15.5. Регуляція температури крові

У вищих тварин – птахів та ссавців – з великою точністю підтримується також температура внутрішнього середовища, і нормальний перебіг життєвих процесів дуже критично залежить від такого підтримання. Складність виконання цього завдання пов‘язана з тим, що більшість хімічних реакцій в організмі є екзотермічними, і тому навіть в умовах спокою в ньому безперервно продукується тепло. Водночас зовнішня температура середовища часто виявляється вищою, ніж температура тіла, і в таких умовах фізичною тепловіддачею підтримати рівновагу неможливо.

Основою гомеостазу внутрішньої температури є також кругообіг крові, який забезпечує рівновагу між двома механізмами – теплопродукції та тепловіддачі.

Хоч теплопродукція, як це зазначалося вище, відбувається в організмі й в умовах спокою, існують кілька способів її підвищення. До них належить, у першу чергу, робота м‘язів, при якій утворення тепла різко підвищується. Однією з її форм є дрижання – мимовільні м‘язові скорочення, що часто спостерігаються за значного охолодження організму. Крім того, певні гормони можуть безпосередньо впливати на обмінні процеси у тканинах, підсилюючи активність катаболічних ферментів (адреналін, тироксин та ін.).

Віддача тепла відбувається через зовнішню поверхню організму (шкіру та слизові оболонки) шляхом його випромінювання та конвекції (і меншою мірою шляхом проведення), а, крім того, за рахунок випаровування води, що має особливо велике значення за температури зовнішнього середовища вищій, ніж температура тіла. Посилення температури шляхом випаровування відбувається при потінні – стимуляції діяльності шкірних потових залоз, а також при тепловій задишці – частому диханні, що супроводжується інтенсивним виділення слини зі слинних залоз ротової порожнини. Тепловіддача через шкіру може в широких межах регулюватись шляхом змін шкірного кровообігу – його збільшення (почервоніння шкіри) чи зменшень (її збліднення) – за рахунок розширення чи звуження шкірних судин.

Віддача тепла зі шкірної поверхні може бути регульованою і за допомогою шерсті чи пір‘я. Оскільки як шерстяні волокна, так і окремі пір‘їни можуть підніматися за допомогою особливих гладеньких м‘язових волокон шкіри, то цей механізм може регулювати товщу шару нерухомого повітря біля шкірної поверхні й тим самим ускладнювати тепловіддачу шляхом конвекції.

Вище наведено лише основні принципи роботи температурного гомеостату. Сигналізація про температуру крові виникає у структурах, локалізованих переважно в головному мозку – в його гіпоталамічному відділі. Наявність таких центральних сигналізаторів температури було продемонстровано в дотепних дослідах із вживляння в цю ділянку мікроскопічних металевих кульок. Якщо тварину потім поміщали у високочастотне електричне поле, що розігрівало ці кульки, то це супроводжувалось у неї розвитком комплексу реакцій, спрямованих на зниження начебто підвищеної температури крові.

Певні нейрони передньої частини гіпоталамуса змінюють свою активність при підвищенні температури крові, що надходить до неї. При цьому стимулюються всі види активності, що сприяють віддачі організмом тепла: потовиділення, розширення шкірних судин, задишка. Водночас пригнічується активність іншої системи нейронів, розташованої в задній частині гіпоталамуса й відповідальної за стимуляцію теплопродукції (викид відповідних гормонів, м‘язове дрижання тощо).

Таким чином, і в цьому випадку, як і у разі регуляції кровообігу та дихання, в основі відповідних систем зворотних зв‘язків лежать дві реципрокно пов‘язані між собою системи командних нейронів, які залежно від зміщення температури крові в той чи інший бік від постійного її рівня включають відповідні компенсаційні механізми. Інформація від периферійних рецепторів (терморецепторів шкіри, головним чином холодових (див. розділ 13.2)) також надходить до гіпоталамуса й бере участь в установці рівня температури крові. Еферентні шляхи цих регуляторних механізмів є дуже складними, кінцевою їхньою ланкою є симпатичний відділ вегетативної нервової системи, а також соматичні рухові нейрони (за появи дрижання).