2 курс / Нормальная физиология / физиология в вопросах и ответах

ГЛАВА 10 ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ

1. Каково значение постоянства температуры организма для нормального протекания процессов жизнедеятельности?

Температура организма влияет на протекание многих жизненно важных процессов:

—на скорость биохимических реакций и активность ферментов;

—конформацию белков и других макромолекул;

—физико-химические показатели крови и других физиологических жидкостей (вязкость, поверхностное натяжение, коллоидноосмотическое давление и др.);

—величину мембранного потенциала, процессы возбуждения, скорость и интенсивность сокращения мышц;

—частоту сердечных сокращений;

—потребление кислорода.

2. Сформулируйте закон Вант-Гоффа — Аррениуса, отражающий зависимость скорости химических реакций от температуры.

Согласно закону Вант-Гоффа — Аррениуса, при повышении или понижении температуры ткани на 10 °С происходит соответственно повышение или понижение скорости химических процессов в 2–3 раза.

3. Приведите классификации организмов по механизмам терморегуляции.

1) По способности поддерживать температуру тела:

—пойкилотермные (холоднокровные), с непостоянной температурой тела, зависящей от температуры окружающей среды;

—гомойотермные (теплокровные) с постоянной температу-

рой тела, не зависящей от температуры окружающей среды;

—гетеротермные (с суточными и сезонными колебаниями температуры тела, превышающими границы, характерные для гомойотермных организмов).

2) По источнику тепла в организме:

—эндотермы;

—эктотермы.

3) По иненсивности метаболизма:

—тахиметаболические;

—брадиметаболические.

4. Что такое изотермия?

Изотермия — способность к поддержанию температуры тела на относительно постоянном уровне.

261

5. Какие процессы являются источником теплопродукции? В каких органах наиболее интенсивно идет процесс теплообразования?

Источником теплопродукции в организме служат катаболические процессы и экзотермические реакции, совершающиеся непрерывно. Наиболее интенсивно процесс теплообразования протекает в мышцах, легких, печени, почках.

6. Что такое температурный градиент?

Температурный градиент — это разница значений температуры различных участков тела. Поскольку тепловая энергия в организме вырабатывается в процессе обмена веществ и отдается в окружающую среду с поверхности кожи и видимых слизистых оболочек, существует постоянный температурный градиент с более высокой температурой внутренних слоев тела и более низкой — поверхностных.

7. Охарактеризуйте понятия «ядро» и «оболочка» тела и их соотношение в зависимости от температуры внешней среды.

В теле человека принято различать «ядро» (мозг, внутренние органы грудной полости, брюшной и тазовых полостей), температура которого сохраняется достаточно постоянной, и «оболочку» (кожа, подкожная клетчатка, поверхностные мышцы), температура которой существенно колеблется в зависимости от температуры внешней среды. Область «ядра» сильно уменьшается при низкой внешней температуре и, наоборот, увеличивается при высокой температуре окружающей среды.

262

8. Перечислите факторы, от которых зависит температура тела человека.

Температура тела человека зависит от:

—процессов теплообразования и теплоотдачи;

—факторов внешней среды;

—поведенческой активности.

9. Охарактеризуйте основные способы термометрии.

Температуру тела измеряют с помощью ртутного медицинского термометра или электротермометра в различных точках тела. Чаще всего измерение проводят в подмышечной впадине (в норме 36,5– 36,9 °С), а также в прямой кишке (37,2–37,8 °С) и в ротовой полости (ниже ректальной на 0,2–0,5 °С). Также применяется термография — метод регистрации изображения тепловых полей человеческого тела, излучающих инфракрасные импульсы.

10. Каковы суточные колебания температуры тела человека? В какое время суток регистрируется максимальная, а в какое — минимальная температура тела?

Амплитуда суточных колебаний температуры тела человека в среднем составляет примерно 0,5–0,7 °С. Минимальная температура регистрируется в утренние часы (3–4 ч утра), максимальная — в вечерние часы (16–18 ч вечера).

11. Назовите виды терморегуляции.

Постоянство температуры тела у человека достигается за счет баланса процессов теплопродукции и теплоотдачи. Выделяют два вида терморегуляции:

263

—химическая терморегуляция — регуляция температуры тела с помощью изменения интенсивности теплопродукции;

—физическая терморегуляция — регуляция температуры

тела с помощью изменения интенсивности теплоотдачи.

12. Перечислите и кратко охарактеризуйте механизмы химической терморегуляции.

Химическая терморегуляция (теплопродукция) — совокупность различных механизмов, обеспечивающих образование тепла в организме. Она включает:

1)сократительный термогенез (терморегуляционный мышеч-

ный тонус, холодовая дрожь, сознательная мышечная активность);

2)несократительный термогенез — ускорение обменных

процессов, не связанное с сокращением мышц, при котором наблюдается активация метаболизма с преобладанием реакций прямого окисления и снижением сопряжения окисления с фосфорилированием. в результате чего увеличивается образование свободной тепловой энергии, но снижается синтез АТФ. Значение также имеет специфически-динамическое действие пищи, так как при распаде белков, жиров и углеводов происходит увеличение теплообразования. В механизме сократительного термогенеза значительную роль играют печень, почки, бурая жировая ткань.

13. Охарактеризуйте физиологические особенности бурой жировой ткани.

Бурая жировая ткань является важным источником несократительного термогенеза. Она локализована преимущественно вокруг шеи и в межлопаточной области и составляет около 5 % массы тела. Представляет собой особую жировую ткань с большим содержанием митохондрий, у которых выражено разобщение окислительного фосфорилирования и тканевого дыхания. Данный процесс осуществляется термогенином — полипептидом, расположенным на внутренней поверхности мембраны митохондрий.

14. Перечислите и кратко охарактеризуйте механизмы физической терморегуляции.

Физическая терморегуляция — совокупность различных механизмов, обеспечивающих теплообмен организма с окружающей средой. Она включает:

1)теплоизлучение (радиационная теплоотдача) — отдача тепла посредством излучения инфракрасных волн;

2)теплопроведение — контактная передача тепла при со-

прикосновении поверхности тела с какими-либо физическими телами (стул, одежда и др.);

264

3)конвекция — потеря тепла путем переноса движущимися частицами воздуха или воды (количество тепла, теряемого конвекционным способом, возрастает с увеличением скорости движения воздуха);

4)испарение воды (с поверхности кожи, легких, слизистых

оболочек дыхательных путей и полости рта) — способ теплоотдачи за счет перехода воды из жидкого агрегатного состояния в газообразное. При испарении 1 л воды расходуется 580 ккал тепла.

15. Каково соотношение между различными механизмами теплоотдачи организма в обычных условиях? Какие факторы влияют на данное соотношение?

Соотношение между различными механизмами теплоотдачи организма в обычных условиях составляет:

—теплоизлучение — 60 %;

—теплопроведение — 3 %;

—конвекция — 15 %;

—испарение — 22 %.

Соотношение между различными механизмами теплоотдачи зависит:

1)от температуры окружающей среды (при высокой температуре окружающей среды основное значение имеет испарение);

2)от относительной влажности среды (в насыщенном водяными парами воздухе испарение не происходит);

3)от интенсивности обмена веществ (например, после тяжелой мышечной нагрузки 75 % тепла отдается путем испарения).

16. Перечислите факторы, влияющие на теплоотдачу.

Факторы, влияющие на теплоотдачу:

1)слой подкожной жировой клетчатки (в связи с малой теплопроводностью жира);

2)одежда (между ней и кожей находится слой неподвижного воздуха, являющегося плохим проводником тепла);

3)изменение положения тела;

4)реакция кожных мышц (имеет значение для животных, изменяет ячеистость шерстяного покрова);

5)изменение периферического кровотока (при понижении температуры окружающей среды сосуды кожи суживаются, и теплоотдача уменьшается, при повышении температуры окружающей среды сосуды кожи расширяются, и теплоотдача увеличивается);

6)изменение дыхания (у животных, не имеющих механизма потоотделения, при повышении температуры среды учащенное поверхностное дыхание увеличивает испарение воды со слизистой полости рта и верхних дыхательных путей).

265

17. Перечислите виды и области локализации терморецепторов.

По локализации терморецепторы подразделяются на:

—центральные — расположены в медиальной преоптической области гипоталамуса, ретикулярной формации среднего мозга, спинном мозге;

—периферические — находятся в коже, подкожных тканях,

кожных и подкожных сосудах.

Терморецепторы также подразделяют на:

—тепловые (частота импульсов максимальна при температу-

ре 38–43 °С);

—холодовые (частота импульсов максимальна при температу-

ре 20–30 °С).

18. В каких отделах центральной нервной системы расположены центры терморегуляции? Каково их функциональное значение?

Центр теплоотдачи — локализован в передней части гипо-

таламуса. Разрушение этих структур у животных делает их неспособными переносить высокую температуру окружающей среды, а раздражение этих структур вызывает одышку, расширение сосудов кожи.

Центр теплообразования — локализован в задней части ги-

поталамуса. Разрушение этих структур у животных делает их неспособными переносить холод, а раздражение этих структур вызывает сужение сосудов кожи; мышечную дрожь, увеличение секреции гормонов надпочечников.

Другие центры терморегуляции локализованы в спинном, продолговатый мозге, ретикулярной формации, коре больших полушарий. Центральным отделом организации реакций терморегуляции является гипоталамус.

266

19. Охарактеризуйте понятие «установочная температурная точка (set-point)».

Установочная температурная точка терморегуляции —

некая «эталонная» температура тела, на поддержание которой направлено функционирование всех механизмов системы терморегуляции. В норме терморегуляторный центр постоянно поддерживает внутреннюю температуру 37,1 °C. Получение терморегуляторным центром информации об отклонении от установочной температурной точки формирует сигнал к эффекторным системам, обеспечивающим поддержание внутренней температуры тела. Установочная температурная точка может сдвигаться в сторону высокой температуры (например, под действием интерлейкинов и простагландинов при лихорадке) или на уровень низкой температуры (например, при охлаждении организма).

20. Перечислите основные эффекторные органы терморегуляции.

К эффекторам терморегуляции относятся следующие органы и системы: печень, мышцы, щитовидная железа (тиреоидные гормоны стимулирует теплопродукцию), надпочечники (катехоламины), легкие, сердечно-сосудистая система, органы выделения, потовые железы.

21. Опишите деятельность функциональной системы терморегуляции в условиях снижения температуры окружающей среды.

При снижении температуры окружающей среды наблюдается повышение активности холодовых периферических терморецепторов, происходит активация заднего гипоталамуса, повышается тонус симпатической нервной системы.

Результатом этого является уменьшение теплоотдачи за счет сужения кровеносных сосудов кожи и увеличение теплопродукции за счет интенсифицикации метаболизма (действие катехоламинов, тиреоидных гормонов) и сократительного термогенеза.

22. Опишите деятельность функциональной системы терморегуляции в условиях повышения температуры окружающей среды.

При повышении температуры окружающей среды происходит уменьшение активности холодовых периферических терморецепторов, снижаются тонус эфферентных структур заднего гипоталамуса и тонус симпатической нервной системы.

Результатом этого является увеличение теплоотдачи за счет расширения кровеносных сосудов кожи, усиления потоотделения и уменьшение теплопродукции за счет ослабления мышечного тонуса и сократительного термогенеза, а также за счет уменьшения адренергической и тиреоидной стимуляции энергетического обмена.

267

23. Что такое гипертермия?

Гипертермия — состояние организма, характеризующееся повышением температуры тела выше 37 °С и возникающее вследствие ухудшения условий теплообмена либо избыточной теплопродукции. Резкая гипертермия, при которой температура тела достигает 40–41 °С, сопровождается тяжелым общим состоянием организма и носит название теплового удара.

24. Что такое гипотермия?

Гипотермия — состояние организма, характеризующееся понижением температуры тела ниже 35 °С, как правило, вызванное действием холода. Наблюдается ослабление рефлекторных реакций, снижение интенсивности обмена веществ, замедление дыхания и сердечных сокращений, снижение артериального давления.

25. Что такое лихорадка? Перечислите и охарактеризуйте основные группы лихорадок.

Лихорадка — это выработавшаяся в процессе эволюции защит- но-приспособительная реакция, развивающаяся в результате воздействия на организм пирогенных агентов и заключающаяся в установлении его теплового баланса на новом, более высоком уровне.

В зависимости от причины выделяют две основные группы лихорадок:

1)инфекционная — связана с тем, что гипоталамические центры терморегуляции обладают высокой чувствительностью к бактериальным и вирусным токсинам;

2)неинфекционная — возникает под влиянием экзогенных и

эндогенных факторов, вызывающих повреждение тканей и асептическое воспаление (при гормональных расстройствах, ожогах, травмах и др.).

По величине подъема температуры различают следующие типы лихорадочной реакции:

1.Субфебрильная лихорадка: 37,1–38 °С.

2.Фебрильная лихорадка: 38,1–39,5 °С.

3.Пиретическая лихорадка: 39,6–41 °С.

4.Гиперпиретическая лихорадка: свыше 41 °С.

26. Каков механизм развития лихорадки?

В механизме развития лихорадки ведущая роль принадлежит пирогенным веществам (экзогенным и эндогенным), которые воздействуют на гипоталамические центры регуляции теплообмена.

Экзогенные пирогены (преимущественно полисахариды и липополисахариды мембран микробных клеток) активируют клетки макроорганизма, обладающие фагоцитарной активностью (в ос-

268

новном макрофаги), вырабатывающие эндогенные пирогены (ин- терлейкин-1, интерлейкин-6, интерферон и др.).

Под влиянием пирогенов изменяется термочувствительность гипоталамуса, понижается чувствительность тепловых и повышается чувствительность холодовых терморецепторов, происходит усиление теплопродукции и уменьшение теплоотдачи и, как следствие, температурный баланс организма устанавливается на новом, более высоком уровне.

27. Нарисуйте схему функциональной системы, поддерживающей оптимальную для метаболизма температуру организма.

269

ГЛАВА 11 ФИЗИОЛОГИЯ ВЫДЕЛЕНИЯ

1. Что называют процессом выделения?

Выделение — это процесс, обеспечивающий удаление из организма конечных продуктов обмена, чужеродных и токсических веществ, избытка воды, солей и органических соединений.

2. Какие органы участвуют в процессе выделения? Каково основное назначение органов выделения?

Органами выделения у человека являются: почки (основной орган), легкие (удаление летучих веществ — СО2, водяные пары, ацетон, этанол и др.), ЖКТ (слюнные, желудочные и кишечные железы, печень, поджелудочная железа), железы кожи (потовые, сальные и молочные). Основное назначение органов выделения состоит в том, чтобы поддерживать постоянство состава и объема жидкостей внутренней среды организма, прежде всего крови, плазмы и лимфы.

3. Перечислите функции почек.

Почки выполняют в организме следующие функции:

1)регуляция объема крови и других жидкостей внутренней среды;

2)поддержание постоянства осмотического давления крови и других жидкостей внутренней среды;

3)регуляция ионного состава жидкостей внутренней среды;

4)поддержание кислотно-основного равновесия;

5)экскреция конечных продуктов азотистого обмена и чужеродных веществ;

6)экскреция избытка органических веществ, поступающих с пищей или образовавшихся в ходе метаболизма (глюкоза, аминокислоты);

7)метаболическая (участие в обмене белков, липидов и углеводов);

8)инкреторная — секреция биологически активных веществ (ренин, брадикинин простагландины, урокиназа, витамин Д3);

9)поддержание артериального давления (ренин-ангиотензин- альдостероновая система);

10)гемопоэтическая — почки участвуют в регуляции эритропоэза (эритропоэтин).

4. Назовите функциональную единицу почки и ее струк- турно-функциональные элементы.

Функциональной единицей почки является нефрон. Каждый нефрон состоит из:

— капсулы Шумлянского — Боумена и клубочка капилляров;

270