Глава 13. Теплообмен организма

13.1. Гомойотермия как баланс теплопродукции и теплоотдачи

Показатели температурного гомеостаза. У человека, мле­копитающих животных и птиц температура тела поддержива­ется на относительно постоянном уровне, несмотря на значи­тельные изменения температуры окружающей среды. Таких животных и человека называют гомойотермными или тепло­кровными. Все другие животные относятся к холоднокровным (пойкилотермным). Температура тела холоднокровных живот­ных изменяется в соответствии с температурой окружающей среды. Они не имеют механизмов, обеспечивающих возмож­ность поддержания постоянства температуры организма.

У человека ярко выраженная гомойотермия присуща лишь сердцевине тела (применяется также название "ядро тела"). К сердцевине тела относят внутренние органы, головной и спинной мозг, мышцы и все ткани, лежащие на глубине более 2—2,5 см от поверхности кожи. Все остальные ткани: кожу с Подкожной жировой клетчаткой и все структуры, расположен­ные в подкожном слое, относят к оболочке тела. По массе тка­ни оболочки составляют до 50% массы тела.

Оболочка тела не является абсолютно гомойотермной. Ее температура может меняться в значительных пределах в зави­симости от температуры окружающей среды. Наиболее измен­чива температура поверхности кожи. Даже в условиях поме­щения температура разных участков кожи составляет от 25 °С до 35 °С, наименьшая — на дистальных участках конечностей, наибольшая на прикрытых одеждой участках груди и коже лица.

Температура ядра тела более стабильна. Она удерживается в диапазоне 35,5—37,5 °С, несмотря на колебания температу­ры окружающей среды. Однако надо иметь в виду, что ядро те­ла также не абсолютно однородно по температуре и показате­ли нормы для разных областей ядра различаются. О темпера­туре сердцевины тела принято судить на основании ее измере­ния в подмышечной впадине (аксиллярная температура), прямой кишке (ректальная температура), ротовой полости под ^Языком (оральная температура) или в наружном слуховом проходе у барабанной перепонки. У грудных детей измеряют также температуру в паховой области.

Границы нормы аксиллярной температуры составляют 35,1—36,9 °С. Величина ректальной температуры составляет 37—37,8 °С (на 0,5—0,8 °С градуса выше, чем аксиллярной). Подъязычная температура обычно на 0,2—0,5 °С ниже рек­тальной и приближается к аксиллярной.

При оценке показателей термометрии необходимо учитывать нали­чие циркадных ритмов. Околосуточный ритм температуры тела взросло­го человека ярко выражен. Обусловленный этим ритмом максимум тем­пературы сердцевины тела приходится на время 16—20 ч, минимум на 3— 4 ч ночи. Различия между показателями минимума и максимума находят­ся в пределах 0,3—1,5 °С. Эти изменения температуры обусловлены функцией биологических часов организма, влияющих на состояние тер- морегуляторных центров гипоталамуса.

У женщин имеется также месячный ритм температуры тела. В пер­вую фазу месячного цикла (фолликулиновую) температура сердцевины тела ниже, а с момента выхода яйцеклетки и формирования желтого тела повышается на 0,5—0,7 °С. Температурный скачок во время перехода от первой ко второй фазе цикла можно использовать для определения вре­мени овуляции. Более надежно этот скачок можно определить по измере­нию ректальной температуры.

Методы измерения температуры тела. В нашем регионе наи­более распространено измерение температуры сердцевины тела с помощью ртутного медицинского термометра. Стандартная погрешность прибора составляет 0,1 °С. При измерении темпе­ратуры подмышечной впадины датчик термометра должен нахо­дится по среднеаксиллярной линии и рука должна быть плотно прижата к туловищу. Время экспозиции — не менее 10 мин.

Электротермометры позволяют измерять не только темпе­ратуру в замкнутых полостях, но и температуру поверхности кожи. Погрешность этих приборов — около 0,2 °С.

Метод тепловидения (с использованием приборов теплови­зоров) позволяет просматривать и получать печатное изобра­жение температуры относительно больших площадей кожи, выявлять наличие асимметрий левой и правой сторон тела. Такая асимметрия в норме не должна превышать 0,5 °С

Применяется также термометрия, основанная на использо­вании пленок с жидкокристаллическим слоем, изменяющим свою окраску в зависимости от температуры поверхности тела-

В ряде ситуаций приходится рассчитывать величину теплосо­держания в организме и среднюю температуру кожи тела. Для этого определяют температуру кожи как минимум 7 стандартных зон: тыла кисти, плеча, спины, груди, лба, бедра и стопы. Средняя температура кожи обнаженного человека, находящегося в усло­виях температурного комфорта, составляет 33—34 °С.

Зона температурного комфорта для обнаженного человека находится в пределах 27—28 °С, для легко одетого человека — в пределах 20—26 °С. Эти границы зависят от влажности и подвижности воздуха, а также от температуры окружающих предметов (стен и других крупных предметов, между которыми идет теплообмен излучением). В обычных бытовых условиях для находящегося в помещении в обычной рабочей одежде че­ловека температура комфорта составляет 18—22°С.

Теплопродукция в организме. Теплопродукция в организ­ме осуществляется за счет процессов обмена веществ, хими­ческих процессов, дающих энергию для различных проявлений жизнедеятельности. Поэтому регуляцию теплопродукции не­которые авторы называют химической терморегуляцией. Если величину теплопродукции организма, находящегося в состоя­нии физического и эмоционального покоя в условиях темпера­турного комфорта окружающей среды, принять за 100%, то 50% этой теплопродукции получается за счет энергии, расхо­дуемой на синтез АТФ. Остальные 50% тепла образуются при распаде АТФ, когда запасенная в ней энергия расходуется на всевозможные процессы жизнедеятельности.

Когда человек находится в условиях среды, создающей условия температурного комфорта, то рабочая активность ме­ханизмов терморегуляции минимальна. В этих условиях в ор­ганизме идут жизненные процессы, сопровождающиеся выде­лением тепла, и этого тепла (термогенеза) достаточно, чтобы поддержать температуру тела на нормальном уровне. Если же температура среды ниже температуры комфорта и образую­щегося в организме тепла недостаточно, то терморегулятор- ные механизмы запускают целый ряд процессов, осуществля­емых ради увеличения теплопродукции. Это называют термо- регуляторной теплопродукцией (термогенезом).

Термогенез подразделяют на сократительный и несократи­тельный.

Сократительный термогенез обеспечивается за счет тепла, образующегося при сокращении скелетных мышц. Их сокращения могут вызываться произвольно и непроизвольно. Непроизвольный сократительный термогенез подразде­ляют на терморегуляторный тонус и мышечную дрожь.

Терморегуляторный тонус проявляется в неощутимом для человека увеличении тонуса мышц и возрастании их тепло­продукции (до 50% по отношению к теплопродукции в услови­ях комфорта). Терморегуляторный тонус начинает проявлять­ся при снижении температуры окружающей среды на 1 —3 °С относительно комфортного уровня, даже при неизменной тем­пературе сердцевины тела.

Если охлаждающие влияния внешней среды продолжают на­растать, или теплосодержание в организме и температура серд­цевины тела начнут снижаться, то механизмами терморегуля­ции запускается мышечная дрожь, которая проявляется мел­кими, асинхронными сокращениями отдельных групп мышеч­ных волокон. Мышечная дрожь раньше всего начинает проявляться в жевательных мышцах (отсюда выражение "сту­чит зубами" как признак охлаждения), затем подключаются мышцы верхнего плечевого пояса, спины и рук. При этом чело­век испытывает ощущение температурного дискомфорта и мо­жет сознательно начать выполнять движения, способствующие большей теплопродукции в мышцах и согреванию организма.

Произвольный сократительный термогенез включает­ся при осуществлении человеком движений с целью согрева­ния при ощущении холода.

Произвольная двигательная активность может увеличить теплопро­дукцию организма в 3—5 раз (на короткое время даже в 10-12 раз) и спо­собствовать защите от переохлаждения. Однако теплопродукция, вызыва­емая произвольной двигательной активностью, осуществляется и при вы­полнении обычной физической работы в условиях температурного ком­форта или жаркого климата. В таких условиях за счет образования избыточного тепла в мышцах развивается рабочая гипертермия, проявля­ющаяся повышением температуры тела до 40—41 °С. Такая гипертермия в ряде случаев является фактором, ограничивающим интенсивность и даль­нейшее выполнение работы. Организм включает механизмы, увеличиваю­щие выведение тепла: усиливает потоотделение, кожный кровоток и др.

Несократительный термогенез проявляется увеличе­нием интенсивности обменных процессов и теплопродукции в различных тканях, особенно бурой жировой ткани и печени. Бурая жировая ткань составляет около 1 % от массы тела. Ее относительное количество может нарастать до 5% при систе­матическом воздействии холода на организм. Эта ткань распо­ложена в местах, требующих особой защиты от охлаждения: возле аорты, грудных вен, вдоль позвоночника, шеи и межло­паточной области. При действии холода на организм за счет усиления прихода к бурой жировой ткани импульсов по симпа­тическим нервным волокнам резко увеличивается распад жи­ровых молекул и возрастает теплопродукция, способствующая местному согреванию органов, которые окружает эта ткань.

В условиях температурного комфорта и физического покоя основной вклад в теплообразование вносят печень, мышцы, мозг, а при физической нагрузке подавляющая часть тепло­продукции обеспечивается мышцами.

Механизмы теплоотдачи организма. Отдача тепла от по­верхности тела происходит за счет четырех физических процес­сов: излучения, испарения, конвекции и теплопроведения(кон- дукции). При обычных комнатных условиях до 60% тепла отво­дится за счет излучения, по 20% — за счет испарения и конвек­ции и незначительное количество — за счет теплопроведения.

Излучение тепла идете помощью инфракрасных лучей, оно усиливается при наличии на относительно близком расстоянии холодных предметов с большой поверхностью.

Испарение, обеспечивающее в обычных условиях отведе­ние около 20% тепла, становится единственно возможным способом теплоотдачи, когда температура окружающей среды больше температуры тела. В последнем случае для отведения всего тепла необходимо испарение около 4,5 л воды. При ис­парении 1 г воды организм отдает 0,58 ккал (2,4 кДж). В обыч­ных условиях за сутки с поверхности тела и слизистых оболо­чек дыхательных путей испаряется 700— 1000 мл воды. На по­верхность тела вода доставляется благодаря потоотделению.

Теплоотдача конвекцией идет при наличии перемещения воздуха или жидкости, соприкасающихся с поверхностью тела. Даже при полной неподвижности атмосферного воздуха в его пограничном с кожей слое возникают конвекционные потоки за счет того, что нагретый телом воздух смещается вверх, а на его место поступает более холодный воздух. Скорость теплоотдачи конвекцией резко возрастает при наличии ветра.

Теплоотдача теплопроведением осуществляется при не­посредственном контакте неподвижных предметов с поверх­ностью тела. Теплопроводность воздушного слоя под одеждой и слоя одежды очень низкая, и таким путем отдается незначи­тельное количество тепла. Значение теплоотдачи теплопрове- дением возрастает при нахождении человека в воде, имеющей большую теплоемкость.

Рассмотренные пути теплоотдачи с поверхностей тела в окружающую среду называют наружным потоком тепла. Кроме него выделяют внутренний поток тепла — теплопе­редачу от внутренних органов и тканей к поверхности тела. Да­же в пределах головного мозга температура глубоко располо­женных слоев нервной ткани может быть на 0,5—1 °С выше, чем в поверхностных слоях. Теплоперенос к поверхности тела идет главным образом за счет конвекции, с током крови и в не­которой степени — путем теплопроводности.

13.2. Механизмы регуляции температуры тела

Функциональная система регуляции температурного го­меостаза. Оптимальный уровень температуры тела поддержи­вается функциональной системой терморегуляции. Эта систе­ма включает рецепторы, следящие за величиной температуры структур организма и окружающей среды, афферентные и эф­ферентные нейроны, а также нервные центры, регулирующие температурный гомеостаз, и органы-эффекторы, осуществля­ющие теплопродукцию и теплоотдачу (рис. 13.1).

Регулируемым параметром в системе терморегуляции яв­ляется температура внутренней среды и нервных центров ор­ганизма. При этом особенно устойчивой сохраняется темпера­тура крови крупных сосудов, сердца, печени спинного и голов­ного мозга (особенно гипоталамуса). Именно в этих структу­рах сосредоточено наибольшее количество терморецепторов.

Терморецепторы образованы свободными окончаниями безмиелиновых и миелиновых волокон. Терморецепторы под­разделяют на периферические, расположенные в коже, ске­летных мышцах и внутренних органах (сосудах, сердце, желуд­ке, почках, дыхательных путях), и центральные, расположен­ные в гипоталамусе, спинном и среднем мозге, ретикулярной формации и коре мозга. В центральной нервной системе роль рецепторов выполняют нейроны, имеющие высокую чувстви­тельность к изменениям температуры.

->
	Тепло­
	продук­
	ция
	Тепло­
	отдача:
	излуче­
	нием,
	испаре­
	нием,
>	конвек­
	цией,
	кондук-
	цией

Сократительный термогенез: терморегуляторный тонус, мышечная дрожь, произвольные движения Несократитепьный термогенез: тканевый метаболизм, активный транспорт, окисление бурого жира Поведенческие реакции: одежда, жилище, пища, движение Влияние на теплоотдачу путем изменения: интенсивности кровотока а коже и органах, потоотделения, вентиляции легких, тонуса гладких мышц кожи (кожного рельефа, положения волос)		/■\
Тем­		Тер-
пера­		мо-
тура		ре-
36-	>	цеп-
37°С		торы
ядра
тела	->
\ J		ч J

ЦНС

Гипота­ламус

Эндо- и экзопирогены ^ Холод ^Терморецепторы кожи^—Тепло

Рис. 13.1. Схема функциональной системы, регулирующей температурный гомеостаз организма

Особенно хорошо изучены кожные терморецепторы. Их больше все­го на коже головы и шеи. В среднем на 1 мм² приходится 1 рецептор. При температуре комфорта лишь часть терморецепторов проявляет актив­ность. Их подразделяют на холоновые и тепловые.

Холодовые рецепторы залегают на глубине около 0,2 мм от поверх­ности кожи. Их больше, чем тепловых. Самые активные из них начинают генерировать импульсы уже при температуре кожи 40—35 °С, частота импульсов нарастает по мере снижения температуры кожи.

Тепловые рецепторы кожи залегают на глубине 0,3 мм. Частота им­пульсов линейно нарастает при возрастании температуры кожи от 20 до 50 °С. Кожные терморецепторы позволяют отслеживать изменения тем­пературы окружающей среды и обеспечивают терморегуляцию по возму­щению. Импульсы от терморецепторов кожи по афферентным волокнам передаются в спинной мозг. Там переключаются на вторые афферентные

нейроны, доставляющие импульсы в таламус, после переключения в ко­тором информация поступает в соматосенсорную область коры, лимби- ческие структуры и гипоталамус.

Центры терморегуляции. Представляют собой совокуп­ность нейронных групп, регулирующих температуру и тепло­содержание тела. Важнейшим отделом центров терморегуля­ции являются нейронные группы гипоталамуса. Если повреж­дены отделы мозга, расположенные выше гипоталамуса, то го­мойотермия организма сохраняется. При повреждении отделов мозга, расположенных ниже гипоталамуса, поддержа­ние постоянства температуры тела становится невозможным.

Гипоталамические ядра, регулирующие теплопродукцию, располо­жены в заднем отделе гипоталамуса. Их активация импульсами от холо- довых рецепторов сопровождается увеличением теплопродукции. Появ­ляется мышечная дрожь, активируется окисление жиров и углеводов, увеличивается температура тела. Нейроны некоторых из этих ядер имеют высокую чувствительность к изменениям температуры: реагируют на из­менение в сотые доли градуса. Такие нейроны имеются, в частности, в ги- поталамическом ядре, регулирующем мышечную дрожь. Даже при мини­мальном охлаждении этого ядра оно через связи с моторными центрами продолговатого и спинного мозга вызывает появление мышечной дрожи.

При повреждениях заднего гипоталамуса у животных они становятся неустойчивыми к переохлаждению, так как не про­исходит возрастания теплопродукции. Если же поврежден пе­редний гипоталамус, то организм легко перегревается из-за нарушения регуляции теплоотдачи.

Центры регуляции теплоотдачи локализованы в ядрах переднего и медиального гипоталамуса. При раздражении ядер преоптической облас­ти (паравентрикулярного и супраоптического) происходит расширение сосудов кожи, увеличивается потоотделение, учащается дыхание. Все эти реакции приводят к возрастанию теплоотдачи организма.

Одной из важнейших функций терморегуляторных центров гипоталамуса является формирование установочной точки температурного гомеостаза. Установочной точкой в киберне­тике называют тот уровень регулируемого параметра, на удер­жание которого направлено функционирование системы- Установочной точкой температурного гомеостаза яв­ляется уровень температуры сердцевины тела, на поддержа­ние которого направлено функционирование системы термо­регуляции. В обычных условиях установочная точка терморе­гуляции организма находится в пределах 35,5—37 °С, изменя­ясь на 1 — 1,5 °С в зависимости от времени суток. Однако при изменении содержания в крови и межклеточной жидкости ги­поталамуса ряда нейромедиаторов или появлении веществ- пирогенов установочная точка терморегуляции может значи­тельно изменяться.

Терморегуляторные центры коры и лимбической системы обеспечивают возникновение теплоощущения (тепло, холод, температурный комфорт или дискомфорт). Благодаря этим центрам также формируются поведенческие реакции, направ­ленные на устранение возможности нарушения температурно­го гомеостаза и устранение возникшего перегревания или охлаждения. Спинной мозг участвует в механизмах терморегу­ляции, обеспечивая передачу импульсов к скелетным мышцам и активацию нейронов вегетативной нервной системы. В част­ности, увеличение теплопродукции запускается в значитель­ной степени за счет активации симпатических нейронов.

Регуляция теплопродукции и теплоотдачи. Механизмы терморегуляции обеспечивают поддержание относительного постоянства температуры тела и ее изменения в соответствии с биологическими ритмами и реакциями организма на дей­ствие различных факторов. Температура тела может удержи­ваться постоянной только при условии равенства величин теп­лопродукции и теплоотдачи. Таким образом, регуляция темпе­ратуры и теплосодержания организма сводится к регуляции баланса теплообразования и теплоотдачи. Когда теплопродук­ция превышает теплоотдачу, развивается гипертермия. Ги­пертермией называют повышение температуры тела выше 37—37,5 °С. Например, при интенсивной мышечной работе образование тепла усиливается настолько, что механизмы теплоотдачи не справляются с его отведением и температура тела может достигать 41 °С и более. Гипертермия может быть вызвана и внешними причинами: высокой температурой окру­жающей среды (особенно при сочетании с высокой влажнос­тью), интенсивной инсоляцией и т.д. Такая гипертермия пере­носится труднее, чем вызванная физической нагрузкой. Чело­век лишь на короткое время может выдержать перегрев тела До 43 °С. При 42 °С выживание длительнее. Но даже при гипертермии на уровне 40—41 °С, если она держится длитель­но, возникает опасность повреждений (тепловой удар).

Превышение теплоотдачи над теплопродукцией ведет к развитию гипотермии. Гипотермией называют снижение температуры сердцевины тела ниже 35 °С. Если снижение тем­пературы тела происходит за счет усиления охлаждающего вли­яния внешней среды, то организм увеличивает теплопродук­цию, противодействуя нарушению баланса между теплоотда­чей и теплопродукцией. Но если нарастание теплообразования недостаточно и температура тела продолжает падать до 32- 33 °С, то теплопродукция также начинает снижаться. В этих условиях с достаточной надежностью можно судить о темпера­туре сердцевины тела по показателю ректальной температуры. При температуре тела около 31 °С наступает потеря сознания.

Механизмы терморегуляции вызывают увеличение теплопродукции в тех случаях, когда температура сердцевины тела становится ниже устано­вочной точки (эталонного уровня). Эфферентные влияния от гипотала­муса и коры мозга на процессы теплопродукции реализуются через сома­тические нервные волокна, регулирующие тонус, дрожательную актив­ность и произвольные движения мышц, а также через повышение тонуса симпатической нервной системы. Наряду с активацией симпатических постганглионарных волокон происходит увеличение выброса в кровь ад­реналина и норадреналина из мозгового слоя надпочечников. Под их вли­янием активируются Р-адренорецепторы и усиливается окисление буро­го жира, а также жиров и углеводов в мышцах и внутренних органах. При длительном воздействии холода в активации обменных процессов и уве­личении теплопродукции важная роль принадлежит усилению продукции гормонов щитовидной железы и их действию на ткани. Эти гормоны спо­собствуют разобщению окисления с образованием АТФ. При этом обра­зуется меньше АТФ, но ускоряется образование тепла.

Регуляция теплоотдачи обеспечивается терморегулятор- ными механизмами за счет использования эффекторных орга­нов, принадлежащих к различным физиологическим системам. Теплоотдача идет за счет известных физических процессов: из­лучения, испарения, конвекции и теплопроведения. А интен­сивность этих процессов регулируется через физиологические механизмы: кровообращения, потоотделения, дыхания, тонус гладких мышц кожи, изменяющих кожный рельеф.

Кровообращение вовлекается в регуляцию теплоотдачи через терморегуляторные центры переднего гипоталамуса, ко­торые влияют на состояние сосудодвигательного центра про­долговатого мозга и тонус вегетативных волокон, иннервирую- щих сосуды. При этом происходят изменения кровотока, его интенсивности и распределения между отдельными органами, тканями, поверхностями. Например, при возрастании темпе­ратуры сердцевины тела (регуляция по отклонению) или при активации тепловых рецепторов кожи в результате возраста­ния температуры воздуха (регуляция по возмущению) проис­ходит перераспределение кровотока между ядром и поверх­ностью тела. Увеличивается кожный кровоток из-за расшире­ния мелких сосудов кожи и артериовенозных анастомозов. Ин­тенсивность кровотока в некоторых участках кожи (особенно в пальцах рук) может возрастать в десятки раз. С притекающей кровью к коже приносится тепло от ядра тела, температура ко­жи возрастает и это обеспечивает увеличение теплоотдачи во внешнюю среду. Теплоотдача увеличивается как за счет излу­чения, так и за счет испарения, конвекции и теплопроведения.

В условиях жары расширению сосудов кожи способствует также увеличение продукции брадикинина потовыми железа­ми. За счет паракринного механизма брадикинин вызывает ло­кальное расширение сосудов.

При действии холода сосуды кожи сужаются. Это происхо­дит за счет активации симпатических центров и увеличения частоты импульсов по симпатическим волокнам, вызывающим сокращение гладкомышечного слоя сосудов.

Потоотделение усиливается при необходимости возрас­тания теплоотдачи. В условиях температурного комфорта идет увлажнение кожи за счет неощутимого потоотделения и диф­фузии жидкости через кожные покровы. Эта жидкость испаря­ется, не образуя видимых капель влаги. Кожа в этих условиях на ощупь обычно приятно суха, что свидетельствует о ее незна­чительном увлажнении. Таким образом за сутки испаряется около 400 мл воды. При перегревании тела появляется про- фузное потоотделение, при котором становятся видимыми вы­ступающие капли пота.

Профузное потоотделение может достигать большой интенсивности — До 10 л в сутки. В таких случаях создается угроза обезвоживания организма, происходит снижение объема и увеличение вязкости циркулирующей крови, ^а также избыточное удаление из организма минеральных ионов. Для сохра­нения работоспособности организма в этих условиях требуется обильное пи­тье в сочетании с приемом солевых растворов или специальное питание.

Активация выделения пота происходит через передачу к потовым же­лезам импульсов по симпатическим волокнам, выделяющим в своих окончаниях ацетилхолин. Эти волокна отличаются от подавляющего большинства других симпатических волокон, передающих свое влияние на эффекторы через медиатор норадреналин.

Дыхательная система также вовлекается терморегуля- торными центрами в регуляцию теплоотдачи организма. В усло­виях повышения температуры тела происходит учащение ды­хания и это приводит к дополнительному отведению тепла за счет испарения воды с поверхности дыхательных путей. Даже в комфортной климатической обстановке с поверхности дыха­тельных путей и легких за сутки испаряется около 500 мл воды и отводится около 10% тепла, образующегося в организме.

Увеличение тонуса гладкомышечных волокон кожи происходит при охлаждении организма. Сокращение этих во­локон вызывается импульсацией по симпатическим нервным волокнам. Сокращение кожных мышц приводит к изменению положения волос и созданию неравномерности кожного рель­ефа ("гусиной кожи"). Это увеличивает прослойку малопод­вижного воздуха между поверхностью кожи и атмосферой и способствует уменьшению теплоотдачи конвекцией и тепло- проведением.

Поведенческие реакции для человека являются основой для поддержания температурного гомеостаза и регуляции теп­лоотдачи в условиях жаркой и чрезмерно холодной погоды. Обычная одежда уменьшает теплоотдачу приблизительно в 2 раза. Одежда арктического типа снижает теплоотдачу от те­ла в 5—6 раз. Благодаря применению соответствующей одеж­ды, постройке жилища и специальных мероприятий человек приспособился к жизни даже в условиях Крайнего Севера и жарких пустынь. Но и в условиях умеренных широт правильное прогнозирование поведения и использование соответствующей одежды необходимы для обеспечения температурного гомеоста­за организма, предотвращения простуды или перегрева.

Лихорадка. Лихорадка — защитно-приспособительная ре­акция организма на действие некоторых раздражителей и пато­генных факторов, характеризующаяся повышением температу­ры тела и уровня установочной точки температурного гомеоста­за. Лихорадка является частным случаем гипертермии. Однако при лихорадке активность механизмов терморегуляции направ­лена на создание повышенной температуры сердцевины тела, а при развитии обычной гипертермии механизмы терморегуляции препятствуют повышению температуры тела.

Ключевым моментом в механизмах запуска лихорадочной реакции организма является повышение уровня установочной точки (set point) температурного гомеостаза. Это происходит из-за изменения свойств термочувствительных нейронов гипо­таламуса под влиянием действия на них ряда веществ — пиро- генов. Различают экзопирогены, попадающие в организм из­вне (например, ряд полисахаридов и белков из оболочек бо­лезнетворных бактерий), и эндопирогены — биологически ак­тивные вещества, продуцируемые в организме лейкоцитами и тканевыми макрофагами при их встрече с болезнетворными микробами и экзопирогенами, а также тканями организма при их повреждениях и разрушении.

Лейкоциты и тканевые макрофаги синтезируют вещества, называе­мые интерлейкинами и влияющие на гипоталамические нейроны. В ре­зультате происходит изменение установочной точки терморегуляии. В этом влиянии особенно важна роль интерлейкина-1 и интерлейкина-6, а также фактора некроза опухоли. Они действуют на гипоталамические нейроны как непосредственно, так и через стимуляцию образования дру­гих веществ эндопирогенов. В частности, под влиянием интерлейкинов происходит образование производных арахидоновой кислоты: проста- гландина Е, тромбоксана и простациклина, а также полипептидов, моду­лирующих передачу возбуждения в центральных синапсах. Все эти эндо­пирогены воздействуют на нейроны гипоталамуса и изменяют их чувст­вительность к температуре таким образом, что эти нейроны воспринима­ют обычную нормальную температуру как пониженную и вызывают запуск механизмов, увеличивающих теплопродукцию и снижающих теп­лоотдачу. Лишь при повышении температуры тела до нового, более вы­сокого уровня восстанавливается баланс между теплопродукцией и теп­лоотдачей.

Учет выше описанной перестройки механизмов терморегу­ляции на поддержание более высокого уровня установочной точки температурного гомеостаза позволяет понять причину появления ряда симптомов лихорадки. В частности, в период развития лихорадочной реакции появляется в ряде случаев сильно выраженная мышечная дрожь — это признак включе­ния механизма терморегуляторного термогенеза. В это же время на фоне возрастающей температуры тела происходит снижение теплоотдачи. О таком снижении можно судить по су­жению сосудов кожи (за исключением лицевой области, осо­бенно лба). Руки и ноги могут стать холодными, человек при­нимает позу, снижающую теплоотдачу, ощущает озноб, хочет теплее одеться или укрыться. Лишь когда температура тела достигает новой установочной точки на более высоком уровне, описанные симптомы исчезают. Прекращается озноб, прояв­ляется потоотделение, больной может раскрыться. Если же симптомы усиления лихорадки продолжают сохраняться на фоне подъема температуры до 38,5—39 °С, то становится по­нятным, что нарастание температуры будет продолжаться и далее до опасного уровня и необходимо принимать меры, обес­печивающие ограничение лихорадки.

При относительно небольшом кратковременном повыше­нии температуры (около 38,5 °С) в ряде случаев подавление лихорадочной реакции нецелесообразно. При такой темпера­туре активируются механизмы иммунитета, происходит стиму­ляция бактерицидной активности лейкоцитов, увеличение вы­работки интерферона и стимуляция других механизмов защи­ты организма.

Возрастные особенности терморегуляции. Развитие ин­тенсивности проявления и совершенствование терморегуля- торных реакций у человека заканчивается в 17-летнем возрас­те. У новорожденных относительно хорошо развиты центры, регулирующие теплопродукцию, и недостаточно — регулирую­щие теплоотдачу. У детей первого года жизни отмечается по­вышенная теплоотдача и поток тепла от ядра тела к поверхнос­ти кожи. Это происходит из-за высокого уровня кожного кро­вотока, тонкой жировой прослойки между внутренними орга­нами и поверхностью кожи, а также из-за большого (в 3 раза) отношения площади поверхности тела к его массе. Поэтому новорожденный ребенок легко переохлаждается. Но особенно легко он перегревается, так как механизмы теплоотдачи еще не созрели.

Контрольные вопросы и задания

1. Охарактеризуйте теплокровные и холоднокровные орга­низмы, оболочку и ядро тела.

2. Каковы топография кожной температуры и ее зависимость от температуры окружающей среды?

3. Что такое температура ядра тела, каково ее измерение и нормативы? В чем заключается влияние биологических ритмов?

4. Каковы методы измерения температуры тела?

5. Что такое зона температурного комфорта? Какова ее связь с величиной теплопродукции организма?

6. Каковы источники и механизмы теплопродукции организма?

7. Что такое термогенез, в чем заключаются его подразделе­ния и проявления?

8. За счет каких физических процессов осуществляется тепло­отдача?

9. Что такое внутренний и наружный поток тепла? Какова зависимость теплоотдачи от факторов среды ?

10. Что такое функциональная система терморегуляции орга­низма? Охарактеризуйте ее составляющие.

11. Охарактеризуйте центры терморегуляции.

12. Охарактеризуйте установочную точку температурного го­меостаза. В чем заключается практическая значимость учета ее на­личия и изменений?

13. Охарактеризуйте гипертермию и гипотермию. Каковы условия их возникновения?

14. Как происходит регуляция теплоотдачи?

15. Охарактеризуйте лихорадку и механизм ее развития.

16. В чем заключаются возрастные особенности терморегуляции?

Ситуационные задачи

1. Есть две климатические камеры. В первой температура воздуха 43 °С, температура поверхности стен — 43 °С, влажность воздуха — 100%; во второй — температура воздуха — 45 °С, стен — 43 °С, влаж­ность — 60%. При помещении в какую камеру у испытуемого раньше ра­зовьется гипертермия?

2. Имеются два водных бассейна для приема ванн с температурой во­ды 26 °С. В первом из них вода проточная, во втором — неподвижная. В каком бассейне легче получить переохлаждение, если человек будет находиться в неподвижном состоянии?

3. Испытуемый человек теряет за счет испарения 42 г воды в час, его энергетические затраты составляют 105 ккал/ч. Какой процент тепла у этого человека отводится из организма за счет испарения?

4. Первый пациент пришел к врачу заранее и в течение 1 чждалпри- ^ема, второй пришел прямо на прием с улицы, где 27 °С мороза. Одинако­во ли у них соотношение масс ядра и оболочки? Надо ли это учитывать "РН термометрии?

5. У больного подмышечная температура — 38,8 °С, однако он про­сит еще одно одеяло, у него мышечная дрожь, ощущение холода. Почему? %Дет ли у него дальнейшее повышение температуры?