Терморегуляция

Внутренняя, или центральная, температура тела остается относительно постоянной, несмотря на значительные колебания температуры окружающей среды. Как правило, в среднем нормальная температуры тела равна 37 оС с колебаниями от 36,1 оС до 37,2 оС, т.е. внутренняя температура организма контролируется в пределах 0,6 оС. Подобно колебаниям содержания кислорода и рН, изменение внутриклеточной температуры значительно модулирует метаболизм в клетках. Многие жизненно важные ферменты функционируют в узком температурном диапазоне, что требует соответствующих механизмов для поддержания теплового баланса. Тепло образуется в процессе метаболизма. Любое усиление клеточного метаболизма (в результате увеличения уровня тиреоидных гормонов, адреналина или норадреналина в крови, увеличения скорости основного обмена или при физических нагрузках) повышает выработку тепла.

В среднем человек массой 70 кг в условиях покоя выделяет около 72 ккал/час, а чтобы повысить его температуру на 1 оС, надо затратить примерно 58 ккал. Тепловой баланс – это соотношение процессов теплопродукции, теплоудержания и теплоотдачи, т.е. баланс между системами, продуцирующими тепло, и системами, в которых это тепло теряется. Правило Вант-Гоффа – Аррениуса: скорость протекания химической реакции прямо пропорциональна температуре среды. При повышении температуры на 10 оС скорость химической реакции увеличивается в 2 – 3 раза, при понижении – соответственно замедляется.

Термопреферендум – это направленный поиск оптимальных условий среды для поддержания температурного гомеостазиса. В организме человека 60 % всего тепла образуется в мышцах, 30 % –в печени, 10 % – в прочих органах. Теплопродукция в основном является результатом биохимических процессов, т еплоотдача и теплоудержание – преимущественно результат физических процессов.

Механизмы теплопродукции. Основное количество тепла в организме образуется при окислении белков, жиров и углеводов, а также в результате гидролиза АТФ. В условиях низкой температуры среды в организме включаются дополнительные механизмы образования тепла:

1. Сократительный термогенез (образование тепла вследствие сокращения скелетных мышц):

а) произвольная двигательная активность;

б) холодовая мышечная дрожь;

в) холодовой мышечный тонус (прирост мышечного тонуса на

холоде).

2. Несократительный термогенез (образование тепла в результате активации процессов катаболизма – гликолиза, гликогенолиза, липолиза). Он может наблюдаться в скелетных мышцах, печени, буром жире (за счет специфического динамического действия пищи).

Механизмы теплоотдачи. Отдача тепла организмом в окружающую среду осуществляется следующими путями:

1) испарение – отдача тепла за счет испарения воды;

2) теплопроведение – отдача тепла путем непосредственного контакта с холодным воздухом окружающей среды (уменьшается при наличии одежды и подкожного жирового слоя);

3) теплоизлучение – отдача тепла с участков кожи, не прикрытых одеждой;

4) конвекция – отдача тепла за счет нагревания прилежащих слоев воздуха, поднимания этих нагретых слоев и их замены холодными порциями воздуха.

В условиях температурного комфорта (20 – 22 оС) основное количество тепла отдается благодаря теплопроведению, теплоизлучению и конвекции, и лишь 20 % теряется с помощью испарения. При высокой температуре окружающей среды путем испарения теряется до 80 – 90 % тепла.

Составляющие теплового баланса человека (Рафф, 2001) Теплоудержание обеспечивается подкожным жировым слоем, волосяным покровом, одеждой и поддержанием позы, при которой поверхность тела и процессы теплоотдачи минимальны. У теплокровных животных температура поддерживается на постоянном

уровне. При этом можно выделить 2 зоны поддержания температуры тела: г омойотермная « сердцевина», или «ядро», где температура действительно поддерживается постоянно, и пойкилотермная « оболочка» – все ткани, расположенные не глубже 3 см от поверхности тела (кожа, подкожная клетчатка и т.д.), температура которых во многом зависит от температуры окружающей среды. Для определения средней температуры тела используют формулу Бартона:

Ттела = 2/3 Тядра + 1/3 Тоболочки.

У человека средняя температура мозга, крови, внутренних органов приближается к 37 оС. Физиологический предел ее колебаний составляет 1,5 оС. Температура тела более 43 оС практически несовместима с жизнью человека.

Существуют циркадианные, т.е. околосуточные колебания температуры тела в пределах 1 °С. Минимальная температура отмечается в предутренние часы, максимальная – во второй половине дня. При комфортной температуре (20 – 22 оС) окружающей среды существует определенный баланс между теплопродукцией и теплоотдачей. При температуре окружающей среды ниже 12 оС возрастает теплоудержание и, соответственно, теплопродукция, при температуре окружающей среды выше 22 оС преобладают процессы теплоотдачи и снижается теплопродукция.

Центры терморегуляции находятся в гипоталамусе. В переднем гипоталамусе – центры теплоотдачи, в заднем – центры теплопродукции. Терморецепторы располагаются в коже, во внутренних органах, дыхательных путях, скелетных мышцах и ЦНС. Больше всего терморецепторов в коже головы и шеи. Есть холодовые и тепловые терморецепторы. Симпатическая нервная система регулирует процессы теплопродукции (гликогенолиз, липолиз) и теплоотдачи (потоотделение, изменение тонуса кожных сосудов и т.д.). Соматическая система регулирует тоническое напряжение, произвольную и непроизвольную активность скелетных мышц, т.е. процессы сократительного термогенеза.

ГЛАВА 5

ПИЩЕВАРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА