Температура тела

Распределение температуры внутри тела весьма сложно, так как факторы, влияющие на локальные температуры в тканях, неодинаковы в разных частях тела и изменяются во времени. Наиболее высокую температуру имеют глубоко расположенные органы и ткани с интенси­вной теплопродукцией — сердце, легкие, органы брюшной полости, головной мозг и др., а во время работы— активные мышцы. Образующееся тепло в этих органах устраняется благодаря тому, что они теплее, чем перфузирующая их кровь или окружающие их ткани.

Более глубоко расположенные ткани теплее, чем более поверхно­стные. Наибольшая разница (градиент) существует между температу­рой поверхностного слоя тела (кожи) и глубокими (центральными) частями тела. В предельных случаях эта разница может достигать 20°С. Однако нормальная разность в комфортных условиях покоя между температурами глубоких частей тела и его поверхностью равна лишь 4°С. Эта разность является достаточной для передачи тепла от метаболически активных тканей в окружающую среду.

3.1. Температурные ядро и оболочка тела

Хотя внутри тела температура несколько варьирует в разных его частях, для упрощения принимается, что расположенные в глубине части тела, включая такие органы, как сердце, легкие, головной мозг, органы брюшной полости, глубокие мышцы конечностей, имеют одинаковую температуру (разница в пределах 0,1°С). Они составляют температурное ядро тела.

Это ядро окружено изолирующей оболочкой – слоем более поверхностно расположенных тканей тела, и в первую очередь кожей. Температурная оболочка тела включает те его части, в пределах которых имеются значительные температурные градиенты и которые изменяют свою температуру при различных тепловых воздействиях. Термины «температурное ядро» и «оболочка тела» имеют функциональный, а не анатомический смысл, поскольку их размеры изменяются в зависимости от теплового режима тела и их нельзя строго связать с определенными частями тела.

Толщина оболочки (теплоизолирующего слоя) сильно варьирует в связи с объемной скоростью кровотока в поверхностных слоях тела, т. е. зависит от циркуляторной конвекции. Так, в условиях длительного пребывания на холоде, когда тело должно сохранять свое тепло, происходит интенсивное сужение периферических (поверхностных) кровеносных сосудов, в результате чего объем тканей, снижающих свою температуру, т. е. объем оболочки, может захватить почти половину всей массы тела. Наоборот, при расширении кожных кровеносных сосудов в условиях повышенной внешней температуры, наружные границы ядра могут находиться близко к поверхности тела. В этом случае размеры ядра увеличиваются, а размеры оболочки соответственно сокращаются до тонкого поверхностного слоя кожи.

Регуляция температуры тела

Систему терморегуляции чаще всего рассматривают как систему, контролирующую необходимый, или установочный, тем­пературный уровень.

Эта система содержит три основ­ных звена:

1) терморецепторы, которые воспринимают существую­щую (контролируемую) температуру тела,

2) нервные центры (глав­ный из них – гипоталамический терморегуляторный центр), которые координируют поступающую от рецепторов информацию и вызывают регулирующую активность соответствующих исполнительных (эффекторных) механизмов,

3) эффекторные (исполнительные) — вазомо­торные, потоотделительные и метаболические, которые способны изменять центральную температуру.

Терморегуляторная система является системой с отрицательной обратной связью: отклонение от установочной центральной темпера­туры в одном направлении включает механизмы, которые стремятся изменить ее в противоположном направлении. Так, подъем температу­ры ядра тела сверх установочного уровня активирует механизмы теплопотери, в то время как снижение центральной температуры активирует механизмы сохранения тепла и теплопродукции.

4.1. Терморецепторы

В теле человека имеется две терморецепторные зоны:

1) в гипоталамусе находятся центральные терморецепторы

2) в коже – периферические терморецепторы. Обе рецепторные зоны содержат два типа рецепторов – тепловые, т.е. чувствительные к теплу, и холодо­вые, т.е. чувствительные к холоду.

Центральными терморецепторами служит группа нейронов, расположенных в самой передней части гипоталамуса (преоптической области). Эти нейроны очень чувствительны к малейшим изменениям температуры артериальной крови, омывающей гипоталамическую область. Даже с увеличением температуры крови менее чем на 0,1-0,2° частота импульсных разрядов большинства центральных терморе­цепторов увеличивается, а при снижении температуры — уменьшается (тепловые рецепторы). Небольшая часть преоптических нейронов увеличивает частоту импульсации при снижении температуры крови (холодовые центральные терморецепторы). Импульсация от централь­ных рецепторов идет к различным другим частям гипоталамуса, регулируя теплопродукцию и теплоотдачу.

Оба типа периферических (кожных) терморецепторов представляют собой свободные нервные окончания, локализованные по всей по­верхности тела, причем холодовых кожных рецепторов относительно больше, чем тепловых. Максимальная устойчивая частота импульсации от тепловых рецепторов достигается при температурах между 38 и 43°С, от холодовых рецепторов – между 15 и 34°С. При температуре свыше 45°С холодовые рецепторы вновь активируются. (Этим можно объяснить парадоксальные ощущения холода в первый момент контакта с горячей водой). Кожные терморецепторы регистрируют не только изменения температуры, но и поддерживаемый уровень температуры, особенно если кожная температура ниже 32ºС (холодо­вые рецепторы) или выше 37°С (тепловые рецепторы).

Центральные и периферические терморецепторы связаны как с терморегуляторным центром в гипоталамусе, так и с корой больших полушарий головного мозга. Последняя связь обеспечивает осознавае­мые ощущения тепла или холода, которые могут влиять на произвольное поведение человека (выбор одежды, регуляцию темпера­туры помещения, осуществление или прекращение мышечной дея­тельности и т.д.). Регуляция температуры тела, связанная с рефлек­торными влияниями от рецепторов на гипоталамус, является непроизвольной.

4.2. Гипоталамический центр терморегуляции

В целом гипоталамус можно разделить на две большие части – переднюю и заднюю.

Передняя часть гипоталамуса служит центром регуляции теплоотдачи, так как при ее стимуляции усиливается отдача тепла телом.

Задняя часть гипоталамуса – центр регуляции теплопро­дукции. При ее стимуляции теплопродукция увеличивается.

Передняя часть гипоталамуса связана главным образом с парасимпатическим отделом,

Задняя часть гипоталамуса – с симпатическим отделом вегетативной нервной системы.

При повышении температуры крови, протекающей через термиче­ски чувствительную (преоптическую) область гипоталамуса, стимули­руется передний гипоталамический центр регуляции теплоотдачи.

Одновременно благодаря реципрокной связи между передними и зад­ними частями гипоталамуса происходит торможение активности по­следнего. В результате ослабляются или полностью выключаются влияния из центра регуляции теплопродукции на эффекторные органы теплорегуляции. Поэтому в условиях повышенной внешней температу­ры снижается сосудистый тонус, вследствие чего происходит расшире­ние кожных сосудов, что ведет к повышению температуры кожи и ускорению процессов теплоотдачи. Кроме того, снижается метаболиче­ская активность тканей. Если этих механизмов недостаточно для снижения температуры тела, передний гипоталамус включает процесс потоотделения. Все это вызывает падение температуры тела до установочной.

При снижении температуры тела (крови) сильно активируется задний гипоталамический центр регуляции теплопродукции, в результа­те чего включается несколько механизмов усиления теплопродукции и сохранения тепла в теле. Усиление симпатической активности ведет к сужению кожных кровеносных сосудов, температура кожи падает, что уменьшает теплоотдачу и таким образом способствует повышению температуры ядра тела. Активация симпатической системы повышает также скорость метаболизма в тканях, таким образом усиливая теплопродукцию и повышая температуру тела. При значительном снижении температуры тела активация центра теплопродукции способ­ствует повышению мышечного тонуса вплоть до появления попере­менного сокращения мышц-антагонистов – холодовой дрожи. Такая мышечная активность может усиливать теплопро­дукцию в несколько раз (К.П.Иванов).

После нескольких дней пребывания и холодном климате в преоптической области гипоталамуса усиливается образование нейросекреторного гормона, который попадает в кровь и с ней доставляется в пе­реднюю долю гипофиза. В результате увеличивается образование тиротропного гормона гипофиза и как следствие – секреция тироидных гормонов щитовидной железы. Увеличение концентрации это­го гормона в крови усиливает метаболизм в тканях и приводит к повышению скорости теплопродукции,

В сильно упрощенном виде схему терморегуляции можно представить следующим образом. Терморегуляторный центр ведет себя подобно термостату, который имеет установочный (требуемый) температурный уровень. Этот уровень, однако, может изменяться при различных физиологических условиях. Терморегуляция в данный момент времени состоит в том, чтобы сделать минимальными отклонения действительной температуры тела от этого установочного уровня. Если температура тела превышает установочный уровень, терморегуляторный центр включает механизмы, способствующие снижению температуры тела. Если последняя ниже установочного уровня, увеличивается скорость метаболизма и выключаются меха­низмы сохранения тепла.

Хотя гипоталамус служит основным регулятором температуры тела, импульсные сигналы, идущие к нему от кожных терморецепторов, могут влиять на его установочный температурный уровень. В этом отношении холод действует главным образом на периферию, стимули­руя холодовые рецепторы, которые посылают сигналы в ЦНС. Эти афферентные сигналы от холодовых рецепторов повышают устано­вочный температурный уровень. При этом реальная температура гипоталамического центра становится ниже этого уровня, что ведет к включению механизмов, предотвращающих потери тепла.

Тепло оказывает главным образом прямое влияние на терморегуля­торный центр, но сигналы от периферических тепловых терморецепто­ров в коже могут изменять терморегуляторный ответ организма. Так, при нагревании кожи горячим воздухом установочный температурный уровень падает ниже реальной температуры гипоталамуса, что включает механизмы, способствующие теплоотдаче.

Таким образом, усиленная теплопродукция (усиленный метаболизм) возникает главным образом в ответ на сигналы от периферических (кожных) холодовых терморецепторов. Усиленная теплоотдача (пото­отделение, повышенная тепловая проводимость кожи) в значительной мере является ответной реакцией на прямое восприятие тепла центральными (гипоталамическими) терморецепторами.

Рефлекторная регуляция установочного температурного уровня играет важную роль, помогая организму адаптироваться к очень сильным изменениям внешней температуры. Без такой регуляции резкие изменения внешней температуры могли бы сильно изменять внутреннюю температуру тела, прежде чем начнет реагировать гипоталамический терморегуляторный центр. Температурные сигналы от кожных терморецепторов включают гипоталамические реакции еще до начала значительного изменения внутренней температуры тела, таким образом, помогая поддерживать довольно постоянную темпера­туру ядра тела.