Температура тіла багатьох тварин змінюється в залежності від температури навколишнього середовища. Такі тварини називаються пойкілотермних, т. е. тваринами з непостійною температурою тіла. Їх активність істотно залежить від температури навколишнього середовища, тому що остання визначає швидкість біохімічних реакцій, що протікають в організмі (їх швидкість зростає в 2-3 рази при підвищенні температури на кожні 10 градусів).
Температура тіла людини та вищих тварин підтримується на постійному рівні, незважаючи на значні коливання температури навколишнього середовища. Такі тварини з постійною температурою тіла називаються гомойотермних. Гомойотермних організми, маючи постійну температуру тіла, ведуть активний спосіб життя при значних коливаннях температури зовнішнього середовища. Деякі гомойотермних тварин можуть на якийсь час вимикати терморегуляцію і ставати пойкілотермних.
Изотерм - сталість температури тіла - має для організму велике значення, тому що вона, по-перше, забезпечує незалежність обмінних процесів в тканинах і органах від коливань температури навколишнього середовища, по-друге, забезпечує температурні умови для оптимальної активності ферментів.
Температура окремих ділянок тіла людини різна, що пов'язано з неоднаковими умовами теплопродукції і віддачі тепла. У стані спокою і помірного фізичного навантаження найбільша теплопродукція і найменша тепловіддача відбувається у внутрішніх органах, тому їх температура висока (найвища в печінці-37 ,8-38 ° С). Від внутрішніх органів тепло переноситься кров'ю до поверхні тіла, де теплопродукція невелика, але висока тепловіддача, тому температура шкірних покривів не висока. Найбільш низька температура шкіри у людини наголошується в області кистей і стоп, значно вище вона в пахвовій западині, де вона зазвичай вимірюється (температуру можна вимірювати в порожнині рота, в паховій складці, в прямій кишці). У нормальних умовах у здорової людини температура в пахвовій западині дорівнює 36,5-36,9 ° С. Протягом доби температура тіла людини коливається: мінімальна в 3-4 години, максимальна - в 16-18 годин.
Здатність гомойотермних тварин підтримувати температуру тіла на постійному рівні забезпечується двома взаємопов'язаними процесами - теплоутворення і тепловіддачі, рівність яких забезпечує изотермия організму.
Процеси, пов'язані з утворенням тепла в організмі, об'єднують поняттям хімічна терморегуляція, а процеси, що забезпечують віддачу тепла - фізична терморегуляція.
Хімічна терморегуляція. Хімічна терморегуляція забезпечує певний рівень теплопродукції, необхідний для нормального здійснення ферментативних процесів у тканинах. Освіта тепла в організмі відбувається внаслідок безперервно відбуваються екзотермічних реакцій, які протікають у всіх органах і тканинах, але з різною інтенсивністю. Найбільш інтенсивне утворення тепла відбувається в м'язах. Якщо навіть людина лежить нерухомо, але з напруженою мускулатурою, то теплоутворення підвищується на 10%. Незначна рухова активність призводить до підвищення теплоутворення на 50-80%, а важка м'язова робота - на 400-500%.
В умовах холоду теплоутворення в м'язах різко зростає. Це обумовлено тим, що охолодження поверхні тіла призводить до рефлекторного безладного скорочення м'язів - м'язової тремтіння.
У процесах теплоутворення, крім м'язів, значну роль грають печінку і нирки. При охолодженні тіла теплопродукція в печінці зростає.
Фізична терморегуляція. Фізична терморегуляція здійснюється шляхом зміни віддачі тепла організмом.
Тепловіддача здійснюється наступними шляхами:
• випромінюванням (радіацією);
• проведенням (кондукція);
• конвекцією;
• випаровуванням.
Тепловипромінювання (радіація) забезпечує віддачу тепла організмом навколишньому його середовищі за допомогою інфрачервоного випромінювання з поверхні тіла. Шляхом радіації організм віддає велику частину тепла. У стані спокою і в умовах температурного комфорту за рахунок радіації виділяється понад 60% тепла, що утворюється в організмі.
Теплопроведение відбувається при контакті з предметами, температура яких нижча за температуру тіла. Шляхом теплопроведения організмом втрачається близько 3% тепла.
Конвекція забезпечує віддачу тепла прилеглому до тіла повітрю або рідини. У процесі конвекції тепло несеться від поверхні коки потоком повітря або рідини. Шляхом конвекції організмом віддається близько 15% тепла.
Віддача тепла організмом здійснюється також шляхом випаровування води з поверхні шкіри і зі слизових оболонок дихальних шляхів у процесі дихання. Випаровування води з поверхні тіла відбувається при виділенні поту. Навіть в умовах температурного комфорту і при відсутності видимого потовиділення через шкіру випаровується до 0,5 л води на добу. Випаровування 1 л поту у людини може знизити температуру тіла на 10 ° С. Шляхом випаровування з організму видаляється близько 20% тепла. При температурі навколишнього середовища, яка дорівнює або вища за температуру тіла людини, коли інші способи віддачі тепла різко зменшуються, випаровування води стає головним способом віддачі тепла. Віддача тепла випаровуванням зменшується при збільшенні вологості повітря н повністю припиняється при 100% відносній вологості.
Регуляція сталості температури тіла. Температура тіла є константою організму, що визначає сталість швидкості біохімічних реакцій-одного з найважливіших умов життєдіяльності організму. Підтримка сталості температури тіла здійснюється за принципом саморегуляції, шляхом формування функціональної системи терморегуляції. Системоутворюючим фактором (константою) цієї функціональної системи є температура крові у правому передсерді (37 "С). Рефлекторні зміни процесів терморегуляції відбуваються при подразненні теплових і холодових рецепторів, розташованих в шкірних покривах, слизових оболонках дихальних шляхів, у внутрішніх органах, в судинах, в різних відділах ЦНС (гіпоталамусі, ретикулярної формації, довгастому й спинному мозку, рухової корі та ін.) Особливо велика кількість центральних терморецепторів, які реагують на зміну температури крові, знаходиться в гіпоталамусі.
У гіпоталамусі розташовані групи ядер, складових центр терморегуляції, що складається, в свою чергу, з центру теплоутворення і центру тепловіддачі. Центр теплоутворення розташований в каудальної частини гіпоталамуса. При руйнуванні цієї ділянки мозку у тварини порушуються механізми теплоутворення і така тварина стає нездатним підтримувати температуру тіла при зниженні температури навколишнього середовища, і розвивається гіпотермія. Центр тепловіддачі розташований в передньому гіпоталамусі (між передньою комиссуро і зоровим перекрестом). При руйнуванні цієї області тварина також втрачає здатність підтримувати ізотерми, при цьому здатність переносити низькі температури в нього зберігається.
Крім гіпоталамуса на процеси терморегуляції впливають і інші структури ЦНС: центри спинного мозку, смугасте тіло, ретикулярна формація стовбура мозку, кора великих півкуль головного мозку. З цих структур гіпоталамус, ретикулярна формація та осциляторних центри спинного мозку відіграють провідну роль у рефлекторної регуляції температури тіла. Наприклад, при зниженні температури навколишнього середовища збудження від холодових рецепторів надходить по аферентні нервах у центри теплопродукції гіпоталамуса і осциляторних центри спинного мозку. Звідси збудження йде по рухових нервах до м'язів, збільшуючи їх тонус, а потім викликає м'язову тремтіння, що призводить до значного збільшення теплоутворення. За вегетативним нервах збудження надходить до судин (особливо шкірних покривів) і викликає зменшення їх просвіту. У результаті цього поверхневі шари шкіри отримують менше теплої крові і, отже, віддають менше тепла.
У терморегуляції беруть участь і гуморальні фактори, перш за все, гормони щитовидної залози (тироксин та ін) і надниркових залоз (адреналін та ін.) При зниженні температури зовнішнього середовища кількість тироксину та адреналіну в крові зростає. Ці гормони разом з симпатичними нервовими впливами підсилюють окисні процеси, збільшуючи тим самим кількість тепла, що утворюється в організмі. Адреналін, крім того, звужує периферичні судини, що призводить до подальшого зниження тепловіддачі.
Таким чином, при зниженні температури навколишнього середовища включаються нервово-гуморальні механізми, які призводять до значного посилення теплоутворення і зменшення тепловіддачі, в результаті чого температура тіла в цих умовах залишається постійною.
При підвищенні температури навколишнього середовища, розглянуті вище процеси, мають протилежний характер.
Якщо людина тривалий час перебуває в умовах значно вищою або нижчою температури навколишнього середовища, то регуляторні механізми, за допомогою яких в звичайних умовах підтримується изотермия, можуть виявитися недостатніми. Якщо не вжити поведінкові способи регуляції температури, спрямовані на охолодження або зігрівання організму, то може настати перегрівання - гіпертермія - або переохолодження - гіпотермія.
Гіпертермія - стан, при якому температура тіла підвищується вище 37 ° С. Вона виникає при тривалій дії високої температури навколишнього середовища, особливо при високій вологості повітря. Різка гіпертермія, при якій температура тіла досягає 40-41 ° С супроводжується важким загальним станом організму і носить назву теплового удару.
Гіпертермія може наступити під впливом деяких ендогенних факторів, що підсилюють процеси теплоутворення (тироксин, жирні кислоти, тощо), а також під впливом мікроорганізмів, так як гіпоталамічні центри терморегуляції володіють високою чутливістю до бактеріальних токсинів.
Гіпотермія - стан, при якому температура тіла знижується нижче 35 С. Найшвидше гіпотермія настає при зануренні в холодну воду. При цьому спочатку спостерігається збудження симпатичного відділу вегетативної нервової системи і рефлекторно обмежується тепловіддача і посилюється теплопродукція, особливо за рахунок м'язової тремтіння. Але через деякий час температура тіла все-таки починає падати, при цьому спостерігається стан, подібний до наркозу: зникнення чутливості, ослаблення рефлекторних реакцій, зниження збудливості нервових центрів, різке зниження інтенсивності обміну речовин, уповільнення дихання, уражень серцевої діяльності, зниження артеріального тиску.
В даний час штучна гіпотермія з охолодженням тіла до 24-28 З знаходить застосування в хірургії при операціях на серці і ЦНС. Гіпотермія значно знижує обмін речовин головного мозку і, отже, зменшує потреба його в кисні. Тому мозок в таких умовах здатний переносити більш тривалий знекровлення (замість 3-5 хв при нормальній температурі до 15-20 хв при 25-28 С), а це значить, що при гіпотермії організм може легше переносити тимчасове вимкнення серцевої діяльності і зупинку дихання.
Для виключення пристосувальних реакцій, спрямованих на підтримку температури тіла, при штучній гіпотермії застосовують препарати, що вимикають передачу імпульсів в симпатичному відділі вегетативної нервової системи (гангліоплегічною препарати) і припиняють передачу збудження з нервів на скелетні м'язи (міорелаксанти). Гіпотермію припиняють шляхом швидкого зігрівання тіла.
Кінець форми
Література:
Коробков А.В., Чеснокова С.А. Атлас з нормальної фізіології .- М.: Медицина, 1986.
Основи фізіології людини / Під ред.Б.І.Ткаченко .- Санкт Петербург: Міжнародний фонд історії науки, 1994.
Практикум з нормальної фізіології / За ред. Н. А. Агаджаняна і А. В. Коробкова .- М.: Вища школа, 1983.
Судаков К. В. Функціональні системи організму. - М.: Медицина, 1987.
Фізіологія людини / За ред. Г. І. Косицького - М.: Медицина, 1985.
Фізіологія людини / За ред. В.М. Покровського, Г.Ф. Коротько .- М.: Медицина, 1997.
Шмідт Р., Тевс Г. Фізіологія людини: Пер. з англ. - М.: Світ, 1996.