Центры регуляции теплообмена

Чеченский Государственный Университет

Медицинский факультет

Кафедра нормальной и патологической физиологии

Лекции по дисциплине – нормальная физиология(2 курс,4-й семестр)

(автор-составитель-Ахмедова К.С.- доцент кафедры)

Тема: Терморегуляция

Лекция №2 – Терморегуляция как фактор гомеостаза. Типы теплопродукции. Теплоотдача и ее физические и физиологические механизмы. Гипотермия и гипертермия.

Обмен тепловой энергии между организмом и окружающей средой называется теплообменом. Один из показателей теплообмена - температура тела, которая зависит от двух факторов: образования тепла, то есть от интенсивности обменных процессов в организме, и отдачи тепла в окружающую среду.

Животные, температура тела которых изменяется в зависимости от температуры внешней среды, называются пойкилотермными, или холоднокровными. Животные с постоянной температурой тела называются гомойотермными(теплокровными). Постоянство температуры тела называетсяизотермией. Она обеспечивает независимость обменных процессов в тканях и органах от колебаний температуры окружающей среды.

Температура тела человека.

Температура отдельных участков тела человека различна. Наиболее низкая температура кожи отмечается на кистях и стопах, наиболее высокая — в подмышечной впадине, где ее обычно и определяют. У здорового человека температура в этой области равна 36—37° С. В течение суток наблюдаются небольшие подъемы и спады температуры тела человека в соответствии с суточным биоритмом: минимальная температура отмечается в 2—4 ч ночи, максимальная — в 16—19 ч.

Температура мышечной ткани в состоянии покоя и работы может колебаться в пределах 7° С. Температура внутренних органов зависит от интенсивности обменных процессов. Наиболее интенсивно обменные процессы протекают в печени, которая является самым «горячим» органом тела: температура в тканях печени равна 38—38,5° С. Температура в прямой кишке составляет 37—37,5° С. Однако она может колебаться в пределах 4—5° С в зависимости от наличия в ней каловых масс, кровенаполнения ее слизистой и других причин. У бегунов на большие (марафонские) дистанции в конце состязаний температура в прямой кишке может повышаться до 39—40° С.

Изменения показателей температуры человека в различных частях называется температурной схемой. Человеческий организм условно делят на ядро и оболочку. В ядре температура выше, чем в оболочке. На выступающих частях тела температура наиболее низкая.

Измерение температуры называется термометрией. Имеются следующие методы измерения температуры:

1. Термография_ регистрация инфракрасного излучения от различных частей тела.

2. При помощи медицинского термометра:

3. А). в подмышечной впадине- асимметрия более 0,5 градусов свидетельствует о патологии.

4. Б). в прямой кишке-ректальная

5. В). В ротовой полости – оральная

Способность поддерживать температуру на постоянном уровне обеспечивается за счет взаимосвязанных процессов – теплообразования и выделения теплаиз организма во внешнюю среду. Если теплообразование равно теплоотдаче, то температура тела остается постоянной. Процесс образования тепла в организме получил название химической терморегуляции, процесс, обеспечивающий удаление тепла из организма, - физической терморегуляции.

Химическая терморегуляция. Тепловой обмен в организме тесно связан с энергетическим. При окислении органических веществ выделяется энергия. Часть энергии идет на синтез АТФ. Эта потенциальная энергия может быть использована организмом в дальнейшей его деятельности. Источником тепла в организме являются все ткани. Кровь, протекая через ткани, нагревается.

Повышение температуры окружающей среды вызывает рефлекторное снижение обмена веществ, вследствие этого в организме уменьшается теплообразование. При понижении температуры окружающей среды рефлекторно увеличивается интенсивность метаболических процессов и усиливается теплообразование. В большей степени увеличение теплообразования происходит за счет повышения мышечной активности. Непроизвольные сокращения мышц (дрожь) являются основной формой повышения теплообразования. Увеличение теплообразования может происходить в мышечной ткани и за счет рефлекторного повышения интенсивности обменных процессов — несократительный мышечный термогенез.

Теплопродукция определяется увеличением интенсивности метаболических процессов в тканях. Она, в свою очередь, определяется рядом факторов:

Генетически детермированными особенностями субъекта, его ростом, массой тела, общей величиной поверхности тела, полом, активностью эндокринной системы.
Характером питания – специфическим динамическим действием пищи.
Интенсивностью мышечной работы. Более интенсивная мышечная работа увеличивает теплопродукцию. Существенным фактором повышения теплопродукции в условиях понижения окружающей температуры является мышечная дрожь.
Окружающей температурой - Теплопродукция увеличивается при низких и снижается при высоких температурах.
Психоэмоциональным состоянием субъекта - Состояние возбуждения усиливает интенсивность теплопродукции и позволяет переживать низкие температуры.
Кислородным обеспечением организма - Недостаток кислорода усиливает теплопродукцию.
Интенсивностью видимого света - Как правило, в темноте теплопродукция снижается.
Уровнем солнечной активности и ультрафиолетовой радиации - У жителей южных широт теплопродукция, по сравнению с жителями северных широт, понижена.

Теплоотдача (физическая терморегуляция).Определяется следующими физическими процессами:

Перемещение теплого воздуха с поверхности тела путем контактной или дистантной конвекции.
С помощью теплоизлучения – радиации.
Испарением жидкости с поверхности кожи и верхних дыхательных путей.
Принимаемой пищей.
При выделении мочи и кала

Контактная конвекция – это прямой обмен тепла между двумя объектами с разной температурой, находящимися в прямом контакте друг с другом.

Дистантная конвекция – переход тепла в поток воздуха, который движется около поверхности тела и, нагреваясь, заменяется новым, более холодным.

Эффективность отдачи тепла путем конвекции прямо пропорциональна разности температур организма и окружающих его предметов, площади поверхности тела, скорости движения воздуха и обратно пропорциональна теплоизоляционным свойствам кожи, шерстного покрова, а у человека – термоизоляционными свойствами одежды. Теплоотдача увеличивается при движении воздуха, например при ветре. Интенсивность отдачи тепла во многом зависит от теплопроводности окружающей среды. В воде отдача тепла происходит быстрее, чем на воздухе. Одежда уменьшает или даже прекращает теплопроведение.

Радиация (теплоизлучение) –отдача тепла путем излучения электромагнитной энергии в виде инфракрасных лучей. За счет этого организм теряет основную массу тепла.

Потоотделение.Наиболее существенным механизмом теплоотдачи является потоотделение. Испарение воды с поверхности тела (²/з влаги), а также в процессе дыхания (1/з влаги). Испарение воды с поверхности тела происходит при выделении пота. Даже при полном отсутствии видимого потоотделения через кожу испаряется в сутки до 0,5 л воды — невидимое потоотделение. Испарение 1 л пота у человека с массой тела 75 кг может понизить температуру тела на 10° С.Пот – это гипотонический раствор(0,3%р – р NaСl). Потовые железы иннервируются симпатическими нервами.Аспирин, а также народные средства(малина, калина и др.) имеют потогенный эффект. Потеют вначале лоб, лицо, шея, а затем туловище.Полное отсутствие пота называется ангидрозом, малая потливость –гипогидроз; и чрезмерное потоотделение –гипергидрозом.

С 1 г пота организм теряет около 600 кал тепла. В горячих цехах при температуре до 50 ºС человек теряет в сутки до 12 л пота и, следовательно, выделяет до 8 тыс.ккал. С медицинской точки зрения потоотделение имеет существенное значение для поддержания оптимального уровня температуры тела в условиях повышенной температуры окружающей среды, особенно в жарких странах. Это исключительно важно для лиц, которые переезжают на работу из северных в жаркие страны на короткие сроки. Установлено, что не все люди в равной степени обладают способностью к усиленному потоотделению в условиях повышенной температуры и поэтому подвержены риску теплового удара. С целью тренировки процессов потоотделения рекомендуется профилактически систематически использовать разнообразные теплохолодовые процедуры, и в первую очередь – различные бани.

Процессы теплоотдачи зависят от ряда факторов. Конвекция, теплоизлучение и испарение тепла прямо пропорциональны теплоемкости окружающей среды. Так, на берегу реки или моря, где теплоемкость повышена, теплоотдача осуществляется интенсивнее и ощущение окружающей высокой температуры понижается.

Теплоотдача зависит от объема поверхности тела. Известно, что многие животные на холоде сворачиваются в клубок, занимают меньший объем. Человек на холоде тоже сжимается и втягивает голову в воротник пальто. Наоборот, в тепле животные распластываются по занимаемой поверхности, стараясь занять большой объем.

Процессы конвекции, излучения и испарения тепла зависят от свойств кожного покрова. Шерстяной покров кожи препятствует теплоотдаче. Собаки преимущественно отдают тепло при испарении воды с поверхности языка при частом дыхании. Кошки «потеют» подушечками лап.

Теплоотдача в водной среде.Процессы теплоотдачи зависят от физического качества окружающей среды. Наиболее сложно меняются процессы теплоотдачи (так же как и теплопродукции) в водной среде. Прохладная вода обладает наиболее теплоемкостью. В воде исключается испарение. Одновременно вода оказывает физическое давление на организм. Происходит перераспределение массы тела. Температура воды оказывает раздражающее действие на рецепторы кожи и интерорецепторы. Через воду на организм могут оказывать влияние растворенные в ней соли.

Радиация - выделение тепла из организма происходит путем инфракрасного излучения с поверхности тела.. Интенсивность теплопроведения и теплоизлучения во многом определяется температурой кожи. Теплоотдачу регулирует рефлекторное изменение просвета кожных сосудов. При повышении температуры окружающей среды происходит расширение артериол и капилляров, кожа становится теплой и красной. Это увеличивает процессы теплопроведения и теплоизлучения. При понижении температуры воздуха артериолы и капилляры кожи суживаются. Кожа становится бледной, количество протекающей через ее сосуды крови уменьшается. Это приводит к понижению ее температуры, теплоотдача уменьшается, и организм сохраняет тепло.

В состоянии относительного покоя взрослый человек выделяет во внешнюю среду 15% тепла путем теплопроведения, около 66% посредством теплоизлучения и 19% за счет испарения воды.

В среднем человек теряет за сутки около 0,8 л пота, а с ним 500 ккал тепла.

При дыхании человек также выделяет ежесуточно около 0,5 л воды.

При низкой температуре окружающей среды (15° С и ниже) около 90% суточной теплоотдачи происходит за счет теплопроведения и теплоизлучения. В этих условиях видимого потоотделения не происходит.

При температуре воздуха 18—22° С теплоотдача за счет теплопроводности и теплоизлучения уменьшается, но увеличивается потеря тепла организмом путем испарения влаги с поверхности кожи. При большой влажности воздуха, когда испарение воды затруднено, может возникнуть перегревание тела и развитьсятепловой удар.

Малопроницаемая для паров воды одежда препятствует эффективному потоотделению и может служить причиной перегревания организма человека.

В жарких странах, при длительных походах, в горячих цехах человек теряет большое количество жидкости с потом. При этом появляется чувство жажды, которое не утоляется приемом воды. Это связано с тем, что с потом теряется большое количество минеральных солей. Если добавить к питьевой воде соль, то чувство жажды исчезает и самочувствие людей улучшается.

Центры регуляции теплообмена.

Терморегуляция осуществляется рефлекторно. Колебания температуры окружающей среды воспринимаются терморецепторами. В большом количестве терморецепторы располагаются в коже, в слизистой оболочке полости рта, верхних дыхательных путях. Обнаружены терморецепторы во внутренних органах, венах, а также в некоторых образованиях центральной нервной системы.

Терморецепторы кожи очень чувствительны к колебаниям температуры окружающей среды. Они возбуждаются при повышении температуры среды на 0,007° С и понижении — на 0,012° С.

Нервные импульсы, возникающие в терморецепторах, по афферентным нервным волокнам поступают в спинной мозг. По проводящим путям спинного мозга они достигают зрительных бугров, а от них идут в гипоталамическую область и к коре большого мозга. В результате возникают ощущения тепла или холода.

В основе всех физических процессов теплоотдачи у человека лежат физиологические процессы, связанные с изменением под влиянием действия окружающей температуры на терморецепторы просвета поверхностных сосудов кожи. При действии высокой температуры сосуды расширяются; при действии низкой – суживаются. Эта реакция осуществляется за счет активации вегетативной нервной системы – парасимпатического отдела в первом случае и симпатического – во втором.

В спинном мозге находятся центры некоторых терморегуляторных рефлексов.Установлено, что ведущие центры, поддерживающие своей деятельностью постоянство температуры тела, расположено в гипоталамической области. Перерезка ствола мозга по верхнему краю передних бугорков четверохолмия приводит к тому, что гомойотермные животные становятся пойкилотермными: температура их тела начинает следовать за температурой окружающей среды. Эксперименты с раздражением разных отделов гипоталамуса через вживленные электроды и с их разрушением подтвердили это. Поэтому можно считать, что гипоталамус является основным рефлекторным центром терморегуляции.

Центры теплоотдачи.В области передних ядер гипоталамуса, расположенных на уровне передней комиссуры и зрительного перекреста, обнаружены центры теплоотдачи. Разрушение этих структур приводит к тому, что животные утрачивают способность поддерживать постоянство температуры тела в условиях высокой температуры окружающей среды. Температура их тела в этих условиях начинает возрастать. Животные переходят в состояние гипертермии. При этом гипертермия развивается у животных даже при комнатной температуре. Раздражение этих структур через вживление электроды электрическим током вызывает у животных характерный синдром: одышку, расширение поверхностных сосудов кожи, падение температуры тела. Вызванная предварительным охлаждением мышечная дрожь у них прекращается.

Центры теплопродукции.В области латерально-дорсального гипоталамуса, несколько выше мамиллярных тел обнаружены центры теплопродукции. Разрушение этих центров приводит к тому, что животные утрачивают способность поддерживать постоянство температуры тела в условиях пониженной температуры окружающей среды. Температура их тела в этих условиях начинает падать, и животные переходят в состояние гипотермии. Электрическое раздражение этих отделов гипоталамуса вызывает у животных следующий синдром:

1) сужение поверхностных сосудов кожи.

2) пилоэрекцию

3) появление мышечной дрожи

4) увеличение секреции надпочечников.

Важная роль в регуляции температуры тела принадлежит коре головного мозга. Эфферентными нервами центра терморегуляции являются главным образом симпатические волокна.

В регуляции теплообмена участвует и гормональный механизм, в частности гормоны щитовидной железы и надпочечников. Гормон щитовидной железы —тироксин, повышая обмен веществ в организме, увеличивает теплообразование. Поступление тироксина в кровь возрастает при охлаждении организма. Гормон надпочечников — адреналин — усиливает окислительные процессы, увеличивая тем самым теплообразование. Кроме того, под действием адреналина происходит сужение сосудов, в частности сосудов кожи, за счет этого уменьшается теплоотдача.

Взаимодействие центров терморегуляции и особенности их реагирования.Между центрами теплоотдачи переднего гипоталамуса и центрами теплопродукции заднего гипоталамуса существуют реципрокные взаимоотношения. При усилении активности центров теплопродукции тормозится деятельность центров теплоотдачи, и наоборот. При снижении температуры тела включается активность нейронов заднего гипоталамуса. При повышении температуры тела активируются нейроны переднего гипоталамуса.

Специальные опыты показали, что нейроны центра теплоотдачи переднего гипоталамуса при регистрации их импульсной активности с помощью микроэлектродов реагируют преимущественно на перфузию гипоталамической области подогретой кровью. Нейроны центров теплопродукции заднего гипоталамуса реагируют преимущественно на перфузию охлажденной кровью (Ларссон). Кроме того, установлено, что нейроны центров теплоотдачи переднего гипоталамуса реагируют преимущественно на действие высокой температуры на терморецепторы кожи. Нейроны центров теплопродукции преимущественно отвечают на действие на терморецепторы кожи пониженной температуры.

Приспособление организма к пониженной температуре окружающей среды.

При понижении температуры окружающей среды происходит рефлекторное возбуждение гипоталамуса. Повышение его активности стимулирует гипофиз, результатом чего является усиленное выделение тиреотропина и кортикотропина, повышающих активность щитовидной железы и надпочечников. Гормоны данных желез стимулируют теплопродукцию.

Таким образом, при охлаждении включаются защитные механизмы организма, повышающие обмен веществ, теплообразование и уменьшающие теплоотдачу.

Гипотермия – это переохлаждение, при котором температура тела становится ниже 35 градусов.В клинической практике с целью уменьшения метаболизма тканей , например, при проведении операции на сердце, используется искусственная гипотермия, чаще всего – умеренная(28 – 32), так как при глубокой гипотермии(15 – 20) часто нарушается работа сердца. При гипотермии снижается метаболизм и потребление кислорода С понижением на каждый градус примерно на 5 – 6% снижается потребность в кислороде. Это позволяет выключить сердце из кровообращения на 6 -7 минут. При глубокой гипотермии сердце может быть выключено на 60 минут при температуре 12,5, на 80 минут –при 6 градусах. Однако при понижении температуры ниже 28градусов имеется риск фибрилляции сердца.

Гипертермия –это повышение температуры тела выше37 градусов.

Различают экзогенные и эндогенные гипертермии. Первые возникают в тех случаях, когда температура окружающей среды и влажность очень высокие, в связи счем возможность отдачи тепла резко ограничена. В этом случае, несмотря на попытки повысить отдачу тепла(гиперемия кожных покровов, максимальное потоотделение и увеличение ОЦК), теплопродукция преобладает, и температура тела возрастает. Такое состояние называют тепловым ударом.При этом значительно возрастает частота сердечных сокращений и дыхательных движений, что приводит к гипокапнии, алкалозу и уменьшению процессов торможения в ЦНС. Все это может закончиться нарушением функции сосудодвигательного центра, параличом дыхательного центра, падением АД, сгущением крови, снижением ОЦК (объема циркулирующей крови) и почечной недостаточностью.

Наблюдается еще лихорадочная реакция( повышение температуры ядра тела на действие пирогенного фактора). Она представляет собой защитный механизм, направленный против вирусов и микроорганизмов. По степени подъема температуры различают: - субфебрильную лихорадку(повышение температуры до 38 град.), умеренную(38 – 39град.) и чрезмерную(выше 41 град)

Возрастные особенности терморегуляции. У детей первого года жизни наблюдается несовершенство механизмов. Вследствие этого при понижении температуры окружающей среды ниже 15° С. возникает переохлаждение детского организма. На первом году жизни происходит уменьшение отдачи тепла посредством теплопроводности и теплоизлучения и увеличение теплопродукции. Однако до 2 лет дети остаются термолабильными (повышается температура тела после еды, при высокой температуре окружающей среды). У детей от 3 до 10 лет совершенствуются механизмы терморегуляции, но их неустойчивость продолжает сохраняться.

В препубертатном возрасте и в период полового созревания (пубертатный период), когда происходят усиленный рост организма и перестройка нейрогуморальной регуляции функций, усиливается неустойчивость терморегуляционных механизмов.

В пожилом возрасте наблюдается снижение образования тепла в организме по сравнению со зрелым возрастом.

Проблема закаливания организма. Во все периоды жизни необходимо закаливать организм. Под закаливанием понимают повышение устойчивости организма к неблагоприятным воздействиям внешней среды и, в первую очередь, к охлаждению. Закаливание достигается путем использования естественных факторов природы — солнца, воздуха и воды. Они действуют на нервные окончания и сосуды кожи человека, повышают активность нервной системы и способствуют усилению обменных процессов. При постоянном воздействии природных факторов происходит привыкание к ним организма. Закаливание организма эффективно при соблюдении следующих основных условий:

а) систематическое и постоянное применение естественных факторов;

б) постепенное и систематическое увеличение длительности и силы их воздействия (закаливание начинать с использования теплой воды, постепенно снижать ее температуру и увеличивать время проведения водных процедур);

в) закаливание с применением контрастных по температуре раздражителей (теплая — холодная вода);

г) индивидуальный подход к закаливанию.

Применение природных факторов закаливания необходимо сочетать с занятиями физической культурой и спортом. Хорошо способствует закаливанию утренняя гимнастика на свежем воздухе или в комнате при открытой форточке с обязательным обнажением значительной части тела и последующими водными процедурами (обливание, душ). Закаливание является наиболее доступным средством оздоровления людей.

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 506; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!