны, которые приобрели способность реагировать на изменение температуры протекающей рядом с ними крови. Пока температура крови в гипоталамусе не выходит за пределы 37,2—37,5 °С, они поддерживают базисную импульсацию. При увеличении температуры в гипоталамусе до 38—40 °С частота сигналов повышается вдвое.
Спинной мозг обеспечивает не только непосредственный вход и выход сигналов из ЦНС. Нейроны спинного мозга способны самостоятельно реагировать на понижение температуры клеток спинного мозга. Это отмечают при сильном охлаждении тканей спины на уровне лопаток. Нередко спинной мозг называют вторым по значимости отделом терморегуляционного центра, отдавая пальму первенства гипоталамусу.
В переднем гипоталамусе расположены группы нейронов, которые регулируют теплообмен через механизмы физической терморегуляции. При электрической стимуляции преоптической области гипоталамуса наблюдаются расширение сосудов кожи, усиленное потоотделение и тепловая отдышка. Такие же эффекты установлены и при локальном нагревании нейронов преоптической области. Разрушение преоптической области гипоталамуса делает экспериментальных животных неспособными переносить жару.
Задний гипоталамус обеспечивает химическую терморегуляцию — его считают центром теплопродукции. Электростимуляция заднего гипоталамуса приводит к повышению температуры ядра тела, усилению липолиза, гликолиза и гликогенолиза, возникновению дрожи. При разрушении ядер заднего гипоталамуса экспериментальные животные плохо переносят охлаждение.
Терморегуляция человека – набор чрезвычайно важных механизмов, поддерживающих стабильность температурного режима организма в разных условиях внешней среды. Но почему человек так нуждается в неизменной температуре тела, и что будет, если она начнет колебаться? Как протекают терморегуляционные процессы и что делать, если природный механизм дает сбой? Обо всем этом — ниже.
Что такое терморегуляция организма человека
Человек, как и большинство млекопитающих — гомойотермное создание. Гомойотермия – это способность организма обеспечивать себе постоянство уровня температуры, в основном с помощью физиолого-биохимических реакций.
Терморегуляция организма человека – это эволюционно сформировавшийся набор механизмов, которые срабатывают за счет гуморальной (посредством жидкой среды) и нервной регуляции, метаболизма (обмена веществ) и энергетического обмена. Различные механизмы имеют различные способы и условия срабатывания, поэтому их активация зависит от времени дня, пола человека, числа прожитых лет и даже положения Земли на орбите.
Терморегуляция в организме человека выполняется рефлекторно. Специальные системы, действие которых направлено на контроль температуры, регулируют интенсивность отдачи или поглощения тепла.
Система терморегуляции человека
Поддержание температурного режима тела на постоянном заданном уровне осуществляется при помощи двух противоположных механизмов терморегуляции организма человека — отдачи и продукции тепла.
Механизм теплопродукции, или химическая терморегуляция человека – процесс, способствующий повышению температуры организма. Он имеет место при всех обменах веществ, но, по большей мере, в мышечных волокнах, клетках печени и клетках бурых жировых отложений. Так или иначе, в продуцировании тепла участвуют все тканевые структуры. В каждой клетке человеческого тела происходят окислительные процессы, расщепляющие органические вещества, в ходе которых какая-то доля выделяемой энергии уходит на нагревание организма, а основное количество – на синтезирование аденозинтрифосфатной кислоты (АТФ). Это соединение является удобной формой для накопления, транспортировки и эксплуатации энергии.
Во время понижения температуры рефлекторным образом понижается и скорость обменных процессов в человеческом теле, и наоборот. Химическая регуляция активизируется в тех случаях, когда физической составляющей теплообмена не хватает для поддержания нормального температурного значения.
Чтобы повысить выработку тепла в организме включаются механизмы термогенеза. Среди них выделяют следующие.
1. Сократительный.
Этот механизм активизируется за счет работы мышц, в ходе которой ускоряется разложение аденозитрифосфата. При его расщеплении выделяется вторичная теплота, эффективно согревающая тело.
Сокращения мышц в таком случае происходят непроизвольно — при поступлении импульсов, исходящих из коры головного мозга. Как результат, в теле человека можно наблюдать значительное (до пяти раз) повышение выработки тепла.
Неконтролируемые мышечные сокращения при сократительном термогенезе называют холодовой дрожью. Повысить температуру организма при помощи сокращений мышц можно и осознанно – проявляя двигательную активность. Физическая нагрузка способствует повышению теплопродукции до 15 раз.
2. Несократительный.
Данный вид термогенеза может повысить теплопродукцию почти втрое. В его основе лежит катаболизм (расщепление) жирных кислот. Этот механизм регулируется при помощи симпатической нервной системы и гормонов, выделяемых щитовидной железой и мозговым веществом надпочечников.
Механизм теплоотдачи, или физическая составляющая терморегуляции – это процесс избавления организма от лишнего тепла. Постоянное значение температуры поддерживается за счет выведения тепла через кожу (путем кондукции и конвекции), радиации и выведения влаги.
Часть теплоотдачи происходит за счет теплопроводности кожи и слоя жировой клетчатки. Процесс регулируется по большей части кровообращением. При этом тепло от кожи человека отдается твердым предметам при прикасании к ним (кондукция) или окружающему воздуху (конвекция). Конвекция составляет значимую часть теплоотдачи — в воздух передается 25-30% человеческого тепла.
Радиация или излучение — это перенос энергии человека в пространство или на окружающие предметы, имеющие более низкую температуру. С излучением уходит до половины человеческого тепла.
И, наконец, испарение влаги с поверхности кожи или из дыхательных органов, на которое приходится 23-29% потери тепла. Чем больше показатель температуры тела превышает норму, тем активнее организм охлаждается при помощи испарения — поверхность тела покрывается потом.
В случае, когда температура окружающей среды значительно превышает внутренний показатель организма, испарение остается единственным действенным механизмом охлаждения, все прочие перестают работать. Если же высокая внешняя температура еще сопровождается повышенной влажностью, которая затрудняет потоотделение (т.е. испарение воды), то человек может перегреться и получить тепловой удар.
Рассмотрим механизмы физической регуляции температуры тела более подробно:
Суть этого вида теплоотдачи состоит в том, что энергия направляется в окружающую среду путем испарения влаги с кожного покрова и слизистых оболочек, устилающих дыхательные пути.
Этот вид теплоотдачи — один из наиважнейших, поскольку, как уже отмечалось, может продолжаться в среде с высокой температурой, при условии, что процент влажности воздуха будет меньше 100. Это объясняется тем, что чем выше влажность воздуха, тем хуже вода будет испаряться.
Важным условием для эффективности перспирации является циркуляция воздуха. Поэтому если человек будет в непроницаемой для воздухообмена одежде, то пот через какое-то время потеряет возможность испаряться, поскольку влажность воздуха под одеждой превысит 100%. Это приведет к перегреву.
В процессе потоотделения энергия человеческого организма тратится на то, чтобы разорвать молекулярные связи жидкости. Теряя молекулярные связи, вода принимает газообразное состояние, а тем временем излишек энергии выходит из организма.
Испарение воды со слизистых оболочек дыхательных путей и испарение через поверхностную ткань — эпителий (даже когда кажется, что кожа сухая) называется неощутимой перспирацией. Активная работа потовых желез, при которой происходит обильное потоотделение и теплоотдача, называется ощутимой перспирацией.
Данный способ теплоотдачи работает за счет излучения инфракрасных электромагнитных волн. По законам физики, любой объект, температура которого поднимается выше температуры окружающей среды, начинает отдавать тепло посредством излучения.
Чтобы не допустить чрезмерной утечки тепла таким способом, человечество изобрело одежду. Ткань одежды помогает создать воздушную прослойку, температура которой принимает значение температуры тела. Это уменьшает излучение.
Количество тепла, рассеиваемого объектом, пропорционально площади поверхности излучения. Это означает, что, меняя положение тела, можно регулировать свою теплоотдачу.
Кондукция или теплопроведение происходит при прикосновении человека к любому другому предмету. Но избавление от излишка тепла может произойти только в том случае, если объект, с которым человек вступил в контакт, имеет более низкую температуру.
Важно помнить, что воздух с низким процентом влажности и жир имеют малое значение теплопроводности, поэтому являются теплоизоляторами.
Суть этого способа теплоотдачи заключается в перенесении энергии циркулирующим вокруг тела воздухом, при условии, что его температура будет ниже температуры тела. Прохладный воздух в момент контакта с кожей прогревается и устремляется наверх, замещаясь новой дозой холодного воздуха, находящегося ниже из-за высокой плотности.
Одежда играет важную роль в том, чтобы при конвекции тело не отдало слишком много тепла. Она представляет собой барьер, замедляющий воздушную циркуляцию и, тем самым, конвекцию.
Центр терморегуляции
Центр терморегуляции человека находится в головном мозге, а именно – в гипоталамусе. Гипоталамус – это часть промежуточного мозга, которая включает в себя множество клеток (около 30 ядер). Функции этого образования заключаются в поддержании гомеостаза (т.е. способности организма к саморегуляции) и деятельности нейроэндокринной системы.
Одной из самых важных функций гипоталамуса является обеспечение и контроль действий, направленных на терморегуляцию тела.
При выполнении этой функции в центре терморегуляции у человека происходят такие процессы:
- Периферические и центральные терморецепторы передают информацию в передний отдел гипоталамуса.
- В зависимости от того, в нагревании или в охлаждении нуждается наш организм, активизируется центр теплопродукции либо центр теплоотдачи.
При передаче импульсов от рецепторов холода начинает функционировать центр теплопродукции. Он находится в задней части гипоталамуса. От ядер по симпатической нервной системе двигаются импульсы, повышающие скорость обменных процессов, сужающие сосуды, активизирующие скелетные мышцы.
Если организм начинает перегреваться, то начинает активно работать центр теплоотдачи. Он находится в ядрах переднего отдела гипоталамуса. Возникающие там импульсы являются антагонистами механизма теплопродукции. Под их влиянием у человека происходит расширение сосудов, повышается потоотделение, — организм охлаждается.
В терморегуляции человека принимают участие также другие отделы центральной неравной системы, а именно кора больших полушарий мозга, лимбическая система и ретикулярная формация.
Основная функция температурного центра в головном мозге – поддержание постоянного температурного режима. Он определяется суммарным значением температуры организма, когда оба механизма (теплопродукция и теплоотдача) активны менее всего.
Органы внутренней секреции также играют немаловажную роль в терморегуляции тела человека. При пониженной температуре щитовидная железа увеличивает продукцию гормонов, которые ускоряют обменные процессы. Надпочечники владеют способностью контролировать теплоотдачу за счет гормонов, регулирующих процессы окисления.
Нарушения терморегуляции организма: причины, симптомы и лечение
Нарушением терморегуляции называют внезапные изменения температуры тела или отклонения от нормы в 36,6 градусов по Цельсию.
Причинами температурных колебаний могут стать как внешние факторы, так и внутренние, например, заболевания.
Специалисты различают следующие нарушения терморегуляции:
- озноб;
- озноб при гиперкинезе (непроизвольных мышечных сокращениях);
- гипотермия (переохлаждение организма). Гипотермии посвящена отдельная статья на нашем сайте;
- гипертермия (перегрев организма).
Причин нарушений терморегуляции множество, самые распространенные из них приведены ниже:
- Приобретенный или врожденный дефект гипоталамуса (если проблема в этом, то перепады температуры могут сопровождаться сбоями в работе желудочно-кишечного тракта, органов дыхания, сердечно-сосудистой системы).
- Перемена климата (как внешний фактор).
- Злоупотребление алкогольными напитками.
- Следствие процессов старения.
- Психические расстройства.
- Вегетососудистая дистония (на нашем сайте вы можете прочитать о температурных перепадах при ВСД).
В зависимости от причины, перепады температуры могут сопровождаться различными симптомами, частыми из которых являются лихорадка, головная боль, потеря сознания, сбои в работе пищеварительной системы, ускоренное дыхание.
При нарушениях регуляции температуры организмом нужно обратиться к неврологу. Основные принципы лечения данной проблемы заключаются в:
- приеме препаратов, воздействующих на эмоциональное состояние пациента (если причина в расстройствах психики);
- приеме препаратов, оказывающих влияние на деятельность центральной нервной системы;
- приеме лекарств, способствующих усиленной теплоотдаче в сосудах кожи;
- общей терапии, в которую входит: физическая активность, закаливание, здоровое питание, прием витаминов.
Читайте также: