13.8. Терморегуляция
менении климатических условий, физической нагрузки и др. У женщин он меньше на 10–15 % (в связи с меньшим объемом мышечной ткани); у детей он выше, чем у взрослых. В пожилом возрасте его уровень снижается. Повышение уровня энергетического обмена выше основного обмена называют рабочей прибавкой. Она складывается из затрат энергии на прием пищи; физическую, умственную и эмоциональную нагрузку; на процессы терморегуляции. Так, при приеме белковой пищи энергозатраты могут повышаться на 30 % в течение 3–12 ч; энергозатраты на умственную нагрузку — на 10 %. При особо тяжелой физической работе увеличение энергозатрат может в 3 раза превосходить основной обмен. Поступление калорий
ворганизм с пищей должно соответствовать суточным энергозатратам. Сбалансированный рацион должен включать у взрослого человека белки, жиры и углеводы
всоотношении 1 : 1 : 4. Энергетическая доля углеводов при таком соотношении должна составлять около 55 %, жиров — 30 %, белков — 15 %. При необходимости снижения массы тела следует уменьшить, таким образом, количество потребляемых углеводов. Нерациональный по калорийности, составу, распределению по приемам пищи рацион может приводить к нарушениям обмена веществ и энергии. Основной обмен может также нарушаться при заболеваниях эндокринной системы. При гиперфункции щитовидной железы он может увеличиваться до 150 % от нормы, при гипофункции — снижается. Значительные изменения отмечаются также при патологиях гипофиза.
Все энергетические процессы в организме, протекающие с участием кислорода, образуют систему аэробного обмена. Выделение энергии без участия кислорода —
анаэробный обмен.
13.8. Терморегуляция
Терморегуляция — физиологическая функция, обеспечивающая поддержание температуры тела в определенном диапазоне при колебаниях температуры внешней среды и собственной теплопродукции. Температура тела является одной из самых важных констант внутренней среды организма. Это связано с тем, что при изменении температуры тела меняется скорость протекания процессов обмена веществ. В норме температура тела должна составлять около 37 °С (индивидуальные значения могут колебаться у человека от 36,5 °С до 36,9 °С). Предельный температурный диапазон, совместимый с жизнью, составляет 25–43 °С. Температура тела поддерживается на постоянном уровне благодаря балансу процессов теплопродукции (химической терморегуляции) и теплоотдачи (физической терморегуляции).
Под теплопродукцией понимают образование тепла в организме, обусловленное превращением энергии, которое происходит в результате обмена веществ и механической мышечной работы. В состоянии покоя у человека среднего возраста выделяется 1 ккал на 1 кг массы тела в час (50 % — в органах брюшной полости, 20 % — в скелетных мышцах, 20 % — в центральной нервной системе, около 10 % связано с работой дыхательной и сердечнососудистой системы). Это так называемая обязательная теплопродукция. Ее хватает для поддержания нормальной температуры тела человека при температуре окружающей среды 25–26 °С. Если температура окружающей среды становится ниже, включаются механизмы дополнительной
183
Глава 13. Обмен веществ и превращение энергии. Терморегуляция
теплопродукции. Это обеспечивается в большей степени за счет произвольного и непроизвольного сокращения мышц (дрожь). В связи с этим, когда человек мерзнет, ему необходимо двигаться. Самое значительное количество тепла образуется в организме при сокращении мышц во время физической работы. Теплопродукция на единицу массы тела увеличивается с уменьшением его размеров.
Теплоотдача — процесс перехода тепла в окружающую среду из организма, выделяемого в процессе его жизнедеятельности. Существует несколько путей теплоотдачи: излучение, испарение, проведение и конвекция. У обнаженного человека в оптимальных условиях рассеивается путем излучения около 60 % тепла, вследствие испарения — около 20 %, за счет конвекции и проведения — 20 %. Излучение обусловлено испусканием с поверхности кожи человека инфракрасных лучей. Теплоотдача путем излучения тем ниже, чем выше температура окружающей среды. Испарение жидкости с поверхности связано с затратами большого количества тепла, поверхность при этом охлаждается. Это происходит и в случае испарения пота с поверхности кожи. Однако если пот выделяется, но не испаряется, теплоотдачи не происходит. Теплоотдача путем испарения тем ниже, чем выше влажность окружающей среды. При 100%-ной влажности (например, в бане) теплоотдачи путем испарения не происходит. Под проведением понимается теплоотдача между физическими телами, находящимися в непосредственном соприкосновении друг с другом. Таким способом человек может отдать часть тепла в том случае, если температура предметов, которых он касается, ниже температуры поверхности его тела. Такая теплоотдача незначительна. В большей степени происходит отдача тепла воздуху, которая усиливается за счет конвекции (удаление нагретого воздушного слоя с поверхности кожи с движущимся воздухом). Теплоотдача путем проведения тем ниже, чем выше температура окружающей среды (если эта температура становится выше температуры тела, то теплоотдача превращается в прием тепла).
Если процессы теплопродукции преобладают над процессами теплоотдачи, организм перегревается. Перегревание может возникать под влиянием высокой температуры окружающей среды, а также при затруднении отдачи образующегося в организме тепла. Перегреванию способствует также теплопродукция при мышечной работе (особенно во влагонепроницаемой одежде, затрудняющей испарение пота).
Выделяют три диапазона температур окружающей среды: зону комфорта (25– 26 °С для спокойно сидящего обнаженного человека), зону высоких температур (выше температуры комфорта) и зону низких температур (ниже температуры комфорта). В зоне комфорта терморегуляция обеспечивается за счет сужения или расширения кожных сосудов. В зоне высоких температур главную роль играет испарение (чем выше температура, тем больше его вклад в теплоотдачу), в диапазоне низких температур — сокращение мышц. В последнем случае происходит также сужение сосудов. Это может происходить лишь до определенного предела, так как это может нарушить питание кожи.
Центр терморегуляции находится в гипоталамусе. Терморецепторы, воспринимающие температуру, располагаются в коже и слизистых оболочках, внутренних органах и центральной нервной системе (включая гипоталамус). Эфферентные нервные пути от ЦНС идут к сосудам кожи, эндокринным и потовым железам, скелетным мышцам. Кора больших полушарий обеспечивает реакции поведенческой
184
Рекомендовано к покупке и прочтению разделом по анатомии человека сайта https://meduniver.com/
13.8. Терморегуляция
терморегуляции (выбор одежды, изменение поверхности тела — принятие определенной позы во время сна или бодрствования, избегание помещений с некомфортной температурой и др.). При длительном пребывании в холодном климате включаются механизмы гипоталамо-гипофизарной системы, направленные на активизацию тиреоидных гормонов. Это приводит к повышению метаболизма, основного обмена и, как следствие, теплопродукции.
Вопросы для самопроверки
1.Дайте определение метаболизма.
2.Что такое анаболизм и катаболизм?
3.Расскажите об обмене белков в организме, как осуществляется его регуляция?
4.Почему углеводы являются наиболее оптимальным источником энергии для организма, расскажите о пластических функциях углеводов.
5.Какие гормоны принимают участие в регуляции обмена углеводов?
6.Расскажите о липидном обмене, значении жиров в организме. Как происходит регуляция обмена липидов?
7.Какую роль играют в организме витамины, чем опасны авитаминозы?
8.Охарактеризуйте водный и минеральный обмен.
9.Назовите макроэлементы, являющиеся незаменимыми компонентами пищи. На какие процессы в организме они влияют?
10.Что относят к микроэлементам, каковы их функции в организме?
11.Какова роль АТФ в организме?
12.Какой энергетической способностью обладают белки, жиры, углеводы?
13.Что такое основной обмен?
14.Какие процессы в организме называют химической и физической терморегуляцией?
15.Где находятся центры терморегуляции?
16.Как изменяется теплообразование в зависимости от условий окружающей среды?