Pojem telesnej teploty

Teplota ľudského tela sa aj napriek kolísaniu teploty vonkajšieho prostredia udržiava na relatívne konštantnej úrovni. Táto stála telesná teplota sa nazýva izoterma.

Vďaka schopnosti izotermie sa v tele udržiava neustále vysoká rýchlosť všetkých chemických reakcií, a preto je možná vysoká intenzita všetkých životných procesov aj napriek kolísaniu okolitej teploty.

K tvorbe tepla v tele dochádza v dôsledku neustálej oxidácie organických látok. Oxidácia sa vyskytuje vo všetkých orgánoch a tkanivách, ale nie rovnako intenzívne.

V orgánoch, ktoré vykonávajú intenzívnu prácu (svaly, pečeň, obličky atď.), vzniká viac tepla ako v menej aktívnych orgánoch (chrupavka, kosti atď.).

Súčasne s tvorbou tepla prebieha aj jeho návrat do vonkajšieho prostredia, inak by išlo o prehriatie organizmu. Stupeň tepelných strát orgánmi a tkanivami do značnej miery závisí od ich polohy. Povrchovo umiestnené orgány (koža, svaly) vydávajú viac tepla a chladia silnejšie ako vnútorné orgány.

Z toho vyplýva, že teplota rôznych častí tela nie je rovnaká a závisí od:

1. intenzita metabolizmu v tele,

2. poloha tela.

Z toho vyplýva, že pojem „telesná teplota“ je podmienený, pretože sa v rôznych častiach tela líši.

Napríklad teplota pečene je 37,8 - 38 0; teplota kože je oveľa nižšia: a) krk - 34 0, b) hlava 33,5 0, c) koža prstov - 28,5 0, d) nos - 24,4 o.

Oblasti kože pokryté oblečením majú pomerne stálu teplotu 33,2 - 33,5 0 . Teplota exponovaných oblastí pokožky sa mení o niekoľko stupňov v závislosti od teploty vonkajšieho prostredia.

Telesná teplota človeka sa zvyčajne posudzuje na základe jej merania v podpazuší. Tu je teplota u zdravého človeka 36,5 - 36,9 0. Počas dňa telesná teplota nezostáva konštantná, ale kolíše v rozmedzí 0,5 - 0,7 0. Maximálna telesná teplota sa pozoruje o 16-18 hodine, minimálna - o 3-4 hodine ráno. Tieto výkyvy telesnej teploty závisia od životného štýlu: odpočinok a spánok teplotu znižujú, svalová aktivita ju zvyšuje.

Stálosť telesnej teploty u človeka môže byť zachovaná len za predpokladu rovnosti produkcie tepla a prenosu tepla celého organizmu. To sa dosiahne pomocou. Mechanizmy termoregulácie, ktoré regulujú intenzitu tvorby tepla v organizme a mieru jeho návratu do vonkajšieho prostredia, ktorá do značnej miery závisí od teploty okolia. Telo v závislosti od teploty prostredia, práce a pod., dokáže meniť ako intenzitu metabolizmu, tak aj výdaj tepla organizmom.

Mechanizmy termoregulácie

Chemická termogeulácia

Ide o reguláciu tvorby tepla v tele a úzko súvisí so zmenami intenzity metabolizmu v tele.

Keď teplota okolia stúpa, metabolizmus a tým aj tvorba tepla sa znižuje.

S poklesom okolitej teploty sa zvyšuje metabolizmus a tým aj produkcia tepla. K najintenzívnejšiemu vývinu tepla dochádza pri kontrakcii kostrových svalov (pri ťažkej fyzickej práci sa vývin tepla zvyšuje 20-30 krát). Pri zvyšovaní tvorby tepla je dôležitá triaška z chladu, ktorá vzniká reflexne pri pôsobení chladu a ide o náhodné mimovoľné drobné sťahy kostrového svalstva. Vďaka nemu sa tvorba tepla môže zvýšiť 2-4 krát.

Fyzická termoregulácia

Spočíva v regulácii prenosu tepla telom do vonkajšieho prostredia, ktoré závisí aj od teploty vonkajšieho prostredia. So zvýšením teploty vonkajšieho prostredia sa výdaj tepla telom zvyšuje, s poklesom teploty vonkajšieho prostredia sa znižuje.

Spôsoby uvoľňovania tepla.

Konvekcia je prenos tepla z pokožky do okolitého vzduchu. V tomto prípade sa vrstva vzduchu ohriata pokožkou posúva nahor a je nahradená chladnejším vzduchom.

Vedenie tepla- prenos tepla z pokožky na predmety priľahlé k nej (zem, voda, stolička atď.)

Tepelné žiarenie- uvoľňovanie tepla telom sálaním tepelných infračervených lúčov.

Závažnosť vyššie uvedených spôsobov prenosu tepla závisí vo veľkej miere od teploty okolia. S poklesom okolitej teploty sa prekrvenie pokožky znižuje, pričom bledne a prenos tepla klesá. Keď teplota okolia stúpa, zvyšuje sa prekrvenie pokožky, pričom sa stáva ružovou a zvyšuje sa prenos tepla.

Odparovanie vody z povrchu pokožky. Pri vysokých teplotách okolia sa potenie zvyšuje a naopak.

Odparovanie vody z povrchu pľúc pri dýchaní. V chlade sa dýchací reflex stáva menej častým a pri vysokých teplotách okolia sa dýchanie zrýchľuje (tepelná dyspnoe).

Keď sa odparí 1 gram vody, telo stratí 2,4 kJ.

Prenos tepla z tela je ovplyvnený:

pohyb okolitého vzduchu

povrch pokožky, z ktorej sa uvoľňuje teplo.

tepelná vodivosť prostredia (vzduch, voda),

vlhkosť vzduchu,

povaha oblečenia.

Regulácia výmeny tepla

Udržiavanie stabilnej telesnej teploty sa redukuje na vyváženie dvoch opačne smerujúcich procesov: tvorby tepla a prenosu tepla. To sa dosahuje vďaka prítomnosti mechanizmov na reguláciu prenosu tepla.

Výmena tepla je regulovaná nervovými a humorálnymi dráhami.

nervová regulácia.

Telo má termoreceptory (chlad, teplo). Nachádzajú sa v koži, sliznici jazyka, žalúdka, priedušnice, priedušiek, v stenách ciev atď. Termoreceptory vnímajú kolísanie teploty tkanív, v ktorých sa nachádzajú, a prenášajú informácie o veľkosti teplotných zmien do centier termoregulácie.

Najvyššie položené centrum termoregulácie sa nachádza v diencefale v hypotalame. V prednom hypotalame je centrum, ktoré reguluje prenos tepla a v zadnom hypotalame je centrum, ktoré reguluje tvorbu tepla. Informácie prichádzajúce z termoreceptorov menia ich činnosť a reflexne dochádza k zmene činnosti orgánov, ktoré ovplyvňujú tvorbu a prenos tepla.

Podráždenie centra, ktoré reguluje prenos tepla, spôsobuje vazodilatáciu kože, zvýšené potenie a zvýšené dýchanie. To všetko zlepšuje prenos tepla a zabraňuje zvýšeniu telesnej teploty.

Podráždenie centra, ktoré reguluje tvorbu tepla, zvyšuje metabolizmus a spôsobuje zimomriavky. To všetko zvyšuje produkciu tepla, ktoré zabraňuje poklesu telesnej teploty.

Okrem centier hypotalamu sa na regulácii prenosu tepla podieľajú aj ďalšie nervové centrá: vazomotorické (zúženie a rozšírenie ciev), dýchacie (zvýšené alebo spomalené dýchanie), centrá miecha(chvenie, potenie).

Termoregulačné centrum je ovplyvnené nielen informáciami z termoreceptorov, ale aj zmenou teploty krvi obklopujúcej centrum termoregulácie, čo vedie k zmene jeho činnosti.

Kôra mozgových hemisfér ovplyvňuje aj centrum termoregulácie. Dôkazom toho je zvýšenie telesnej teploty v stave silného vzrušenia, s prudkými prejavmi radosti, slasti a zážitkov.

Humorálna regulácia

Na regulácii telesnej teploty sa podieľajú hlavne endokrinné žľazy štítnej žľazy a nadobličky.

Keď sa telo ochladí, množstvo hormónov v krvi sa zvýši. štítna žľaza, ktoré stimulujú metabolické procesy, čo vedie k zvýšeniu tvorby tepla v tele.

Adrenalín podporuje oxidačné procesy v tkanivách, najmä vo svaloch, čím sa zvyšuje tvorba tepla. Tiež sťahuje krvné cievy pokožky, čím znižuje prenos tepla.

Podľa schopnosti udržiavať stálu telesnú teplotu sa živočíchy delia na poikilotermné, homeotermné a heterotermné.

Poikilotermický organizmy (z gréckeho poikilos - premenlivý) nie sú schopné udržiavať telesnú teplotu na konštantnej úrovni, keďže produkujú málo tepla a majú nedokonalé mechanizmy na jeho udržanie.

Homeothermic organizmy (z gréckeho homeo - podobný, rovnaký), ktoré zahŕňajú človeka, produkujú veľa tepla, sa vyznačujú relatívnou stálosťou telesnej teploty, ktorá sa počas dňa mierne mení.

heterotermálne organizmy (z gréckeho heteros – iný) sa vyznačujú tým, že kolísanie ich telesnej teploty prekračuje hranice charakteristické pre homoiotermné živočíchy. Je to typické pre skoré štádiá ontogenézy, hibernáciu niektorých homoiotermných živočíchov, ako aj pre cicavce a vtáky s veľmi malými telesnými rozmermi.

Teplotný faktor určuje rýchlosť enzymatických procesov, absorpciu, vedenie vzruchu a svalovú kontrakciu.

Je známe, že v povrchových a hlbokých častiach ľudského tela je rozdielna teplota. Vnútorné oblasti tela, ktoré tvoria približne 50 % jeho hmoty, sa nazývajú „jadro“. To zahŕňa mozog, srdce, pečeň a ďalšie vnútorné orgány. Teplota "jadra" sa mierne mení, dosahuje hodnotu rádovo 36,7-37°C. Zároveň v rôznych častiach „jadra“ môžu byť ukazovatele teploty trochu odlišné.

Na klinické účely sa meranie teploty „jadra“ vykonáva v určitých, ľahko dostupných oblastiach tela, ktorých teplota sa prakticky nelíši od teploty. vnútorné orgány. Takéto prístupné oblasti sú konečník, ústna dutina, axilárna dutina. Je známe, že orálna (sublingválna) teplota je zvyčajne nižšia ako rektálna o 0,2-0,5 °C, axilárna (v axilárnej jamke) je nižšia o 0,5-0,8 °C. Pevným zatlačením ruky na hrudník hranica vnútornej vrstvy „jadra“ siaha takmer do podpazušia, no na dosiahnutie tohto cieľa by malo prejsť asi 10 minút. Axilárna teplota zdravého človeka je 36,0-36,9 °C.

Teplota povrchovej vrstvy tela hrubej 2,5 cm, nazývanej „škrupina“ tela, sa v rôznych oblastiach tela pri rôznych teplotách okolia mení. Pri príjemnej okolitej teplote je priemerná teplota pokožky nahej osoby 33-34 °C. Zároveň je teplota pokožky nohy výrazne nižšia ako teplota proximálnych častí dolných končatín a v ešte väčšej miere teplota trupu a hlavy. Teplota pokožky v oblasti chodidla v komfortných podmienkach sa môže rovnať 24-28 ° C a pri zmenách vonkajšej teploty - 13-53 ° C, ktorá je určená dvoma faktormi - teplotou vonkajšie prostredie a prekrvenie pokožky chodidla.

Väčšina cicavcov má telesnú teplotu v rozmedzí 36-39 °C, napriek veľkým rozdielom vo veľkosti tela medzi zvieratami. Intenzita látkovej premeny (tvorby tepla) je daná jednak telesnou hmotnosťou, jednak množstvom odovzdávaného tepla z povrchu tela. V súlade s tým by mala byť produkcia tepla na 1 kg hmotnosti vyššia u zvierat s malými telesnými rozmermi a s väčším pomerom plochy povrchu k telesnej hmotnosti ako u veľkých zvierat.

Telesná teplota je určená pomerom dvoch procesov – tvorby tepla a prenosu tepla. Keď spolu nekorešpondujú a hrozia zmeny telesnej teploty, regulačné procesy ako súčasť funkčného systému termoregulácie adaptívne menia tvorbu tepla (chemická termoregulácia) a prenos tepla (fyzická termoregulácia). Tým je zabezpečená relatívna stálosť teplotnej konštanty vnútorného prostredia tela, ktorú C. Bernard nazval základom „slobodného, ​​nezávislého života“. Telesná teplota nahej osoby môže zostať stabilná niekoľko minút so zmenami okolitej teploty v rozsahu 21-53 ° C.

Chemickou termoreguláciou sa rozumejú zmeny intenzity metabolických exotermických reakcií, pri ktorých vzniká teplo. Pôsobením chladu na ľudské telo sa tvorba tepla môže zvýšiť 3-5 krát.

Rozlišujte medzi kontrakčnou a nekontraktilnou produkciou tepla.

Kontraktilná produkcia tepla je spojená s dobrovoľnými a nedobrovoľnými kontrakciami kostrových svalov.

Svojvoľné znižovanie môže viesť k mnohonásobnému zvýšeniu tvorby tepla, pričom sa zvyšujú aj tepelné straty v dôsledku zvýšeného prenosu tepla konvekciou.

Jedným z typov mimovoľnej tvorby tepla je triaška - špecifický druh svalovej kontrakcie, ktorý sa vyskytuje u človeka s výrazným znížením teploty vonkajšieho prostredia tela a niekoľkonásobne zvyšuje tvorbu tepla. Na rozdiel od tvorby tepla pri dobrovoľných svalových kontrakciách je tvorba tepla pri chvení ekonomickým spôsobom výroby tepla, keďže špeciálny typ kontrakčnej aktivity vysokoprahových motorických jednotiek pri chvení zabezpečuje premenu takmer všetkej energie svalovej kontrakcie na tepelnú. energie.

Ďalším typom mimovoľnej produkcie tepla sú termoregulačné tonické kontrakcie (termoregulačný tonus), ktoré sa vyvíjajú v svaloch chrbta, krku a v niektorých iných oblastiach. V tomto prípade sa produkcia tepla zvyšuje asi o 40-50%. Termoregulačné tonické kontrakcie kostrových svalov začínajú, keď okolitá teplota klesne približne o 2 °C v porovnaní s úrovňou pohodlia. Takéto kontrakcie majú charakter vrúbkovaného tetanu, blízkeho režimu jednotlivých kontrakcií. Termoregulačný tón je jemnejším prostriedkom na zvýšenie produkcie tepla ako predchádzajúce dva.

Termogenéza bez triašky je tiež mechanizmom chemickej termoregulácie, ktorá sa výrazne prejavuje v organizme adaptovanom na chlad. Podiel takéhoto mechanizmu na zabezpečení zvýšenia produkcie tepla v chlade môže byť 50-70%. Tento jav sa vyvíja v rôznych tkanivách. Za špecifický substrát na takúto tvorbu tepla sa považuje hnedé tukové tkanivo, po odstránení ktorého sa výrazne znižuje odolnosť organizmu voči chladu. Hmota hnedého tukového tkaniva, ktorá je zvyčajne 1-2% telesnej hmotnosti, sa môže adaptáciou na chlad zvýšiť až o 5% telesnej hmotnosti. Úroveň energetického metabolizmu tohto tkaniva, vyjadrená na jednotku hmotnosti, je viac ako trikrát vyššia ako úroveň pracujúcich svalov;

Rýchlosť oxidácie mastných kyselín v hnedom tukovom tkanive je 20-krát vyššia ako v bielom tukovom tkanive.

Termoregulačná úloha hnedého tukového tkaniva nie je úplne jasná. Predpokladá sa, že je bohatým zdrojom voľných mastných kyselín - substrátu pre oxidačné reakcie, ktorých rýchlosť sa zvyšuje pôsobením chladu. V samotnom hnedom tukovom tkanive sa pôsobením chladu zvyšuje prietok krvi a úroveň látkovej premeny, teplota stúpa, napriek poklesu teploty kože nad týmto tkanivom. Z toho vzišla v súčasnosti populárna hypotéza o kalorickej úlohe hnedého tukového tkaniva: pôsobením chladu ohrieva blízke veľké cievy smerujúce krv do mozgu. U dospelého človeka je toto tkanivo lokalizované na krku, v medzilopatkovej oblasti, v mediastíne v blízkosti aorty, veľkých žíl a sympatického reťazca. V zimnom období je u ľudí pracujúcich vonku hnedé tukové tkanivo hypertrofované a aktívnejšie ako v lete.

Prenos tepla sa uskutočňuje pomocou vnútorných a vonkajších tepelných tokov. Viac ako polovica vnútorného prúdenia zo zdrojov tepla na povrch tela je zabezpečená konvekciou krvi, zvyšok je vedený cez iné tkanivá. V tomto prípade tepelná vodivosť tkaniva závisí od jeho hrúbky a množstva tukového tkaniva, ako aj od úrovne prietoku krvi v tejto vrstve.

Úloha prietoku krvi je spôsobená skutočnosťou, že sa môže výrazne meniť v dôsledku zmien v lúmene ciev, najmä stavu arteriolo-venulárnych anastomóz.

Prekrvenie povrchových častí tela hrá veľmi dôležitú termoregulačnú úlohu, zabezpečuje vonkajší tepelný tok. "Hra" ciev kože prstov môže zmeniť prietok krvi v nej 100-krát. Pri úplnej vazodilatácii sa prenos tepla môže zvýšiť 8-krát v porovnaní s úrovňou úplnej vazokonstrikcie.

Tepelnú vodivosť tkanív určuje aj charakter využitia protiprúdového cievneho systému, ktorý je prítomný napríklad v končatinách. Áno, v mraze odkysličená krv netečie hlavne nie povrchovými žilami, ako sa to deje v horúčavách, ale hlbokými žilami. Výsledkom je, že venózna krv sa ohrieva paralelne prechádzajúcou krvou tepien a nie je ochladzovaná v takej miere, ako sa to deje pri povrchovom prietoku krvi.

Výrazné zníženie prietoku krvi v povrchových vrstvách tela pod vplyvom chladu však môže viesť k narušeniu prekrvenia týchto tkanív a vzniku omrzlín.

Vonkajšie prúdenie tepla je zabezpečené jeho vedením, prúdením, sálaním a vyparovaním.

1. Ak je pokožka teplejšia ako okolitý vzduch, dochádza k prirodzenej konvekcii, t.j. posunutie vrstvy vzduchu ohriatej pokožkou smerom nahor a jej nahradenie chladnejším vzduchom. Nútená konvekcia, ku ktorej dochádza pri pohyboch telesa alebo vzduchu, výrazne zvyšuje intenzitu prenosu tepla.

2. Keď je človek ponorený do vody, ktorej teplota je pod neutrálnou hodnotou (pre väčšinu ľudí je táto teplota vody 31-36 °C), vonkajší tepelný tok sa môže zvýšiť 2-4 krát v dôsledku držanie, pretože tepelná vodivosť vody je 25-krát vyššia ako tepelná vodivosť vzduchu. Hlavným mechanizmom prenosu tepla z ľudského tela vo vode je však konvekcia. Vďaka svojmu chladivému účinku tečúca voda 50-100 krát vyššia ako vystavenie vzduchu. Ak je teplota vody blízka nule („ľadová voda“), ľudské telo sa ochladzuje rýchlosťou 6 ° C za hodinu a smrť môže nastať za 1-3 hodiny.

Plávanie vo vode, ktorá je pod úrovňou vášho pohodlia, výrazne zvyšuje prenos tepla konvekciou. Zvýšenie telesného tuku môže obmedziť tento účinok.

3. Prenos tepla sálaním zabezpečujú infračervené lúče s vlnovou dĺžkou 5-20 mikrónov. Tieto lúče vyžaruje pokožka v prítomnosti predmetov s nižšou teplotou v určitej vzdialenosti od nej. Nahý človek môže takto stratiť až 60 % tepla.

4. Približne 20 % prenosu tepla ľudského tela za podmienok pohodlnej okolitej teploty je spôsobených odparovaním. Táto cesta je jediný spôsob, ako uvoľniť teplo do okolia, ak sa jeho teplota rovná telesnej teplote. Odparením 1 litra vody môže človek počas dňa vydať tretinu všetkého tepla vytvoreného v pokoji. Zvýšenie miery potenia je jedným z hlavných mechanizmov adaptácie na horúce podnebie.

Existujú dve možnosti odparovania vody z povrchu tela: 1) odparovanie potu v dôsledku jeho uvoľnenia, 2) odparovanie vody, ktorá sa objavila na povrchu difúziou - "nepostrehnuteľná" strata vody. . Posledný uvedený mechanizmus zabezpečuje stratu vody (až 600 ml denne) a tepla napríklad cez sliznice dýchacích ciest. Významným príspevkom k zabezpečeniu adaptačných mechanizmov na zmenu prenosu tepla je behaviorálna zložka funkčného systému termoregulácie. V chladných podmienkach môže byť veľmi účinná regulácia správania, ktorá výrazne obmedzuje kontakt organizmu s vonkajším prostredím. Ľudské oblečenie znižuje tepelné straty asi o polovicu v porovnaní s prenosom tepla nahým telom, oblečenie „arktického typu“ dokáže znížiť prenos tepla 5-6 krát.

Zóna teplotného komfortu človeka závisí od charakteru vonkajšieho prostredia, určeného jeho typom, teplotou, vlhkosťou (ak je týmto prostredím vzduch), rýchlosťou pohybu, prítomnosťou predmetov s inou teplotou v porovnaní s telesnou teplotou. Za určitých podmienok vzniká stav tepelnej pohody, pričom činnosť termoregulačných mechanizmov je minimálna. Komfortná zóna (termoneutrálna zóna) s vlhkosťou vzduchu cca 50% a rovnakými teplotami vzduchu a stien miestnosti pre ľahko oblečenú osobu v sede zodpovedá teplote 25-26°C. Pre nahú osobu sa teplota komfortu v týchto podmienkach posúva na 28 °C.

Regulácia telesnej teploty.

Periférne termoreceptory, tvorené voľnými koncami tenkých senzorických vlákien typu A (delta) a C, sú lokalizované v koži a vnútorných orgánoch. Existujú aj centrálne , lokalizované v hypotalame, termoreceptory.

Kožné termoreceptory realizujú prenos signálov o zmenách teploty prostredia do centier termoregulácie a zabezpečujú aj tvorbu teplotných vnemov. Počet receptorov chladu v koži je mnohonásobne väčší ako počet receptorov tepla. Receptory chladu prevládajú aj vo vnútorných orgánoch a tkanivách.

V mieche a strednom mozgu, ako aj v hypotalame (najviac v jeho mediálnej preoptickej oblasti) sa našli centrálne termoreceptory, nazývané aj termosenzory. Sú to neuróny, ktoré sa môžu pri priamom ochladení, zohriatí o 0,1 o C a viac vzbudiť a v dôsledku toho zmeniť intenzitu tvorby tepla aj prenosu tepla organizmu ako celku. Napríklad pri zahriatí preoptickej oblasti hypotalamu sa okamžite zvýši potenie, kožné cievy sa rozšíria a produkcia tepla sa zníži. Nárast výbojov tepelných neurónov predchádza zvýšeniu frekvencie dýchania, pri ktorej sa zvyšuje aj prenos tepla. Termosenzitívne štruktúry strednej a miechy sú zase spojené so zadným hypotalamom. Centrálne zariadenia funkčného systému termoregulácie majú teda veľký počet vstupných kanálov.

termoregulačné centrum. Štruktúry hypotalamu zohrávajú vedúcu úlohu v termoregulácii, čo dokázala metóda mozgových transekcií. Transekcia rostrál do hypotalamu teda u mačky nevedie k výrazným zmenám v termoregulácii, ale po narušení spojení medzi hypotalamom a stredným mozgom zvieratá prakticky strácajú schopnosť meniť produkciu tepla a prenos tepla pri tepelnom stimulácia.

Predpokladá sa, že v hypotalame sú tri typy termoregulačných neurónov:

1) aferentné neuróny, ktoré prijímajú signály z periférnych a centrálnych termoreceptorov;

2) interkalárne alebo interneuróny;

3) eferentné neuróny, ktorých axóny riadia aktivitu efektorov termoregulačného systému.

Z periférnych termoreceptorov sa informácie dostávajú do predného hypotalamu – jeho mediálnej preoptickej oblasti. Tu sa signály prijímané z periférie porovnávajú s aktivitou centrálnych termosenzorov, ktoré odrážajú teplotný stav mozgu.

Na základe integrácie informácií z týchto dvoch zdrojov poskytuje zadný hypotalamus generovanie signálov, ktoré riadia procesy výroby tepla a prenosu tepla. Práve tu boli nájdené neuróny, ktorých aktivita závisí od lokálnej tepelnej stimulácie tak preoptickej oblasti hypotalamu, ako aj neurónov cervikotorakálnej miechy.

Na termoregulácii sa podieľajú aj vyššie štruktúry mozgu, najmä nová kôra. Je dokázaná úloha mechanizmu podmieneného reflexu pri organizácii anticipačných vegetatívnych a behaviorálnych reakcií zameraných na udržanie optimálnej hodnoty konštantnej telesnej teploty vopred. Imprinting, raná forma pamäti, môže hrať dôležitú úlohu pri rozvoji individuálnej odolnosti voči chladu.

Eferentné cesty termoregulácie. Termoregulačný systém je klasickým príkladom funkčného systému, keďže nemá vlastnú výkonnú (efektorovú) zložku. Reguláciu výroby tepla vykonáva somatická nervový systém, ktorý spúšťa kontraktilné termoregulačné reakcie a sympatický nervový systém, ktorý aktivuje nekontraktilnú produkciu tepla. Pri farmakologickej blokáde beta-adrenergných receptorov je vylúčená účasť netrasúceho sa mechanizmu tvorby tepla. Norepinefrín, uvoľňovaný sympatickými nervovými zakončeniami, stimuluje uvoľňovanie voľných mastných kyselín z hnedého tukového tkaniva a ich následné zaradenie do metabolických reakcií. Rovnaké účinky spôsobuje uvoľňovanie katecholamínov z nadobličiek. V dôsledku toho sa zvyšuje nesúlad medzi procesmi oxidácie a fosforylácie a zvyšuje sa uvoľňovanie primárneho tepla.

Účasť humorálnych mechanizmov termoregulácie je významná najmä pri adaptácii na opakované zmeny teploty prostredia. Úloha štítnej žľazy pri adaptácii človeka na chlad nebola jasne objasnená. U zvierat sa pôsobením chladu niekoľko týždňov zvyšuje sekrécia tyroxínu, pričom hmotnosť žľazy sa zvyšuje o 20-40%. Zvýšenie sekrécie tyroxínu vedie k aktivácii bunkového metabolizmu. Osoba je zriedka vystavená takémuto ochladzovaniu. Niektoré štúdie však ukázali, že vojaci slúžiaci dlhodobo v arktických oblastiach, ako aj Eskimáci, majú zvýšený bazálny metabolizmus. Možno práve stimulačný účinok chladu na štítnu žľazu je jednou z príčin zvýšeného výskytu toxickej štítnej strumy u obyvateľov chladných oblastí.

Regulácia prenosu tepla je spojená s aktivitou noradrenergných sympatických neurónov, ktorých excitácia môže viesť k poklesu priesvitu krvných ciev v koži a cholinergných sympatických neurónov, ktoré excitujú potné žľazy. Rozšírenie krvných ciev kože v horúcich podmienkach môže byť uľahčené uvoľňovaním bradykinínu z potných žliaz. Existujú údaje o účasti kinínov na tvorbe studenej vazodilatácie.

Pri výraznom psychickom strese môže byť zúženie krvných ciev kože rúk a nôh sprevádzané uvoľňovaním potu v týchto oblastiach. Takýto jav, paradoxný z hľadiska termoregulácie, možno nazvať emocionálnym potením; nie je adaptívny a je spôsobený nadmernou aktiváciou sympatického nervového systému.

Keď sa priemerná integrálna telesná teplota odchyľuje o malú hodnotu, mení sa iba prenos tepla v dôsledku vaskulárnych reakcií membrány. Ak teplotné odchýlky pretrvávajú, potom sa vyvíjajú behaviorálne adaptívne reakcie a pri vysokých vonkajších teplotách sa zvyšuje aj potenie. Pri nízkej teplote vonkajšieho prostredia sa objavuje ďalšia svalová reakcia: najprv sa zvyšuje tonus a s poklesom vnútornej teploty sa objavuje chvenie.

Kontrolovaným parametrom v systéme je teplota vnútorné prostredie organizmu. Pre určitý stabilný stav funkčného systému je riadenou teplotou celková teplota „jadra“ tela, pri ktorej sa neaktivujú mechanizmy na uvoľňovanie prebytočného tepla, ani mechanizmy, ktoré chránia telo pred chladom.

Pri tendencii znižovať teplotu „jadra“ tela (teplota cirkulujúcej krvi) dochádza k aktivácii studených hypotalamických termoreceptorov. Okrem hypotalamických termosenzitívnych neurónov (chladových termosenzorov) sa aktivujú studené cievne a orgánové termoreceptory. Ich impulzom dochádza k ďalšej aktivácii neuronálneho aparátu hypotalamického centra chemickej termoregulácie. Následkom zvýšenia aktivity tohto centra sa zlepšuje práca periférnych aparátov chemickej termoregulácie - aparátov na tvorbu tepla v tele. V tejto situácii klesá neurofyziologická aktivita centra fyzickej termoregulácie, ako aj periférnych aparátov prenosu tepla. Blokuje sa tak vznikajúca tendencia znižovať teplotu vnútorného prostredia organizmu.

So zvýšením teploty vnútorného prostredia tela prebiehajú procesy opačného plánu - aktivujú sa termoreceptory hypotalamu, tepelné receptory krvných ciev a vnútorné orgány. Súčasne sa aktivujú centrálne a periférne mechanizmy fyzickej termoregulácie. Proces „vybíjania“ tepla sa zintenzívňuje, produkcia tepla v tele je brzdená.

Podobné mechanizmy termoregulácie spúšťajú teplotné efekty. na kožné termoreceptory, reagujúce na zmeny teploty vonkajšieho prostredia tela. Pôsobením nízkej teploty na termoreceptory kože v dôsledku aferentných impulzov dochádza k excitácii centra, ktoré riadi tvorbu tepla, centrum chemickej termoregulácie. To vedie k aktivácii periférnych mechanizmov tvorby tepla v tele, mechanizmy „vybíjania“ tepla sú inhibované. So zvýšením okolitej teploty dochádza k excitácii tepelných receptorov, zvyšuje sa práca prístroja na "resetovanie" tepla a produkcia tepla v tele je inhibovaná. Prítomnosť kožných termoreceptorov umožňuje funkčnému systému jemnejšie organizovať proces stabilizácie nastaviteľnej konštanty na optimálnej úrovni.

hypertermia- zvýšenie telesnej teploty nad 37 °C. Vzniká v dôsledku dlhšieho pôsobenia vysokej teploty okolia, relatívne nedostatočného prenosu tepla z tela a nadmernej tvorby tepla.

Hoci človek krátkodobo znesie telesnú teplotu 43°C, hranica prežitia pri dlhšom časovom období je 42°C. Avšak už pri teplote 40-41 °C, ťažké lézie mozog - opuch mozgového tkaniva, smrť neurónov.

Podchladenie- zníženie telesnej teploty na 35 °C alebo viac. Môže byť dôsledkom dlhodobého pobytu organizmu v prostredí s nízkou teplotou. V počiatočnom štádiu ochladzovania tela sa výrazne aktivujú procesy termoregulácie, ale ak to pokračuje, telesná teplota začína klesať; pri dosiahnutí 31 °C nastáva strata vedomia a pri teplote 24-28 °C zvyčajne nastáva smrť.

Mechanizmy prenosu tepla tela v podmienkach chladu a tepla ">

Mechanizmy prenosu tepla tela v podmienkach chladu a tepla: a) redistribúcia krvi medzi cievami vnútorných orgánov a cievami povrchu kože; b) redistribúcia krvi v cievach kože.

Fyzická termoregulácia sa objavila v neskorších štádiách evolúcie. Jeho mechanizmy neovplyvňujú procesy bunkového metabolizmu. Mechanizmy fyzickej termoregulácie sa aktivujú reflexne a ako každý reflexný mechanizmus majú tri hlavné zložky. Po prvé, sú to receptory, ktoré vnímajú zmeny teploty vo vnútri tela alebo prostredia. Druhým článkom je centrum termoregulácie. Tretím článkom sú efektory, ktoré menia procesy prenosu tepla a udržiavajú telesnú teplotu na konštantnej úrovni. V organizme okrem potnej žľazy nie sú vlastné efektory reflexného mechanizmu fyzickej termoregulácie.

Význam fyzickej termoregulácie

Fyzikálna termoregulácia je regulácia prenosu tepla. Jeho mechanizmy zabezpečujú udržiavanie telesnej teploty na konštantnej úrovni ako v podmienkach, keď organizmu hrozí prehriatie, tak aj pri ochladzovaní.

Fyzická termoregulácia sa uskutočňuje zmenami v uvoľňovaní tepla telom. Osobitný význam nadobúda pri udržiavaní stálej telesnej teploty počas pobytu tela v podmienkach zvýšená teplotaživotné prostredie.

Prenos tepla sa uskutočňuje sálaním tepla (prenos tepla sálaním), konvekciou, teda pohybom a miešaním vzduchu ohrievaného telom, vedením tepla, t.j. odvod tepla látkou v styku s povrchom tela. Charakter prenosu tepla organizmom sa mení v závislosti od intenzity metabolizmu.

Tepelným stratám bráni vrstva nehybného vzduchu, ktorá je medzi odevom a pokožkou, pretože vzduch je zlým vodičom tepla. Vrstva podkožného tukového tkaniva vo veľkej miere bráni prenosu tepla v dôsledku nízkej tepelnej vodivosti tuku.

Regulácia teploty

Teplota kože, a tým aj intenzita tepelného žiarenia a vedenia tepla, sa môže meniť v chladnom alebo horúcom prostredí v dôsledku prerozdelenia krvi v cievach a so zmenami objemu cirkulujúcej krvi.

V chlade cievy koža, hlavne arterioly, úzka; do ciev vstupuje viac krvi brušná dutinačím sa obmedzí prenos tepla. Povrchové vrstvy kože, ktoré prijímajú menej teplej krvi, vyžarujú menej tepla, takže prenos tepla klesá. Okrem toho sa pri silnom ochladení kože otvárajú arteriovenózne anastomózy, čo znižuje množstvo krvi vstupujúcej do kapilár, a tým zabraňuje prenosu tepla.

Redistribúcia krvi, ku ktorej dochádza v chlade - zníženie množstva krvi cirkulujúcej cez povrchové cievy a zvýšenie množstva krvi prechádzajúcej cez cievy vnútorných orgánov - prispieva k zachovaniu tepla vo vnútorných orgánoch, ktorého teplota sa udržiava na konštantnej úrovni.

Keď teplota okolia stúpa, cievy kože sa rozširujú, zvyšuje sa množstvo krvi, ktorá v nich cirkuluje. Objem cirkulujúcej krvi v tele sa zvyšuje aj v dôsledku presunu vody z tkanív do ciev a tiež preto, že slezina a iné krvné depoty uvoľňujú ďalšiu krv do celkového obehu. Zvýšenie množstva krvi cirkulujúcej cez povrchové cievy tela podporuje prenos tepla prostredníctvom žiarenia a konvekcie. Pre udržanie konštantnej telesnej teploty pri vysokých teplotách okolia je dôležité aj potenie, ku ktorému dochádza v dôsledku prenosu tepla v procese odparovania vody.

Oblasť ľudského obydlia siaha od polárnych zón, kde teplota vzduchu niekedy dosahuje -86°C, až po rovníkové savany a púšte, v ktorých najteplejších častiach sa v tieni blíži k +50°C! Napriek tomu si v tak širokom rozmedzí teplôt človek vďaka svojej tepelnej stabilite zachováva aktívnu vitalitu a dostatočnú výkonnosť, keď telesná teplota kolíše v relatívne úzkych medziach – od 36 do 37 °C.

Homeotermia - stálosť telesnej teploty - robí človeka nezávislým od teplotných podmienok pobytu, pretože biochemické reakcie, ktoré zabezpečujú jeho životne dôležitú činnosť, sa naďalej vykonávajú optimálna úroveň v dôsledku zachovania primeranej aktivity tkanivových enzýmov a vitamínov, ktoré ich poskytujú, katalyzujúcich a aktivujúcich niektoré aspekty metabolizmu, tkanivových hormónov, neurotransmiterov a iných látok, od ktorých závisí normálna činnosť organizmu. Posun teploty jedným alebo druhým smerom prudko mení aktivitu týchto látok a u každej z nich v inej miere – v dôsledku toho dochádza k disociácii v aktivite toku jednotlivých aspektov metabolizmu. U poikilotermných, studenokrvných živočíchov, ktorých telesná teplota je určená teplotou okolia (s ňou sa zvyšuje alebo znižuje), sa aktivita ich tkanivových enzýmov ako biologických katalyzátorov mení spolu so zmenami vonkajších tepelných podmienok. Preto pri poklese teploty miera prejavu ich vitálnej aktivity klesá až do úplného zastavenia – takzvanej pozastavenej animácie a pri veľmi vysokej teplote nastáva buď smrť, alebo vysušenie, čo u niektorých poikilotermov je tiež druh pozastavenej animácie. Takže pri zmene vonkajšej teploty sa životná aktivita niektorých druhov hmyzu (kobylka) môže obnoviť po zmrazení na teplotu tekutého dusíka (–189 ° C) a po vysušení. Opísaný je prípad oživenia, aj keď krátkodobého, obrovského mloka zamrznutého v ľadovci podľa odborníkov. najmenej asi pred 5000 rokmi.

Teda schopnosť udržiavať stálu telesnú teplotu pri rôzne podmienky existencia robí teplokrvníka nezávislým od okolností prírody a schopným udržať si vysokú úroveň vitality. Túto schopnosť má na svedomí komplexný systém termoregulácie, ktorý zabezpečuje pokles produkcie tepla a jeho aktívny návrat v prípade nebezpečenstva prehriatia a aktivácie termogenézy s obmedzeným prenosom tepla – v prípade nebezpečenstva podchladenia.

Štatistiky ukazujú, že v Rusku je zo všetkých prípadov dočasnej invalidity viac ako 40 %. prechladnutia, čo dáva bežnému človeku dôvod považovať termoregulačný systém za nedokonalý. Mnohé skutočnosti však poukazujú na vysokú prirodzenú odolnosť človeka voči pôsobeniu nízkych teplôt. Jogíni teda súťažia pri teplotách pod -20 °C v rýchlosti schnutia mokrej plachty s teplom svojich tiel, sediaci nahí na ľade zamrznutého jazera. Tradičným sa stalo plávanie špeciálne vyškolenými plavcami cez Beringovu úžinu z Aljašky na Čukotku (viac ako 40 km) pri teplote vody +4°C - +6°C. Jakuti potierajú novorodencov snehom a Ostyaky a Tungusovia ich ponárajú do snehu, prelievajú studená voda a potom zabalené do sobích koží... V tomto prípade by sa zrejme skôr malo hovoriť o zvrátenosti dokonalých mechanizmov termoregulácie človeka ani zďaleka nie životných podmienok, ktoré ich tvorili v evolúcii moderný človek než o nedokonalosti samotných mechanizmov.

Zatiaľ čo väčšina životných funkcií - krvný obeh, dýchanie, trávenie atď. - má nejaký špecifický stavebný a funkčný aparát, termoregulácia takýto orgán nemá a je funkciou celého organizmu ako celku.

Podľa schémy navrhnutej I.P. Pavlovom môže byť teplokrvný organizmus reprezentovaný ako relatívne termostabilné „jadro“ a „škrupina“ so širokým teplotným rozsahom. Jadro, ktorého teplota sa pohybuje od 36,8 do 37,5 ° C, zahŕňa predovšetkým životne dôležité vnútorné orgány: srdce, pečeň, žalúdok, črevá atď. Pozoruhodná je najmä úloha pečene, ktorá má pomerne vysokú teplotu – nad 37,5 °C, a hrubého čreva, ktorého mikroflóra pri svojej životnej činnosti produkuje veľa tepla, ktoré udržuje teplotu susedné tkanivá. Termolabilný obal tvoria končatiny, koža a podkožie, svaly atď. Teplota rôznych častí škrupiny sa značne líši. Takže teplota prstov na nohách je asi 24 ° C, členkový kĺb- 30-31°C, špička nosa - 25°C, podpazušie, konečník - 36,5-36,9°C atď. Teplota škrupiny je však veľmi pohyblivá, čo je určené podmienkami životnej činnosti a stavom tela, a preto sa jej hrúbka môže meniť od veľmi tenkej v teple až po veľmi silnú, stláčajúcu jadro - v chlade. Takéto vzťahy medzi jadrom a obalom sú spôsobené tým, že jadro prevažne produkuje teplo (v pokoji), zatiaľ čo druhé musí zabezpečiť zachovanie tohto tepla. To vysvetľuje skutočnosť, že ostrieľaní ľudiaškrupina v chlade rýchlo a spoľahlivo obalí jadro, čím sa zachovajú optimálne podmienky pre udržanie činnosti životne dôležitých orgánov a systémov, zatiaľ čo u nevytvrdnutých zostáva škrupina aj za týchto podmienok tenká, čím vzniká hrozba podchladenia jadra (napr. napríklad pri znížení teploty pľúc len o 0,5 ° s hrozbou zápalu pľúc).

Tepelnú stabilitu tela zabezpečujú najmä dva komplementárne mechanizmy regulácie – fyzikálny a chemický. Fyzická termoregulácia Aktivuje sa hlavne pri nebezpečenstve prehriatia a spočíva v odovzdávaní tepla do okolia. To zahŕňa všetky možné mechanizmy prenos tepla: sálanie tepla, prenos tepla, prúdenie a vyparovanie. Tepelné žiarenie sa uskutočňuje vďaka infračerveným lúčom vyžarujúcim z pokožky, ktorá má vysokú teplotu. Vedenie tepla sa realizuje v dôsledku teplotného rozdielu medzi pokožkou a okolitým vzduchom. Nárast tohto rozdielu je spôsobený hyperémiou - expanziou kožných ciev a prítokom sem viac teplá krv z vnútorných orgánov, preto sa farba pokožky v teple stáva ružovou. Zároveň je účinnosť prenosu tepla určená tepelnou vodivosťou a tepelnou kapacitou vonkajšieho prostredia: napríklad tieto ukazovatele pri zodpovedajúcich teplotách pre vodu sú 20–27-krát vyššie ako pre vzduch. Z toho je zrejmé, prečo je pre človeka tepelne pohodlná teplota vzduchu asi 18 ° C a voda - 34 ° C. Prenos tepla odparovaním potu je veľmi účinný, keďže pri odparení 1 ml potu z povrchu tela telo stratí 0,56 kcal tepla. Ak vezmeme do úvahy, že dospelý človek produkuje asi 800 ml potu aj v podmienkach nízkej fyzickej aktivity, potom je účinnosť tejto metódy jasná.

V rôznych podmienkach života sa pomer tepelných strát tak či onak výrazne mení. Áno, v pokoji a optimálna teplota vzduchu, telo stráca 31 % vytvoreného tepla vedením, 44 % sálaním, 22 % vyparovaním (aj v dôsledku vlhkosti z dýchacieho traktu) a 3 % konvekciou. So silným vetrom sa zvyšuje úloha konvekcie, so zvýšením vlhkosti vzduchu - vedenie a so zvýšenou prácou - odparovanie (napríklad pri intenzívnej fyzickej aktivite dosahuje odparovanie potu niekedy 3-4 litre za hodinu!).

Účinnosť prenosu tepla tela je mimoriadne vysoká. Biofyzikálne výpočty ukazujú, že porušenie týchto mechanizmov, dokonca aj u človeka v pokoji, by viedlo k zvýšeniu jeho telesnej teploty do hodiny až na 37,5 ° C a po 6 hodinách - až na 46-48 ° C, keď začína nezvratná deštrukcia proteínových štruktúr.

Chemická termoregulácia má osobitný význam, keď existuje nebezpečenstvo podchladenia. Strata vlneného poťahu človeka v porovnaní so zvieratami spôsobila, že bol obzvlášť citlivý na pôsobenie nízkych teplôt, o čom svedčí aj fakt, že človek má takmer 30-krát viac receptorov chladu ako receptorov tepla. Zlepšenie adaptačných mechanizmov na chlad zároveň viedlo k tomu, že človek oveľa ľahšie znáša zníženie telesnej teploty ako jej zvýšenie. takže, dojčatáľahko tolerujú zníženie telesnej teploty o 3-5 ° C, ale je to ťažké - zvýšenie o 1-2 ° C. Dospelý bez následkov toleruje podchladenie do 33–34 °C, ale pri prehriatí z vonkajších zdrojov až na 38,6 °C stráca vedomie, hoci s horúčkou z infekcie dokáže udržať vedomie aj pri 42 °C. Zároveň boli zaznamenané prípady oživovania premrznutých ľudí, ktorým teplota kože klesla pod bod mrazu.

Podstatou chemickej termoregulácie je zmena aktivity metabolických procesov v tele: pri vysokej vonkajšej teplote sa znižuje a pri nízkej sa zvyšuje. Štúdie ukazujú, že pri znížení okolitej teploty o 1 ° C u nahej osoby v pokoji sa metabolická aktivita zvyšuje o 10%. (Anestézia a tzv. antipsychotiká však u teplokrvných živočíchov vypínajú vyššie regulačné mechanizmy tepelnej stability a robia ich závislými na teplote okolia a pri ochladení ich telesnej teploty na 32°C spotreba kyslíka klesá na 50 %, pri 20 °C – až 20 %, a pri +1 °С – až 1 % pôvodnej úrovne.)

Osobitný význam pre udržanie telesnej teploty má tonus kostrových svalov, ktorý sa zvyšuje s poklesom okolitej teploty a klesá s otepľovaním. Je príznačné, že tieto procesy prebiehajú tým aktívnejšie, čím nebezpečnejšie je hroziace narušenie tepelnej stability. Svalstvo je teda pri teplote vzduchu 25–28°C (a najmä v kombinácii s vysokou vlhkosťou) do značnej miery uvoľnené a nimi reprodukovaná tepelná energia je zanedbateľná. Naopak, s nebezpečenstvom podchladenia naberá na význame chvenie - nekoordinované kontrakcie svalových vlákien, kedy vonkajšia mechanická práca takmer úplne chýba a takmer všetka energia sťahujúcich sa vlákien sa premieňa na tepelnú energiu (tento jav sa nazýva tzv. nekontraktilná termogenéza). Nie je teda nič prekvapujúce na tom, že počas triašky sa produkcia tepla v tele môže zvýšiť viac ako trojnásobne a pri namáhavej fyzickej práci až 10-krát alebo viackrát.

Nepochybnú úlohu v chemickej termoregulácii zohrávajú aj pľúca, ktoré v dôsledku zmien v metabolickej aktivite vysokokalorických tukov obsiahnutých v ich štruktúre udržiavajú relatívne konštantnú teplotu, preto pri vysokej vonkajšej teplote krv prúdiaca z pľúca sú chladnejšie a pri nízkej teplote sú teplejšie ako vdychovaný vzduch.

Fyzické a chemické mechanizmy termoregulačné práce s vysokým stupňom koordinácie v dôsledku prítomnosti v centrálnom nervovom systéme zodpovedajúceho centra v oblasti diencephalon(hypotalamus).Pri vysokej okolitej teplote sa preto na jednej strane zvyšuje prenos tepla (v dôsledku zvýšenia teploty kože, aktivácie dýchania, zvýšených procesov odparovania potu a pod.) a na druhej strane produkcia tepla klesá (v dôsledku poklesu tónových svalov, prechodu na telesnú absorpciu produktov obsahujúcich menej energie); pri nízkych teplotách naopak: produkcia tepla sa zvyšuje a prenos tepla klesá.

Dokonalé mechanizmy ľudskej termoregulácie teda umožňujú udržiavať optimálnu životaschopnosť v širokom rozsahu vonkajšie teploty.

4. Mechanizmy termoregulácie

U teplokrvných živočíchov a ľudí (tzv. homoiotermných organizmov) je na rozdiel od studenokrvných (resp. poikilotermných) predpokladom existencie stála telesná teplota, jeden zo základných parametrov homeostázy (alebo stálosti) vnútorné prostredie tela.

Fyziologické mechanizmy, ktoré zabezpečujú tepelnú homeostázu organizmu (jeho „jadro“), sa delia do dvoch funkčných skupín: mechanizmy chemickej a fyzikálnej termoregulácie. Chemická termoregulácia je regulácia tvorby telesného tepla. Teplo sa v tele neustále vytvára v procese redoxných reakcií metabolizmu. Zároveň sa časť dáva do vonkajšieho prostredia tým viac, čím väčší je rozdiel medzi teplotou tela a prostredia. Udržiavanie stabilnej telesnej teploty s poklesom teploty prostredia si preto vyžaduje zodpovedajúce zvýšenie metabolických procesov a s tým spojenú tvorbu tepla, ktoré kompenzuje tepelné straty a vedie k zachovaniu celkovej tepelnej bilancie organizmu a udržaniu konštantnej vnútornej teploty. . Proces reflexného zvýšenia produkcie tepla v reakcii na zníženie teploty okolia sa nazýva chemická termoregulácia. Uvoľňovanie energie vo forme tepla sprevádza funkčné zaťaženie všetkých orgánov a tkanív a je charakteristické pre všetky živé organizmy. Špecifikom ľudského tela je, že zmena produkcie tepla ako reakcia na meniacu sa teplotu je špeciálnou reakciou tela, ktorá neovplyvňuje úroveň fungovania hlavných fyziologických systémov.

Špecifická tvorba termoregulačného tepla sa sústreďuje najmä v kostrových svaloch a je spojená s špeciálne formuláre fungovanie svalov, ktoré neovplyvňujú ich priamu motorickú aktivitu. K zvýšeniu tvorby tepla pri ochladzovaní môže dôjsť aj v kľudovom svale, ako aj pri umelom vypnutí kontrakčnej funkcie pôsobením špecifických jedov.

Jedným z najbežnejších mechanizmov tvorby špecifického termoregulačného tepla vo svaloch je takzvaný termoregulačný tonus. Vyjadruje sa mikrokontrakciami fibríl, zaznamenanými ako zvýšenie elektrickej aktivity zvonka nehybného svalu pri jeho ochladzovaní. Termoregulačný tonus zvyšuje spotrebu kyslíka svalom, niekedy až o 150%. Pri silnejšom ochladzovaní sa spolu s prudkým zvýšením termoregulačného tonusu zaraďujú viditeľné svalové kontrakcie v podobe zimomriavky. Výmena plynu sa v tomto prípade zvyšuje až na 300-400%. Charakteristické je, že svaly sú nerovnaké z hľadiska podielu na tvorbe termoregulačného tepla.

Pri dlhšom pôsobení chladu možno kontraktilný typ termogenézy v tej či onej miere nahradiť (alebo doplniť) prepnutím tkanivového dýchania vo svale na takzvanú voľnú (nefosforylujúcu) dráhu, v ktorej prebieha fáza tvorby resp. následné odbúranie ATP vypadne. Tento mechanizmus nie je spojený s kontraktilnou aktivitou svalov. Celkové množstvo tepla uvoľneného počas voľného dýchania je prakticky rovnaké ako počas termogenézy kvasiniek, ale väčšina tepelnej energie sa spotrebuje okamžite a oxidačné procesy nemožno inhibovať nedostatkom ADP alebo anorganického fosfátu.

Posledná okolnosť umožňuje voľne udržiavať vysokú úroveň tvorby tepla po dlhú dobu.

Zmeny intenzity metabolizmu spôsobené vplyvom teploty prostredia na ľudský organizmus sú prirodzené. V určitom rozsahu vonkajších teplôt je produkcia tepla zodpovedajúca výmene organizmu v pokoji úplne kompenzovaná jeho „normálnym“ (bez aktívnej intenzifikácie) prenosom tepla. Výmena tepla tela s okolím je vyrovnaná. Tento teplotný rozsah sa nazýva termoneutrálna zóna. Úroveň výmeny v tejto zóne je minimálna. Často hovoria o kritickom bode, čo znamená špecifickú hodnotu teploty, pri ktorej sa dosiahne tepelná rovnováha s prostredím. Teoreticky je to pravda, ale experimentálne stanoviť takýto bod je prakticky nemožné pre neustále nepravidelné kolísanie metabolizmu a nestabilitu tepelno-izolačných vlastností krytov.

Pokles teploty prostredia mimo termoneutrálnej zóny spôsobuje reflexné zvýšenie úrovne metabolizmu a tvorby tepla, kým sa tepelná bilancia organizmu v nových podmienkach nevyrovná. Z tohto dôvodu zostáva telesná teplota nezmenená.

Zvýšenie teploty prostredia mimo termoneutrálnej zóny spôsobuje aj zvýšenie úrovne metabolizmu, čo je spôsobené aktiváciou mechanizmov na aktiváciu prenosu tepla, vyžadujúcich si dodatočné energetické náklady na svoju prácu. To vytvára zónu fyzickej termoregulácie, počas ktorej zostáva aj teplota stabilná. Po dosiahnutí určitej hranice sa mechanizmy na zvýšenie prenosu tepla ukážu ako neúčinné, nastáva prehriatie a nakoniec smrť organizmu.

Už v roku 1902 Rubner navrhol rozlišovať medzi dvoma typmi týchto mechanizmov – „chemickou“ a „fyzikálnou“ termoreguláciou. Prvá je spojená so zmenou tvorby tepla v tkanivách (napätie chemických reakcií výmeny), druhá je charakterizovaná prenosom tepla a redistribúciou tepla. Potenie má spolu s krvným obehom dôležitú úlohu vo fyzickej termoregulácii, preto špeciálna funkcia prenosu tepla patrí pokožke - tu sa krv ohriata vo svaloch alebo v "jadre" ochladzuje, a mechanizmy potenia resp. sa tu realizujú potenie.

b V „normálnom“ možno vedenie tepla zanedbať, pretože tepelná vodivosť vzduchu je nízka. Tepelná vodivosť vody je 20-krát vyššia, preto prenos tepla vedením zohráva významnú úlohu a stáva sa významným faktorom pri podchladení v prípade mokrého oblečenia, vlhkých ponožiek a pod.

b Účinnejší prenos tepla konvekciou (t.j. pohyb častíc plynu alebo kvapaliny, miešanie ich zahriatych vrstiev s ochladenými). Vo vzdušnom prostredí, aj v pokoji, predstavuje prenos tepla konvekciou až 30 % tepelných strát. Úloha konvekcie vo vetre alebo v pohybe človeka sa ešte zvyšuje.

b Prenos tepla sálaním z ohriateho telesa na chladné prebieha podľa Stefan-Boltzmannovho zákona a je úmerný rozdielu štvrtého stupňa teploty pokožky (oblečenia) a povrchu okolitých predmetov. Takto v podmienkach „komfortu“ odovzdá nahý človek až 45 % tepelnej energie, no u teplo oblečeného človeka nehrajú straty tepla sálaním zvláštnu rolu.

b Efektívnym spôsobom prenosu tepla (až 25 %) za „komfortných“ podmienok je aj odparovanie vlhkosti z pokožky a povrchu pľúc. V podmienkach vysoká teplota prostredia a intenzívnej svalovej činnosti, dominantnú úlohu zohráva prenos tepla odparovaním potu – 0,6 kcal energie sa odvedie s 1 gramom potu. Je ľahké vypočítať celkové množstvo tepla strateného potom, vzhľadom na to, že v podmienkach intenzívnej svalovej aktivity môže človek vydať až 10-12 litrov tekutín za osemhodinový pracovný deň. V chlade sú straty tepla potom u dobre oblečeného človeka malé, ale aj tu treba počítať s prenosom tepla dýchaním. V tomto procese sa kombinujú dva mechanizmy prenosu tepla naraz - konvekcia a odparovanie. Strata tepla a tekutín pri dýchaní je pomerne významná, najmä pri intenzívnej svalovej činnosti v podmienkach nízkej vlhkosti vzduchu.

Významným faktorom ovplyvňujúcim procesy termoregulácie sú vazomotorické (vazomotorické) reakcie kože. Pri maximálnej kontrakcii cievne lôžko tepelné straty je možné znížiť o 70%, pri maximálnej expanzii - zvýšenie o 90%.

Špecifické rozdiely v chemickej termoregulácii sú vyjadrené v rozdiele v úrovni hlavného (v zóne termoneutrality) metabolizmu, polohe a šírke termoneutrálnej zóny, intenzite chemickej termoregulácie (zvýšenie metabolizmu s poklesom okolitého prostredia). teploty o 1C), ako aj v rozsahu efektívnej termoregulácie. Všetky tieto parametre odrážajú ekologickú špecifickosť jednotlivých druhov a adaptívne sa menia v závislosti od geografickej polohy regiónu, ročného obdobia, nadmorskej výšky a množstva ďalších faktorov prostredia.

Regulačné odozvy zamerané na udržanie konštantnej telesnej teploty pri prehriatí predstavujú rôzne mechanizmy na zvýšenie prenosu tepla do vonkajšieho prostredia. Medzi nimi je rozšírený prenos tepla a má vysokú účinnosť zintenzívnením odparovania vlhkosti z povrchu tela a (a) horných dýchacích ciest. Pri odparovaní vlhkosti dochádza k spotrebe tepla, čo môže prispieť k udržaniu tepelnej bilancie. Reakcia je zapnutá pri príznakoch začínajúceho prehriatia organizmu.

Takže adaptačné zmeny v prenose tepla v ľudskom tele môžu byť zamerané nielen na udržanie vysoký stupeň metabolizmus, ako väčšina ľudí, ale aj nainštalovať nízky level v podmienkach, pri ktorých hrozí vyčerpanie energetických zásob.

Telesná teplota závisí od dvoch faktorov: od intenzity tvorby tepla (produkcie tepla) a od množstva tepelných strát (prestupu tepla). Hlavnou podmienkou pre udržanie konštantnej telesnej teploty u homoiotermných zvierat vrátane ľudí ...

Prispôsobenie tela účinkom rôznych teplôt

K porušeniu termoregulácie môže dôjsť pri poškodení centrálneho a periférneho aparátu teplotnej citlivosti (hemorágie, nádory v hypotalame, niektoré infekcie) ...

Glomerulonefritída a tehotenstvo

Hemodynamické mechanizmy hypertenzie pri chronickej glomerulonefritíde sú rôzne. Podľa našich údajov sa vyvíja eukinetický (s normálnym srdcovým výdajom) alebo hypokinetický (so zníženým minútovým objemom krvi) typ obehu...

Akupunktúra

moderná medicína pri diagnostike, štúdiu etiológie, patogenézy a metód liečby chorôb uprednostňuje použitie špecifických kategórií (morfologické, fyziologické, biochemické atď.) ...

Intenzívna starostlivosť o ťažké traumatické poranenia mozgu

Pri kraniocerebrálnych poraneniach je zabezpečené pridelenie zón primárneho a sekundárneho poškodenia. Zóna primárneho poškodenia je problémom pre neurochirurgov. Zóna sekundárneho poškodenia je oblasť mozgu...

Ischemická choroba srdiečka. Bronchiálna astma. Všeobecné vlastnosti vitamíny

Ischemická choroba srdca je chronický patologický proces spôsobený nedostatočným prekrvením myokardu, v drvivej väčšine prípadov v dôsledku aterosklerózy koronárnych artérií (97 - 98%)...

Acidobázická rovnováha

V procese metabolizmu vznikajú kyslé produkty: 1) prchavé - CO2 asi 15 000 mmol/deň (0,13 mmol/kg * min-1); 2) neprchavé - H+ asi 30-80 mmol (1 mmol/kg* deň-1); 3) kyselina mliečna a pyrohroznová (počas oxidácie uhľohydrátov), ​​kyselina sírová, fosforečná, močová ...

črevná dysbióza a chronických infekcií: urogenitálne atď.

Porušenie vyššie uvedených kvantitatívnych a kvalitatívnych pomerov mikroorganizmov v uvedených oblastiach tenkého a hrubého čreva (čo sa označuje termínom "črevná dysbióza") je sprevádzané prevalenciou vplyvov ...

Mechanizmy a následky trombózy

Trombóza (z gréčtiny, fspmvpo-hrudka) je celoživotný lokálny parietálny útvar v cievach alebo srdci hustého konglomerátu tvarované prvky krvi a stabilizovaného fibrínu. Samotný konglomerát je trombus...

4. Porušenie srdcového rytmu. 2.1 Zatiahnutie jazyka U pacienta, ktorý je stále v narkotickom spánku, sú uvoľnené svaly tváre, jazyka a tela. Uvoľnený jazyk sa môže pohybovať dole a uzavrieť dýchacie cesty...

Vlastnosti starostlivosti o pacienta v pooperačnom období

Porušenie termoregulácie po anestézii môže byť vyjadrené v prudký nárast alebo zníženie telesnej teploty, silná zimnica. V prípade potreby musíte pacienta prikryť alebo naopak ...

Homeotermia - stálosť telesnej teploty - robí človeka nezávislým od teplotných podmienok pobytu, pretože tie, ktoré zabezpečujú jeho životne dôležitú činnosť ...