Студент должен иметь представление: о гипотермии; гипертермии; лихорадке; об измерении температуры тела человека.
Студент должен знать: нормальную температуру тела человека; физиологические колебания температуры тела; значение постоянной температуры тела для организма человека; факторы, поддерживающие оптимальную для метаболизма температуру тела; характеристику теплопродукции и теплоотдачи; нервный и гуморальный механизм терморегуляции.
Студент должен уметь: использовать медицинские термины.
Постоянно протекающие обменные процессы играют важную роль в поддержании температуры тела. Тепловой обмен тесно связан с энергетическим. Организм человека относится к гомойотермным организмам, способным поддерживать постоянную температуру тела. Все ткани вырабатывают тепло. Температура органов и тканей зависит от интенсивности теплообразования и величины теплопотери. Температура наружной поверхности тела и внутренних органов различна. Наиболее низкая температура тела отмечается на кистях и стопах, наиболее высокая - в подмышечной впадине, где её обычно и определяют;
19.1. ТЕМПЕРАТУРА ТЕЛА
здесь температура в норме равна 36-37 °С (рис. 19.1). Наиболее высокая температура в прямой кишке и печени (до 38-38,5 °С).
Температура тела колеблется в течение дня: в предутренние часы (2-4 часа ночи) она минимальна, днём (в 16-19 ч) - максимальна. Суточные колебания температуры тела - пример циркадных (околосуточных) ритмов, регулируемых биологическими часами организма и синхронизированных с внешними сигналами (например, вращением земли). Суточный перепад температуры тела в этом случае составляет 1 °С.
При физической нагрузке внутренняя температура тела повышается, а средняя температура кожи понижается из-за выделения и испарения пота. Обезвоживание организма приводит к подъёму внутренней температуры тела и ограничивает трудоспособность. Ректальная температура при марафонском забеге достигает 39-40 °С, иногда даже около 41 °С.
19.2. ТЕРМОРЕЦЕПТОРЫ
Температура тела регулируется нервно-гуморальным путём. Теплообразование усиливают гормоны тироксин и адреналин.
Рефлекторный терморегуляторный ответ возникает при раздражении тепловых и холодовых рецепторов. Холодовые рецепторы - колбы Краузе - расположены в подслизистом слое, в коже (ближе к эпидермису), в мышцах брюшного пресса. Тельца Руффини, лежащие в глубоких отделах дермы и в подкожном слое, считают тепловыми рецепторами. Температурные воздействия могут воспринимать также окончания чувствительных нервных волокон.
Холодовых рецепторов больше, чем тепловых: их количество в коже человека достигает 250 тыс., а тепловых - 30 тыс. Наибольшая плотность холодовых рецепторов обнаружена в коже лица: 16-19 ре- цепторов/см2. Терморецепторы кожи чрезвычайно чувствительны к колебаниям температуры окружающей среды. Кожная рецепция важна не только для ощущения тепла или холода, но и для регуляции температуры тела. Температурные стимулы вызывают приятные или неприятные ощущения. При охлаждении значительных поверхностей тела ниже 30 °С возникает стойкое ощущение холода. При изменении температуры кожи температурные ощущения зависят, в основном, от её исходной температуры. Так, при низкой температуре кожи незначительное понижение температуры воспринимается быстрее, чем её повышение. То же происходит и при высокой температуре. Восприятие медленных изменений температуры замедлено. При очень медленном охлаждении человек может его не заметить и простудиться.
19.3. МЕХАНИЗМЫТЕРМОРЕГУЛЯЦИИ
Для обеспечения постоянной температуры тела необходимо поддержание баланса между теплопродукцией и теплоотдачей с помощью регуляторных механизмов: физических и химических.
Химическая терморегуляция осуществляется при усилении или ослаблении скорости обменных реакций; физическая - путём изменения интенсивности теплоотдачи организмом.
19.3.1. Химическая терморегуляция
Значение химической терморегуляции велико при понижении температуры тела. Теплообразование усиливается при отклонении температуры окружающей среды от температуры комфорта, составляющей 18-20 °С для легко одетого человека, 26-28 °С - для обнажённого.
Наиболее интенсивно теплообразование идёт в мышцах при физических нагрузках: при лёгких нагрузках теплообразование увеличивается на 50-80%, при тяжёлых - в 4-5 раз.
При охлаждении вследствие возбуждения холодовых рецепторов у человека рефлекторно возникает дрожь - беспорядочные непроизвольные мышечные сокращения, вызванные спазмом мелких сосудов. Уменьшение притока крови снижает кожную температуру на несколько градусов. Импульсы от колб Краузе по спиноталамическому тракту достигают подкорковых образований и коры больших полушарий, где формируется ощущение озноба. Эфферентные импульсы от центра терморегуляции гипоталамуса направляются по проводящим путям к двигательным нейронам спинного мозга и мышцам, ответственным за возникновение дрожи. Одновременно усиливается теплообразование в печени и лёгких. Повышаются энергетические затраты в целом, что приводит к увеличению теплопродукции и повышению температуры.
Теплопродукция в мышечной ткани может увеличиваться и без сокращения мышц за счёт рефлекторного повышения интенсивности обменных процессов.
19.3.2. Физическая терморегуляция
Физическая терморегуляция имеет значение в условиях повышенной температуры окружающей среды. У человека и животных теплообмен с окружающей средой включает проведение и излучение тепла, конвекцию, испарение.
О проведении тепла говорят при непосредственном контакте тела с плотным субстратом (одеждой или поверхностью, соприкасающейся с телом). При этом величина теплоотдачи определяется температурой и теплопроводностью прилежащего субстрата. Одежда уменьшает и даже прекращает проведение тепла. В воде отдача тепла интенсивнее, чем на воздухе.
Теплоотдача путём длинноволнового инфракрасного излучения, испускаемого кожей, зависит от разности температур кожи и окружающих отражающих поверхностей. За счёт излучения теряется основное количество теплоты - до 60%.
Для теплоотдачи путём проведения и излучения тепла важно перераспределение крови в сосудах и изменение количества циркулирующей крови. Так, при понижении температуры кожи её капилляры и артериолы суживаются, кожа становится бледной и холодной, тепло-
отдача уменьшается, и кровь через артерио-венозные анастомозы депонируется в сосудах брюшной полости, оберегая внутренние органы от переохлаждения. При повышении температуры кожи её артериолы и капилляры расширяются, кожа краснеет, нагревается, что повышает все процессы теплоотдачи: проведение, излучение, конвекцию и испарение (в связи с увеличением потоотделения). Импульсы, изменяющие просвет сосудов и потоотделение, поступают по эфферентным вегетативным волокнам.
Теплоотдача путём конвекции осуществляется, если кожа теплее окружающего воздуха. Прилежащий к коже более теплый и лёгкий воздух замещается холодным плотным воздухом. При ветре конвекция усиливается.
Теплоотдача с помощью испарения осуществляется с поверхности кожи (2/3 влаги), со слизистых оболочек дыхательных путей (1/3 влаги). Интенсивность переноса тепла от кожи зависит от разности давления водяного пара на её поверхности и в окружающей среде. Чем выше температура окружающей среды, тем больше испарение. Установлено, что на испарение 1 г воды расходуется 2,4 кДж энергии. Вода с поверхности тела испаряется при выделении пота. Даже при отсутствии видимого потоотделения через кожу испаряется до 0,5 л воды в сутки (невидимое потоотделение). Потери воды за счёт её диффузии через кожу и слизистые оболочки - чисто физический процесс. Функции потовых желёз регулирует симпатический отдел ВНС.
Таким образом, в состоянии покоя взрослый человек выделяет во внешнюю среду 15% тепла путём проведения, около 60% - посредством теплоизлучения и 19% - за счёт испарения воды.
19.4. ЦЕНТРАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫТЕРМОРЕГУЛЯЦИИ
Термочувствительные центры находятся в продолговатом мозге, среднем мозге и гипоталамусе, тепловая чувствительность которого наиболее выражена. Чувствительный центр терморегуляции находится в переднем гипоталамусе. Задний гипоталамус - интегративная область терморегуляции, собирающая всю информацию о температуре различных поверхностей, областей тела и внутренних органов; здесь формируются эфферентные импульсы, регулирующие физическую и химическую терморегуляцию.
Центры терморегуляции поддерживают колебания температур в точно заданном режиме, и суточные колебания температур до-
пустимы лишь в узких пределах. Предполагают, что в центре терморегуляции гипоталамуса существует три вида нейронов: чувствительные к теплу, чувствительные к холоду и не реагирующие на колебания температуры. Однако последние регулируют стандартные сигналы сравнения для термочувствительных нейронов.
Разрушение гипоталамуса приводит к нарушению процессов теплообразования и физической теплоотдачи. При этом животное не лишается способности переносить холод, однако при повышении температуры окружающей среды оно легко перегревается вследствие повреждения механизма физической терморегуляции (сужение сосудов, потоотделение). Нарушение процессов терморегуляции в организме выражается лихорадкой и гипертермией. Лихорадка - патологический процесс, характеризующийся, главным образом, повышением температуры тела (изучается в курсе «Основы патологии»). Гипертермия - повышение температуры при чрезмерных тепловых нагрузках. При этом регуляторные механизмы не справляются с поддержанием постоянной температуры тела. Организм может выдержать кратковременное повышение температуры тела до 42 °С, но дальнейшее её повышение вызывает тепловой удар: бред, потерю сознания в результате отёка мозга, судороги. При лёгком перегревании возникает обморок.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
Вопросы для самоподготовки
1. Температура тела.
2. Терморецепторы.
3. Механизмы химической терморегуляции.
4. Механизмы физической терморегуляции.
5. Центральные механизмы терморегуляции.
Задания для самоподготовки
Тестовое задание. Выберите два правильных ответа или утверждения.
1. Укажите место наиболее интенсивного теплообразования.
A. Мышцы.
B. Лёгкие.
C. Печень.
D. Кожа.
2. Где отмечают наиболее высокую температуру?
A. В печени.
B. В прямой кишке.
C. В подмышечной впадине.
D. В подколенной ямке.
3. При каком условии осуществляется химическая терморегуляция?
A. При усилении обменных процессов.
B. При ослаблении обменных процессов.
C. При усилении интенсивности теплоотдачи.
D. При ослаблении интенсивности теплоотдачи.
4. При каком условии осуществляется физическая терморегуляция?
A. При усилении обменных процессов.
B. При ослаблении обменных процессов.
C. При усилении интенсивности теплоотдачи.
D. При ослаблении интенсивности теплоотдачи.
5. При какой температуре тела обычно наступает смерть?
A. 39 °С.
B. 40 °С.
C. 41 °С.
D. 42 °С.
6. В коже каких участков тела отмечается наибольшая плотность холодовых рецепторов?
A. Лица.
B. Стоп.
C. Кистей.
D. Живота.
7. Какова комфортная температура для легко одетого человека? А. 18-20 °С.
8. 20-22 °С.
C. 22-24 °С.
D. 24-26 °С.
8. Где находится интегративная область терморегуляции?
А. В переднем гипоталамусе.
В заднем гипоталамусе.
C. В продолговатом мозге.
D. В среднем мозге.
9. Где находятся чувствительные области терморегуляции?
A. В переднем гипоталамусе.
B. В заднем гипоталамусе.
C. В продолговатом мозге.
D. В среднем мозге.
10. Как называют перегревание тела с бредом, потерей сознания, судорогами?
A. Шок.
B. Кома.
C. Тепловой удар.
D. Гипертермия.
Эталоны ответов
Тестовое задание: 1 - А, С; 2 - А, В; 3 - А, В; 4 - С, D; 5 - D;
6 - А; 7 - А; 8 - В; 9 - А, С, D; 10 - С.