Фізіологічне значення гомойотермії. Терморецептори і центр терморегуляції

Підтримка сталості температури ядра необхідна для нормального протікання процесів обміну речовин в клітинах (активність ферментів залежить від температури). Організм людини краще переносить зниження температури – життєдіяльність зберігається до 26 °С. До підвищення температури організм людини менш стійкий – її підвищення до 43 °С протягом більш-менш тривалого часу зумовлює смерть внаслідок порушення процесів обміну речовин та функцій клітин.

Умовою підтримання ізотермії є баланс процесів теплоутворення та тепловіддачі.

Регуляція ізотермії здійснюється як за збуренням, так і за відхиленням. Більш вигідним, корисним є вмикання регуляції за збуренням, оскільки при цьому попереджуються несприятливі зміни температури ядра тіла при зміні зовнішньої температури.

Регульованим параметром є температура ядра тіла. Інформація про її величину сприймається центральними терморецепторами, котрі містяться в гіпоталямусі, кровоносних судинах та передміхуровій залозі. При зміні температури ядра, керуючий пристрій (КП) – центр терморегуляції, котрий міститься в гіпоталямусі, виробляє керуючий сигнал, що спрямований на виконуючі органи – шкіру, потові залози, скелетна мускулатура, органи з інтенсивним обміном речовин, змінюючи процеси утворення та виділення тепла Ù повернення температури ядра до нормального рівня. Так здійснюється регуляція за відхиленням.

Але організму набагато вигідніше попереджувати зміну температури у вібповідь на стимуляцію теплових чи холодових рецепторів (регуляція за збуренням). Здійснюється вона наступним чином: при дії на організм високої чи низької температури, інформація про це сприймається терморецепторами шкіри (СП2) Ù передача в КП (гіпоталамічний центр терморегуляції) Ù КП виробляє та надсилає до виконавчих органів сигнал, котрий змінює діяльність цих органів (процеси віддачі та вироблення тепла) так, що тампературя ядра не змінується, не дивлячись на зміну зовнішньої температури.

Характеристика терморецепторів.

Терморецептори поділяються на периферичні та центральні, які в свою чергу поділяються на холодові та теплові.

Всі терморецептори мають спонтанну фонову активність і генерують ПД при:

- холодові рецептори – 10-40 °С;

- теплові – 20-40 °С;

але максимальна активність спостерігається в такому інтервалі:

- холодові – 20-34 °С;

- теплові – 38-40 °С;

І холодові і теплові рецептори спочаику дуже активно реагуюьт на зміну температури, потім їх активність знижується – відбувається адаптація.

1) Периферійні терморецептори: локалізуються в шкірі та судинах підшкірної клітковини, причому холодові рецептори локалізуються більш поверхнево. Передача імпульсів від периферійних терморецепторів йде по неоспиноталямічному шляху з перимиканням в спинному мозку. В шкірі переважають холодові рецептори (у 8 разів). Від периферійних терморецепторів інформація про зміну температури передається в ЦНС, звідки здійснюється регуляція температури ядра.

2) Центральні терморецептори: розміщені в гіпоталямусі, перианальних складках, судинах тіла, передміхуровій залозі Ù контролюють температуру ядра Ù передають в центр терморегуляції інформацію про зміну цієї температури Ù регуляція за відхиленням, котра ліквідує відхилення регульованого параметра від заданого рівня. Серед центральних терморецепторів переважають теплові (6:1).

Центр терморегуляції знаходиться в гіпоталямусі Ù перерізка мозку вище гіпоталямуса не супроводжується втратою терморегуляції, при перерізці нижче робить тварину пойкілотермною.

20. Теплоутворення в організмі, його регуляція.

В організмі утворюються наступні види тепла:

1. Первинне тепло – утворюється внаслідок окисного фосфорилювання. Регулятрні механізми можуть змінювати утворення первинного тепла, розщеплюючи процеси окиснення та фосфорилювання (симпатична нервова система, катехоламіни, тироксин). В дорослих цей механізм посилення теплоутворення мобілізується рідко, лише за умови тривалої дії холодових факторів, коли виникає загроза зниження температури ядра тіла. Це так званий нескоротливий термогенез.

2. Вторинне тепло – воно утворюється при використанні енергії АТФ на виконання роботи. Цей механізм теплоутворення часто використовується регуляторними механізмами за необхідності збільшити теплоутворення. Виконавчим органом при цьому є скелетні м’язи – за рахунок збільшення скорочення збільшується утворення тепла в організмі. Це так званий скоротливий термогенез.

Виділяють наступні види скоротливого термогенеза:

- терморегуляторний тонус – збільшення тонусу м’язів, яке починається з м’язів шиї та плечового поясу; виникає безумовно-рефлекторно, може збільшити теплоутворення на 50-100%;

- м’язове тремтіння - виникає безумовно-рефлекторно, може збільшити теплоутворення на 200-300%, під час тремтіння зовнішня робота не виконується, тому вся енергія скорочення м’язів перетворюється на тепло;

- довільні м’язові скорочення – вид скоротливого термогенезу, який виникає свідомо: людина цілеспрямовано робить рухи, які сприяють збільшенню теплоутворенню, може збільшити теплоутворення на 300-400%.

Посилення теплоутворення за рахунок мобілізації скоротливого та нескоротливого термогенезу називається хімічною терморегуляцією.

21. Тепловіддача в організмі та її регуляція.

Виділення тепла з організму відбувається наступними шляхами:

1. Тепловипромінювання – виділення тепла за допомогою довгохвильового інфрачервоного випромінювання. Інтенсивність випромінювання (радіації) прямопропорційна температурі шкіри. Тому механізми регуляції змінюють віддачу тепла шляхом радіації, змінюючи температуру тіла.

2. Випаровування рідини з поверхні шкіри (та дихальних шляхів). На випаровування 1 г води з поверхні шкіри витрачаться 0,58 ккал енергії. Віддача тепла шляхом випаровування змінюється регуляторними механізмами за рахунок зміни потовиділення. Діяльність потових залоз регулюється рефлекторно, еферентні волокна – симпатичні холінергічні. В умовах максимального напруження потові залози людини можуть виділяти до 1,5 л поту на годину та до 10 л на добу. Випаровування поту протікає інтенсивніше при низькій вологості повітря та утруднюється під час її підвищення.

3. Конвекція – віддача тепла з поверхні тіла при її контакті з більш холодним повітрям. При цьому повітря нагрівається Ù віддаляється від шкіри та замінюється більш холодним. Віддача тепла шляхом конвекції змінюється регуляторними механізмами за рахунок зміни температури шкіри Ù зміна ΔТ Ù зміна конвекції.

4. Проведення тепла – відбувається під час контакту шкіри з щільними тілами, температура яких нижча за температуру шкіри (холодний ментовський кийок). Віддача тепла тим більша, чим більша площа контакту й чим більший градієнт температур.

При кімнатній температурі організм оголеної людини 30% тепла віддає шляхом радіації, 12 – 15% - шляхом конвекції, 20% - випаровуванням і 3 – 5% - шляхом проведення.

5. Сечовипускання та дефекація – разом з сечею та калом організм втрачає до 1% тепла. Згідно останніх спостережень верблюди, що стоять перед морфом та іншими корпусами виробили досить цікаве еволюційне пристосування для більш швидкого охолодження: використовують нікотинові інгалятори Ù стимуляція салівації Ù видалення слини за межі власного організму (деколи прямо на інші організми) Ù охолодження ГМ Ù зниження швидкості протікання процесів в ЦНС аж до повної їх зупинки Ù атрофія залишків кори ГМ.