Взаимодействие системы терморегуляции с другими физиологическими системами организма

Система терморегуляции использует для осуществления своих функций эффекторные компоненты других физиологических систем. Это обстоя­тельство обусловливает необходимость постоянного взаимодействия, со­пряжения или конкуренции механизмов, регулирующих теплообмен и дру­гие гомеостатические функции. Такое сопряжение регуляции теплообмена и других гомеостатических функций имеет место, прежде всего, в гипота­ламусе, где термочувствительные нейроны преоптической области гипота­ламуса являются одновременно чувствительными к изменению осмотиче­ского давления, артериального давления крови, концентрации ионов Н⁺, Na⁺, Са²⁺, СО₂, глюкозы. Эти нейроны изменяют свою биоэлектрическую активность при сдвигах температуры тела, под действием эндопирогенов, половых гормонов, некоторых нейромедиаторов. Таким образом, центр терморегуляции в гипоталамусе постоянно взаимодействует с другими рас­положенными здесь же центрами регуляции гомеостаза.

Используемые организмом в системе регуляции теплообмена нейроме­диаторы, гуморальные вещества также одновременно принимают участие в регуляции других функций и показателей гомеостаза. Их примерами могут быть катехоламины, которые параллельно выполняют функции медиато­ров в центральной и симпатической нервных системах, функции сосудоак­тивных веществ, активаторов обменных процессов.

13.5.1. Сердечно-сосудистая система и терморегуляция

В качестве эффекторов в реакциях теплообмена используются сосуды по­верхности тела, посредством которых регулируется кровоток в коже, ее температура и интенсивность теплоотдачи. В термонейтральных условиях, при действии на организм умеренно низких температур или неглубокой гипотермии изменение кровотока в поверхностных тканях не оказывает существенного влияния на деятельность сердца и системную гемодинами­ку. При действии же на организм высоких температур, гипертермии, лихо­радке резкое расширение сосудов поверхности тела, влияние высокой тем­пературы на центральные механизмы регуляции кровообращения могут привести к падению давления крови, развитию коллаптоидного состояния. Использование при гипертермии многочисленных поверхностных сосудов, как общих эффекторов сердечно-сосудистой и терморегулирующей систем, соподчинено более важной в этот момент времени гомеостатической по­требности организма — поддержанию системного кровотока.

13.5.2. Водно-солевой баланс и терморегуляция

Когда температура поверхности тела достигает величин, равных температу­ре окружающей среды, ведущее значение в Механизмах теплоотдачи при­обретает уже не повышение кровотока в поверхностных тканях, а потоот­деление и испарение пота и влаги с поверхности тела. Более существенную роль начинают играть учащение дыхания и испарение влаги с поверхности дыхательных путей. Включение в реакции теплообмена потоотделения яв­ляется примером использования общих эффекторов для системы терморе­гуляции и систем регуляции водно-солевого баланса и осмотического дав­ления.

Если при подъеме температуры тела в силу потери жидкости за счет усиленного потоотделения уменьшается объем циркулирующей крови и повышается ее осмотическое давление, организм стремится сохранить водный гомеостаз, даже если это идет в ущерб терморегуляторным реак­циям. С развитием гипогидратации и повышением осмотического давле­ния в организме отдача тепла за счет потоотделения уменьшается и тем­пература тела устанавливается на еще более высоком уровне. Развивается чувство жажды, уменьшается диурез. В конкуренции за общие эффектор­ные механизмы начинают преобладать системы осмо- и волюморегуля- ции, как более древние и в экстремальных условиях более важные для со­хранения гомеостаза. Сопряжение осмо- и терморегуляции достигается в нервных центрах медиальной преоптической области гипоталамуса, где те­пло- и холодочувствительные нейроны наделены одновременно высокой осмочувствительностью. Подтверждением сопряженного протекания в ор­ганизме процессов термо- и осморегуляции являются изменения водного обмена противоположной направленности — при охлаждении организма. При действии на организм низкой температуры имеют место уменьшение потребления воды, усиление диуреза и повышение осмолярности плазмы крови.

Если дегидратация при действии на организм высокой внешней темпе­ратуры приводит к торможению терморегуляторных реакций, то при дей­ствии на него низкой температуры дегидратация ведет к торможению теп­лочувствительных нейронов гипоталамуса и в результате — к снижению те­плоотдачи.

13.5.3. Дыхание и терморегуляция

При действии на организм высокой внешней температуры активация по­тоотделения и дыхания ведет к усиленному выделению из организма СО₂, некоторых минеральных ионов. Как при гипер-, так и при гипотермии могут наблюдаться сдвиги кислотно-основного состояния. За счет полип­ноэ и интенсификации потоотделения развивается дыхательный алкалоз, сопровождающиейся увеличением pH и снижением рСО₂ в крови. При нарастании гипертермии в связи с ухудшением доставки к тканям кисло­рода в них развивается метаболический ацидоз. Смена щелочной реак­ции крови на кислую при выраженной гипертермии вновь начинает иг­рать положительную регуляторную роль, как для усиления теплоотдачи, так и для предупреждения дальнейшего закисления крови и улучшения оксигенации тканей. Это достигается стимуляцией дыхательного центра посредством избытка Н²⁺, увеличения минутного объема дыхания, усиле­ния испарения влаги с поверхности дыхательных путей, что ведет к сни­жению рСО₂ и увеличению рО₂. Обратные взаимоотношения между про­цессами регуляции теплообмена и дыхания прослеживаются при гипотер­мии. Развивающаяся при этом гиповентиляция является общим эффек­торным механизмом, обеспечивающим снижение теплопотерь, поддержа­ние на более низком уровне pH крови соответственно сниженной темпе­ратуре тела.

ГЛАВА 14

Выделение. Функции почек. Водно-солевой обмен

Выделение — часть обмена веществ, осуществляемая путем выведения из внутренней среды организма во внешнюю среду конечных и промежуточ­ных продуктов метаболизма, чужеродных и излишних веществ для обеспе­чения оптимального состава внутренней среды и нормальной жизнедея­тельности организма. Процессы выделения являются неотъемлемым при­знаком жизни, поэтому их нарушение неизбежно приводит к нарушениям гомеостазиса, обмена веществ и функций организма, вплоть до его гибели. Выделение неразрывно связано с обменом воды, поскольку основная часть предназначенных для выведения из организма веществ выделяется в рас­творенном виде. Основным органом выделения являются почки, образую­щие и выделяющие мочу и вместе с ней вещества, подлежащие удалению из организма. Почки являются также основным органом обеспечения вод­но-солевого обмена, поэтому в этой главе и рассматриваются функции по­чек, выделение и водно-солевой обмен.