Система терморегуляции

Терморегуляция - это совокупность физиологических процессов, деятельность которых направлена на поддержание относительного постоянства температуры ядра в условиях из­менения температуры среды с помощью регуляции теплоот­дачи и теплопродукции. Терморегуляция направлена на предупреждение нарушений теплового баланса организма или на его восстановление, если такие изменения уже произошли.

Система терморегуляции состоит из ряда элементов со взаимосвязанными функциями. Информация о температуре приходит от периферических и центральных терморецепторов (датчиков) по афферентным нервам к центру терморегуляции. Этот центр обрабатывает поступившую информацию и посылает команды эффекторам (исполнительным звеньям), т.е. активирует различные механизмы, которые обеспечивают изменение теплопродукции и теплоотдачи.

Рефлекторные и гуморальные механизмы терморегуляции

Функции терморецепторов выполняют специализиро­ванные нервные клетки, имеющие особо высокую чувстви­тельность к температурным воздействиям. Они расположены в различных частях тела: коже, скелетных мышцах, крове­носных сосудах, во внутренних органах (в желудке, кишеч­нике, матке, мочевом пузыре), в дыхательных путях, в спин­ном мозге, ретикулярной формации, среднем мозге, гипота­ламусе, коре больших полушарий и в других отделах ЦНС.

Много термочувствительных нейронов имеется в медиаль­ной преоптической области переднего гипоталамуса. Можно выделить три группы терморецепторов: экстерорецепторы (расположены в коже), интерорецепторы (сосуды, внутрен­ние органы), центральные терморецепторы (ЦНС).

Афферентный поток импульсов от терморецеп­торов кожи и внутренних органов поступает в ретикулярную формацию, неспецифические ядра таламуса, медиальную преоптическую область гипота­ламуса и в ассоциативные зоны коры головного мозга.

Главный центр тер­морегуляции расположен в гипоталамусе. Здесь осуществляется интеграция различной сенсор­ной информации, связанной с тепловым балансом, и регуля­ция температуры тела. Разрушение этого участка гипоталамуса или нарушение его нервных свя­зей (перерезка на уровне среднего мозга) ведет к утрате спо­собности регулировать температуру тела. В терморегуляторном центре обнаружены различные по функциям группы нервных клеток: термочувствительные нейроны; клетки, оп­ределяющие уровень поддерживаемой в организме темпера­туры тела; в переднем гипоталамусе расположены нейроны, управляющие процессами теплоотдачи, а в заднем гипотала­мусе - теплопродукции.

Кора больших полушарий, участвуя в переработке тем­пературной информации, обеспечивает условно-рефлектор­ную регуляцию теплопродукции и теплоотдачи. Сильные терморегуляторные реакции вызывают природные условные раздражители, сопровождающие на протяжении всей жизни организма его охлаждение или нагревание (вид снега, льда, яркое солнце и т.д.). Высшие отделы ЦНС (кора и лимбическая система) обеспечивают возникновение субъективных температурных ощущений (холодно, прохладно, тепло, жар­ко), мотивационных возбуждений и поведения, направленно­го на поиск более комфортной среды.

Эффекторы в регуляции температуры:

1) по­веденческие механизмы (перемещение в среде с целью поис­ка комфортных температурных условий; изменение позы с целью изменения площади теплоотдачи);

2) вегетативные механизмы (сосудистые реакции; перераспределение крови между кожными покровами и внутренними органами; потоотделение; тепловая одышка; изменение тонуса мышц вплоть до непроизвольной дрожи; изменение интенсивности метаболизма);

3) гуморальные факторы, прежде всего гормоны щитовидной железы (тирок­син и др.) и надпочечников (адреналин и др.). Снижение температуры вызывает увеличение концентрации этих гор­монов в крови. Они усиливают окислительные процессы (гликолиз, гликогенолиз, липолиз) в скелетных мышцах, печени, буром жире, что сопровождается увеличением теплообразования. Адреналин суживает периферические сосуды, что приводит к снижению теплоотдачи.

Если, несмотря на активацию обмена веществ, величина теплопродукции организма стано­вится меньше величины теплоотдачи, возникает понижение температуры тела, получившее название переохлаждения, или гипотермии. Развитию гипотермии способствуют факто­ры, увеличивающие теплоотдачу, например, холодный воз­дух, движущийся с высокой скоростью, повышенная влаж­ность.

Противоположное состояние организма, сопровож­дающееся повышением температуры тела, - гипертермия возникает, когда интенсивность теплопродукции превышает способность организма отдавать тепло.

В случае продолжительной гипертермии может возникнуть тепловой удар. Это состояние организма харак­теризуется покраснением кожи в результате расширения пе­риферических сосудов, отсутствием потоотделения, призна­ками нарушения функций ЦНС (нарушение ориентации, бред, судороги). В более легких случаях гипертермии может проявиться тепловой обморок, когда в результате резкого расширения периферических сосудов происходит падение артериального давления.

В процессе эволюции выработана особая ответная ре­акция организма на действие пирогенных факторов - лихо­радка (пирексия, жар, горячка). Она является защитным ме­ханизмом, направленным против вирусов, микроорганизмов и чужеродных веществ. По степени подъема температуры различают: субфебрильную лихорадку (повышение темпера­туры до 38 °С), умеренную (38-39 °С) и чрезмерную (выше 41 °С). Лихорадка - это состояние организма, при котором центр терморегуляции стимулирует повышение температуры тела. Это достигается перестраиванием механизма терморегуляции на более высокую, чем в норме, температуру. Группа нейронов, осуществляющих анализ теку­щей средней температуры тела и ее сравнение с новым уста­новленным значением, воспринимает нормальную темпера­туру ядра тела как низкую. Включаются механизмы, активи­зирующие теплопродукцию (повышение терморегуляцион­ного тонуса мышц, мышечная дрожь) и снижающие интен­сивность теплоотдачи (сужение сосудов поверхности тела, принятие позы, уменьшающей площадь соприкосновения поверхности тела с внешней средой). Хотя субъективно в это время человек ощущает озноб, на самом деле температура тела повышается и вскоре достигает нового, установленного уровня регуляции. С этого момента начинается уравновеши­вание процессов выработки и отдачи тепла. В результате дрожь, как один из наиболее эффективных способов тепло­продукции, исчезает, расширяются поверхностные сосуды, повышается температура кожи и поверхностных тканей. Ко­гда в организме достигается баланс интенсивностей тепло­продукции и теплоотдачи, возникает ощущение тепла и ис­чезает озноб.

Переход «установочной точки» на более высокий уро­вень происходит в результате действия на соответствующую группу нейронов преоптической области гипоталамуса пиро-генов - веществ, вызывающих подъем температуры тела. К ним относят: липополисахариды грамотрицательных бак­терий, белковые экзотоксины, аллергены, комплексы анти­ген-антитело, продукты распада тканей. Все они сами не способны вызывать лихорадку. Попав в кровь, они активи­руют высвобождение из лейкоцитов эндогенных пирогенов. Выработка эндогенных пирогенов происходит в нейтрофи-лах, эозинофилах, моноцитах, гистиоцитах, клетках Купфера. Эндогенными пирогенами являются пептиды: интерлейкин-1 в формах α и β, фактор некроза опухолей, интерлейкин-6, α -интерферон и др.