Механизмы терморегуляции

1.Температурная стабилизация интенсивности обмена веществ. Если для

изолированных клеток снижение или повышение температуры среды инкубации на 10 оС сопровождается изменением интенсивности потребления кислорода приблизительно в 2 раза, то для организма в целом подобные изменения температурывнешнейсредыизменяютобменвеществвменьшей степени.

2.Температурный гистерезис — разные интенсивности поглощения и отдачи теплоты. Характерно более интенсивное накопление тепла из внешней среды и менее интенсивное излучение. Этот механизм выработался у животных, обитающих в условиях резких смен дневной и ночной температур.

3.Терморегуляционное поведение включает многие механизмы, характерные для различных видов животных. Оно включает:

а) построение жилищ, гнезд, укрытий; б) принятие терморегуляционных поз, уменьшающих открытую по-

верхность тела («поза эмбриона»); в) группировку особей в сообщество для взаимного обогревания и со-

хранения тепла; г) сознательную деятельность человека.

4.Активные механизмы терморегуляции, реализуемые через нейрогуморальные механизмы.

Для гомойотермных животных и для человека главным механизмом сохранения температурного гомеостаза является баланс теплопродукции и теплоотдачи, или баланс химической и физической терморегуляции.

3. Характеристика химической терморегуляции. Механизмы сократительного и несократительного термогенеза Теплопродукция. Обмен веществ как источник образования тепла

Теплопродукция определяется интенсивностью метаболических процессов и колеблется в течение суток в пределах 6–7 тыс. кДж основного обмена и возрастает до 15–20 тыс. кДж при выполнении тяжелой физической работы. В покое приблизительно 40 % теплопродукции обусловлено работой мембранных ионных насосов, а также сокращениями сердца, дыхательных мышц, перистальтикой органов ЖКТ. Мышцы обеспечивают 60 %, печень — 30 % теплопродукции. Химическая терморегуляция — это механизм регуляции температуры тела, который реализуется путем повышения теплообразованияпри действии наорганизмнизкихтемператур. (Интенсивность образованиятеплавозрастает в3–5 раз). Достигаетсязасчетдвухмеханизмов:

1. Сократительного термогенеза (терморегуляторной активности мышц). Сократительный термогенез включает повышение тонуса мышц и мышечную дрожь. При охлаждении поверхностных тканей повышается тонус мышц сгибателей конечностей, туловища, шеи. Реализуется на уровне отдельных двигательных единиц, сокращения которых приближаются к одиночным или мел-

169

кочастотному зубчатому тетанусу. Эффект повышения температуры тканей организма обусловлен уменьшением площади теплоотдачи и усилением теплопродукции в мышцах. При более резком охлаждении тела, затрагивающем глубжерасположенныеткани, возникаетхолодоваямышечнаядрожь.

2. Активации метаболизма с преобладанием реакций прямого окисления и снижением сопряжения окисления с фосфорилированием. Основными гормонами, усиливающими теплопродукцию, являются норадреналин и тироксин. В результате увеличивается образование свободной тепловой энергии, но снижается синтез АТФ.

4. Характеристика физической терморегуляции. Физические пути теплоотдачи (теплопроведение, теплоизлучение, испарение)

Теплоотдача в значительной степени определяется интенсивностью кровотока в поверхностных тканях организма и осуществляется путем:

1.Теплоизлучения (60 %).

2.Теплопроведения.

3.Конвекции 15 %.

4.Испарения воды с поверхности кожи и дыхательных путей. В покое этим путем у человека теряется около 20 % теплоты, при физической рабо-

те — до 75–80%.

При измерении интенсивности обмена веществ в условиях различных температурных воздействий обнаруживается нейтральный температурный диапазон, для которого характерно минимальное потребление кислорода. Для человека термонейтральная зона лежит между 27 и 32,5 °С. В этом диапазоне механизмы физической и химической терморегуляции функционируют с минимальным напряжением.

5.Температура тела человека и ее суточные колебания. Температура ядра и оболочки тела человека

Тепловая энергия в организме вырабатывается в процессе обмена веществ и отдается в окружающую среду с поверхности кожи и видимых слизистых оболочек. Таким образом, существует постоянный температурный градиент с более высокой температурой внутренних слоев тела и более низкой — поверхностных. Внутренняя температура тела не является постоянной как в пространственном, так и во временном отношениях. Ее колебания составляют 0,2–1,2 °С. Наиболее высокая температура в теле человека регистрируется в прямой кишке.

Температура тела человека подвержена суточным колебаниям. Она минимальна в предутренние часы (примерно 4 часа утра) и максимальна во 2-й половине светового дня. Амплитуда суточных колебаний в среднем составляет примерно 1 °С. Колебания температуры тела в течение суток относятся к суточным ритмам периодической активности организма. У жи-

170

вотных, ведущих ночной образ жизни, отмечается более высокая теплопродукция в ночные часы.

У женщин отмечается зависимость температуры от фазы менструального цикла.

6. Терморецепция. Периферические и глубокие холодовые и тепловые терморецепторы. Роль афферентации, центра терморегуляции и эфферентации в регуляции температуры тела человека

Терморецепторы

Периферические терморецепторы расположены в коже, под кожей, в поверхностных сосудах. Центральные — в ЦНС и особо высокая плотность их обнаруживается в гипоталамусе. Периферические терморецепторы делятся на холодовые и тепловые. В покое они обладают фоновой активностью со средней частотой 10 имп/с, в момент воздействия они дают кратковременное увеличение частоты ПД. Холодовые рецепторы воспринимают температуру в диапазоне 20–33 °С, максимальная активность — при 26 °С; тепловые реагируют на диапазон температур 40–46 °С, максимум активности при 43 °С. От периферических рецепторов рефлекторная дуга замыкается на уровне сегмента спинного мозга. Информация о состоянии внешней температуры по восходящим спиноталамическим и спиноретикулярным трактам поступает соматотопически в кору головного мозга и через ретикулярную формацию и неспецифические ядра таламуса — в передний гипоталамус, где сопоставляется с активностью термосенсоров гипоталамуса. В зависимости от анализа наблюдаются различные варианты реакций. При возбуждении холодовых рецепторов при температуре крови 37 °С ответная регуляторная реакция направлена на уменьшение теплоотдачи путем снижения кровотока в покровных тканях. Если при этом наблюдается также и снижение температуры теплового ядра тела, усиливается и теплопродукция.

Нервные и гуморальные эфферентные пути терморегуляции

Центральным отделом организации реакций терморегуяции является гипоталамус. Эфферентными путями в нервной регуляции теплового баланса организма являются симпатический и парасимпатический отделы вегетативной нервной системы, центры которых расположены в переднем (парасимпатическая) и заднем гипоталамусе. Гуморальная регуляция осуществляется гипоталамо-гипофизарной системой и гормонами периферических желез.

7. Изменение терморегуляции при влиянии на организм согревающей и охлаждающей внешней среды

Физиологические механизмы адаптации к холоду и теплу.

В комфортных условиях коррекции теплового баланса не происходит. При температуре среды ниже комфортной происходит активация заднего

171