3

Терморегуляция

Человек и все теплокровные животные обладают постоянной температурой тела, несмотря на значительные колебания темпера­туры окружающей среды. Она поддерживается химической и фи­зической регуляцией и зависит от интенсивности образования теп­ла в организме и его отдачи во внешнюю среду.

Химическая терморегуляция связана с интенсивностью обмена веществ и осуществляется путем уменьшения или увеличения об­разования тепла в организме. В условиях пониженной температуры окружающей среды организм быстрее охлаждается. При этом воз­растает интенсивность обмена веществ и вместе с этим увеличивается количество образующегося в организме тепла. Так поддержи­вается постоянная температура тела. Теплообразование увеличи­вается с того момента, когда температура окружающей среды ста­новится меньше оптимальной. Оптимальной температурой (или температурой комфорта) считают 28°С для обнаженного человека и 18—20°С — для легко одетого.

В химической регуляции температуры тела принимают участие все органы, в которых в результате обменных процессов постоянно образуется тепло.

Но самое большое участие в химической терморегуляции при­нимают мышцы. Во время их сокращения образуется особенно много тепла. При небольшой двигательной активности теплообра­зование в мышцах увеличивается на 50—80% по сравнению с его величиной в состоянии покоя. Во время тяжелой мышечной работы оно может увеличиться на 400—500%.

Физическая терморегуляция заключается в изменении отдачи тепла организмом в окружающую среду, благодаря чему обеспечивается постоянная температура тела.

Отдача тепла организмом осуществляется путем

- теплоизлуче­ния (отдача тепла во внешнюю среду),

- теплопроведения (отдача тепла предметам, соприкасающимся с поверхностью тела)

- испа­рения воды с поверхности кожи и при дыхании. Эти процессы зависят от температуры окружающей среды и движения воздуха.

При повышении температуры среды выше 35°С становится не­возможной отдача тепла путем теплоизлучения. В этих условиях поддержание постоянной температуры тела осуществляется за счет испарения воды. Интенсивность испарения воды зависит от влаж­ности воздуха. Чем больше влажность, тем меньшее количество воды испаряется с поверхности тела. Это ведет к уменьшению тепло­отдачи (при испарении 1 мл воды теряется 2,44 кдж). В связи с этим высокая температура воздуха при большой его влажности перено­сится особенно тяжело.

При движении воздуха нагретая часть его перемещается от поверхности тела, что способствует теплоотдаче. Поэтому в ветре­ную погоду высокая температура окружающей среды переносится легче.

Путем теплопроведения отдается небольшое количество тепла организмом, так как одежда и находящийся между ней и поверх­ностью тела воздух обладают малой теплопроводностью.

Основные механизмы терморегуляции

Регуляция образования тепла осуществляется рефлекторно: холодовые рецепторы воспринимают понижение температуры окру­жающей среды, возникшее в них возбуждение приходит к соответ­ствующим центрам, а от последних — к мышцам и вызывает не­произвольное их сокращение — дрожь. При этом увеличивается интенсивность обменных процессов, вследствие чего образуется большее количество тепла. Таким образом, дрожь во время холод­ной погоды является рефлекторным механизмом поддержания постоянной температуры тела. С этим же связан и пиломоторный рефлекс, выражающийся в появлении «гусиной кожи». Экспери­ментально было показано, что во время дрожи тепла в организме может образоваться в два раза больше.

Рефлекторные реакции, обеспечивающие регуляцию постоянства температуры тела, возникают при раздражении температурных рецепторов, расположенных в коже и некоторых отделах централь­ной нервной системы.

В коже расположены рецепторы, воспринимающие холод, и рецепторы, воспринимающие тепло. На открытых участках поверх­ности кожи их больше. Тепловые рецепторы расположены в более глубоких слоях кожи, а холодовые — ближе к поверхности. В свя­зи с этим реакция на холод возникает быстрее, чем на тепло.

Температурные рецепторы в центральной нервной системе рас­полагаются в гипоталамусе, ретикулярной формации и спинном мозге. В них возникает возбуждение при изменении температуры омывающей их крови.

В гипоталамусе располагаются и центры терморегуляции, к которым приходит возбуждение от температурных рецепторов. В нем обнаружены центры, регулирующие химическую терморегу­ляцию (теплообразование) и физическую (теплоотдачу). Первые находятся в задней части гипоталамуса, вторые — в передней.

При действии холода происходит сужение сосудов и большая часть крови переходит в сосуды внутренних органов и более глу­бокие сосуды кожи, вследствие чего отдается меньше тепла. Одно­временно охлажденная кровь омывает клетки центра теплообра­зования в гипоталамусе, вызывает его возбуждение, что приводит к увеличению образования тепла в организме. Так поддерживается постоянная температура тела при охлаждении.

При повышении температуры окружающей среды сосуды кожи расширяются. Это увеличивает отдачу тепла в окружающую среду кровью, протекающей по сосудам. Более теплая кровь вызывает возбуждение центра, регулирующего теплоотдачу, вследствие чего увеличивается выделение пота и количество циркулирующей в организме крови, что увеличивает отдачу тепла. Благодаря этим и другим процессам организм не перегревается и обеспечивается сохранение постоянной температуры тела при повышении темпера­туры окружающей среды.

Наряду с нервной регуляцией существуют и гуморальные меха­низмы терморегуляции. На процессы теплообразования влияют гормоны щитовидной железы и надпочечников. При охлаждении ор­ганизма в крови увеличивается количество гормонов щитовидной железы, которые стимулируют процессы обмена веществ, что при­водит к увеличению образования тепла в организме. Гормон над­почечников адреналин на процессы терморегуляции влияет путем сужения сосудов и стимулирования процессов теплообразования в мышцах и тканях.

Терморегуляция. В младенческом возрасте формируются основ­ные терморегуляторные реакции организма. С одной стороны, жировая ткань, расположенная в подкожной клетчатке, служит хорошим теплоизолятором, предотвращая избыточную отдачу тепла с относительно большой поверхности тела ребенка. С другой стороны, активация химической терморегуляции (т.е. продукции тепла за счет интенсификации окислительных процессов во внутренних органах и скелетных мышцах) требует дополнительного количества жира в качестве субстрата окисления. В этом возрасте в организме ребенка функционирует специальная бурая жировая ткань, насыщенная митохондриями и служащая для обогрева крупных сосудов, расположенных вдоль позвоночника. В течение 1-го года жизни реакции химической терморегуляции (т.е. активация теплопродукции при охлаждении) постепенно дополняются реакциями физической терморегуляции, более экономичными и специализированными. В первую очередь они связаны с формированием сосудодвигательных реакций, определяющих тонус поверхностно расположенных сосудов в зависимости от температуры спады. Повышение тонуса сосудов (вазоконстрикция) уменьшает, кожный кровоток и способствует удержанию тепла в организме при охлаждении. При высокой температуре, напротив, проявляется снижение тонуса сосудов (вазодылятация). Сосудодвигательные реакции в этом возрасте еще несовершенны, а комфортная температура для ребенка первого года жизни составляет около 33. Поэтому дети практически все время должны находиться в одежде, которая защищает тело от потери избыточного количества тепла. В то же время одежда не должна препятствовать нормальному теп­лообмену и влагообмену, чтобы у ребенка не развивались опрело­сти, и не происходила неадекватная адаптация к искусственному теплу. Увеличение размеров тела в этом возрасте весьма существен­но сказывается на процессах терморегуляции, постепенно изме­няя условия теплообмена организма со средой.