11.3.7. Тепловой баланс организма

Для ситуаций, в которых организму удается поддерживать относительное постоянство температуры тела, справедливо уравнение теплового баланса:

00+РП=К+R+С+Е (3),

где 00 — основной обмен; РП — рабочая прибавка, т. е. величина, на которую возрастает скорость метаболизма при выполнении мышцами какой—либо работы. У млекопитающих она в 4—5 раз превышает полезную (т. е. внешнюю) работу, так как коэффициент полезного действия у них равен примерно 20—25%. К — теплопроведение. (Остальные обозначения — те же, что и на рис. 11.10.)

Таким образом, сколько тепла образуется за единицу времени в организме теплокровного в результате основного обмена и активных движений, столько должно за то же время покинуть тело путем теплопроводения, излучения, конвекции и испарения. Только в этом случае тепловой баланс (равенство теплопродукции и теплоотдачи) сохранится и температура тела не изменится. При значительных теплопотерях включаются дополнительные источники теплообразования (холодовой тонус — XT, сократительный и несократительный термогенез — СТ и НСТ). В этом случае формула примет вид:

00 + РП + ХТ+ СТ + НСТ =K+R+C+E (4).

11.3.8. Диапазоны терморегуляции

У обнаженного человека, бодрствующего в положении лежа при температуре воздуха +26—28 °С, теплопродукция минимальна (тепло образуется только как результат основного обмена), потоотделение отсутствует, постоянство температуры тела поддерживается исключительно за счет вазомоторной реакции (т. е. перераспределением крови между ядром и оболочкой). Этот температурный диапазон называется термонейтралъной зоной (рис. 11.14). При более низких температурах среды активируется теплопродукция, при более высоких — включается реакция потоотделения.

Сильное и длительное воздействие холодной или жаркой среды может сделать невозможным поддержание теплового баланса организма (нормотермии) даже при крайнем напряжении механизмов терморегуляции. В этих случаях температура тела отклоняется от нормальных значений более чем на 1—2 °С и наступает состояние переохлаждения или перегревания.

Резкое повышение температуры ядра тела гомойотермного животного, не связанное с лихорадкой и в случае дальнейшего развития способное привести к нарушению функций органов и систем, называется гипертермией (перегреванием). Даже относительно небольшое перегревание в сочетании с неподвижностью (длительное стояние на солнце) может вызвать расширение кровеносных сосудов, падение кровяного давления и как следствие этого — нарушение кровоснабжения головного мозга и коллапс (тепловой обморок). Потоотделение при этом не нарушено (кожа влажная), и температура тела может мало отличаться от нормальных значений.

Интенсивное и длительное воздействие жаркой среды значительно повышает температуру тела, и когда она достигает примерно 43 "С, происходят необратимые изменения в нейронах мозга, деятельность нервных центров, в том числе и центров терморегуляции, нарушается, потоотделение прекращается (кожа сухая и горячая), температура тела повышается дополнительно, происходит отек

мозга, наступает состояние комы, а за ним и смерть от теплового удара. Для человека, выполняющего тяжелую мышечную работу в жаркой среде, предельно допустимыми считаются: температура ядра тела 38,7 ^оС и частота сердечных сокращений 170 уд./мин.

Органические поражения головного мозга, а также наркоз могут нарушить деятельность гипоталамических центров терморегуляции, что приводит к чрезмерному усилению теплопродукции в скелетной мускулатуре, повышению температуры тела до 40 °С и более, а иногда и к смерти. Этот процесс получил название злокачественной гипертермии.

Под гипотермией понимают процесс, развивающийся в организме теплокровного в результате значительного снижения температуры ядра тела и при дальнейшем развитии способный привести к нарушению функций органов и систем.

Состояние организма теплокровного под действием холода претерпевает значительные изменения, проходя при этом через несколько периодов, фаз и стадий:

 

В течение нормоксического периода сохраняется самостоятельное легочное дыхание, и потому напряжение кислорода в тканях головного мозга поддерживается на достаточном уровне. Если охлаждение происходит медленно, то в течение некоторого времени напряжение терморегуляционных механизмов оказывается способным поддерживать температуру ядра тела на уровне, близком к нормальному (выше 35 °С). Это фаза компенсации. Если же интенсивность и/или продолжительность охлаждения превышают возможности системы терморегуляции по поддержанию гомеотермии, температура ядра тела падает ниже 35 °С, и наступает фаза декомпенсации, соответствующая началу собственно переохлаждения. Она подразделяется на три стадии. В адинамическую стадию снижается потребление кислорода, теплопродукция и двигательная активность. При снижении температуры ядра тела до 26—2 7 ^оС наступает ступорозная стадия переохлаждения, наиболее характерным признаком которой является выраженная сонливость и затрудненность движений. Для судорожной стадии характерно падение температуры ядра тела ниже 26 °С, редкое дыхание, судороги, в том числе дыхательных мышц, брадикардия, аритмия и нарушение микроциркуляции вследствие снижения тонуса сосудов, замедления кровотока и повышения вязкости крови.

При температуре тела ниже 20 °С происходит остановка сердца и наступает аноксический период переохлаждения. Падение напряжения кислорода делает изменения, происходящие в головном мозге, необратимыми, и наступает смерть.