 |
Предисловие. Клинические аспекты физиологии терморегуляции
|
|
|
|
ПРЕДИСЛОВИЕ
Повышение температуры тела – один из наиболее частых симптомов детских болезней, в большинстве случаев свидетельствующий о наличии у ребенка лихорадки. Вызывая обеспокоенность родителей, повышение температуры тела является основной причиной обращений в СМП и к участковым педиатрам.
Материалы, изложенные в учебном пособии, основаны на результатах современных исследований, представленных в литературе и открытого сравнительного клинического ретроспективно-проспективного исследования, проведенного на базе МУ ССМП им. В. Ф. Капиноса г. Екатеринбурга, стационара МУ Городская детская больница №16 г. Екатеринбурга в 2006-2008 гг.
Исследование инициировано медицинским руководством МУ ССМП им. В. Ф. Капиноса г. Екатеринбурга и проведено при научном руководстве кафедры детских инфекционных болезней и клинической иммунологии ГОУ ВПО УГМА Росздрава.
Согласно разработанному дизайну исследования, для анализа были отобраны 1660 карт вызовов педиатрического отделения СМП (ретроспективный этап), осмотрены 470 пациентов от первых месяцев жизни до 14 лет (проспективный этап).
Анализ ретроспективных данных показал, что основной причиной вызова СМП к детям является повышение температуры тела (по внутренней классификации – повод 32). На его долю приходится более 40% вызовов педиатрических бригад или 7% всех вызовов СМП в г. Екатеринбурге.
Как и в целом по России, в условиях СМП г. Екатеринбурга сложилась традиционная система оказания помощи детям с лихорадкой, имеющая ряд недостатков, касающихся классификации и использования терминологии состояний с повышением температуры тела, оценки тяжести состояния детей и обоснованности назначения жаропонижающей терапии.
|
|
|
Результаты клинического исследования могут быть экстраполированы на амбулаторно-поликлинический и стационарный этап оказания антипиретической помощи детям, а выводы могут оказаться полезными при общении с родителями или лицами, осуществляющими уход за детьми с повышением температуры тела.
Результаты исследования многократно опубликованы, в том числе, в рецензируемых ВАК изданиях и обсуждены на конференциях различного уровня. Они внедрены в практику педиатрических бригад МУ ССМП им. В. Ф. Капиноса г. Екатеринбурга и в процесс преподавания раздела " Неотложные состояния у детей с инфекционными заболеваниями" на кафедре детских инфекционных болезней и клинической иммунологии ГОУ ВПО УГМА Росздрава. Данное учебное пособие – это первая попытка авторов изложить результаты исследования целиком, дополненная обзором современной медицинской литературы и личным опытом оказания помощи детям с повышением температуры тела.
Авторы благодарны Бушуеву Александру Васильевичу, заместителю главного врача по лечебной работе МУ ССМП г. Екатеринбурга за помощь в подготовке и проведении исследования, внедрении его результатов в практику бригад скорой помощи.
Все замечания и предложения по улучшению содержания учебного пособия будут с благодарностью приняты авторами.
КЛИНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФИЗИОЛОГИИ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИИ
Температура тела – одна из пластичных констант, поддержание которой является важным условием нормальной жизнедеятельности организма [2, 35].
С точки зрения термодинамики, организм человека относится к открытым системам, так как для своего существования он непрерывно обменивается с внешней средой веществами и энергией. Температура тканей определяется соотношением скорости метаболической теплопродукции их клеточных структур и скорости рассеивания образующейся теплоты в окружающую среду [2, 7, 26, 35].
|
|
|
Для поддержания температуры тела на постоянном уровне необходимо достижение устойчивого температурного равновесия: теплопродукция должна равняться теплоотдаче. Теплообмен между организмом и внешней средой является неотъемлемым условием существования, а поддержание температуры тела в оптимальных пределах – основа стабильности биохимических реакций в организме [2, 35].
Термодинамическая устойчивость организма человека обеспечивается эндотермией – внутренним регулируемым теплообразованием, в основе которого лежит изменчивость физиологических процессов, зависящих от циркадного ритма, физической активности, приема пищи и других факторов [2, 35, 54].
С точки зрения физиологии терморегуляции человек относится к организмам-регуляторам, способным поддерживать температуру тела на определенном уровне с суточными колебаниями не превышающими 2º С (гомойотермия), но на определенных этапах онтогенеза (период новорожденности) человек гетеротермен.
Для поддержания температуры тела гомойотермные организмы, обладают свойствами, которые Макс Рубнер назвал физической и химической терморегуляцией [35].
Под химической терморегуляцией понимают возможность изменения теплопродукции за счет усиления или ослабления экзотермических реакций окисления субстратов. Химическая терморегуляция определяется в основном деятельностью мышц (сократительный термогенез) и усилением метаболизма в других тканях и органах (несократительный термогенез).
Сократительный термогенез – терморегуляционный тонус и дрожь.
Терморегуляционный тонус протекает на уровне отдельных двигательных единиц по типу низкочастотного зубчатого тетануса, близкого к режиму одиночных сокращений (частота сокращений 4-16 в секунду). Терморегуляционный тонус возникает не во всех мышцах. Вовлекаются мышцы шеи, туловища и сгибатели конечностей, что и определяет позу, уменьшающую поверхность диссипации (сворачивание в клубок, поза «эмбриона»).
Холодовая дрожь характеризуется периодической залповой активностью высокопороговых двигательных единиц на фоне имеющегося терморегуляторного тонуса.
|
|
|
Низкочастотные разряды двигательных единиц во время терморегуляторного тонуса и дрожи являются крайне неэкономичными в смысле расхода энергии и тем самым дают большое высвобождение теплоты.
Несократительный термогенез, в первую очередь, обеспечивается бурой жировой тканью, расположенной преимущественно вокруг шеи и между лопатками. В такой ткани скорость окисления жирных кислот возрастает в 20 раз (по сравнению с белым жиром), при этом идет свободное холостое окисление (при отсутствии синтеза и распада АТФ) с единственной целью – получение теплоты [2, 3, 35, 54].
Под физической терморегуляцией понимают комплекс реакций, лимитирующих теплоотдачу. В стационарных условиях покоя, характеризующихся постоянством средней температуры тела, интенсивность метаболизма должна быть равна скорости переноса тепла от внутренней области тела (ядра) к поверхностному слою – внутренний поток тепла, и скорости переноса тепла от поверхности тела в окружающее пространство – наружный поток тепла. Регуляция теплопереноса осуществляется главным образом за счет изменения интенсивности кровотока, обеспечиваемого сосудистым тонусом.
Физиологически целесообразно выделение в гомойотермном организме " ядра" – внутренние структуры с устойчивой температурой, и окружающих его термоизолирующих тканей – " оболочки". Условно можно говорить о " гомойотермном" ядре и " пойкилотермной" оболочке. Когда речь идет о температуре тела гомойотермного организма, имеется в виду температура " ядра". В различных частях тела температура различна и определяется расположением органа, степенью его кровоснабжения, функциональной активностью, а также температурой внешней среды. Топографические различия между температурой центральных областей тела и ее периферией достигают 0, 5-11º С. В каждом органе или части тела можно определить направление температурного градиента. Например, температура коры головного мозга в среднем ниже на 1º С, чем в стволе мозга (поперечный градиент). В конечностях существуют продольный (осевой) и радиальный температурный градиенты [2, 26, 35].
|
|
|
Внутренний поток тепла осуществляется посредством двух механизмов: конвекции и проведения. Конвекция обеспечивается циркуляцией крови и является основным механизмом внутреннего теплопереноса. Кровь обладает высокой теплопроводностью и хорошо подходит для поддержания теплового баланса.
Компонентами наружного потока тепла являются: проведение, конвекция, излучение и испарение [2, 3, 26, 35, 54].
Теплоперенос проведением происходит при соприкосновении тела с плотным субстратом, температурой и теплопроводностью которого будет определяться величина потери тепла.
Интенсивность конвекции зависит от разности температуры кожи и окружающего воздуха, а также " эффективной" площади поверхности тела, с которой контактирует воздух. Конвекция может быть естественной и форсированной.
Теплоотдача в виде длинноволнового инфракрасного излучения, испускаемого кожей, точно описывается уравнением Стефана – Больцмана и является функцией четвертой степени от абсолютной температуры. Коэффициент излучения учитывает излучающую способность кожи, которая равна примерно единице независимо от пигментации. В условиях, когда температура излучения внешних источников превышает среднюю температуру кожи, то тепло не рассеивается, а поглощается телом. Коротковолновая инфракрасная радиация естественных (Солнце) или искусственных (обогреватели) источников снижают излучающую способность кожи до 0, 5-0, 8.
Перенос тепла путем излучения и конвекции объединяют и называют " сухой" теплоотдачей, которая существенно редуцируется, если на границе " кожа-окружающая среда" находится преграда (например, одежда, одеяло и др. ) [2, 54].
Важным механизмом рассеивания тепла является испарение, на долю которого в условиях нейтральной температуры приходится до 20% теплоотдачи. Величина испарения зависит от разности между давлением водяного пара на коже и в окружающем воздухе. Она так же определяется коэффициентом переноса тепла, зависящим от очертаний поверхности кожи, атмосферного давления и скорости обдувающего воздуха. Испарение – самый эффективный способ отдачи тепла при высокой температуре тела, который мало зависит от температуры окружающей среды. Использование одежды, не проницаемой для паров воды, и высокая влажность окружающего воздуха могут затруднить или полностью прекратить отдачу тепла испарением. Имитирует испарение такой способ снижения температуры тела, как обтирание. Для максимального сходства с физиологическим процессом необходимо использовать для обтирания теплую воду без добавления вспомогательных веществ [99].
|
|
|
Управление процессами физической и химической терморегуляции осуществляется распределенной системой, основной частью которой является гипоталамический центр.
Система терморегуляции – многоуровневая. Первый уровень – терморецепторы (восприятие теплового раздражения): периферические (в коже и внутренних органах) и центральные (в ЦНС). Второй уровень – центральный контроллер (обработка температурной информации и образование эфферентной импульсации). Третий уровень – эффекторы (исполнительные звенья) [2, 26, 35].
Терморецепция осуществляется свободными окончаниями тонких сенсорных волокон, не связанных с какими-либо специализированными образованиями. Возможно, что функцию холодовых рецепторов выполняю также колбы Краузе, а тепловых рецепторов – тельца Руфини.
Для холодовых рецепторов максимальная частота разрядов обнаружена в пределах 20-33º С, для тепловых – 40-46º С. Среди периферических рецепторов преобладают холодовые, а большинство терморецепторных нейронов гипоталамуса – тепловые. Сигналы от периферических терморецепторов направляются в передний гипоталамус (медиальную преоптическую область), где происходит сравнение сигналов с уровнем активности центральных термосенсоров.
Периферические терморецепторы располагаются на некотором расстоянии от поверхности кожи, в результате чего они воспринимают излучение косвенно после охлаждения или нагревания эпидермиса и дермы. Нейтральный термодиапазон для кожи находится в пределах от 32º С до 42º С. Если указанная температура длительное время не изменяется, то возбуждения рецепторов не происходит. Резкое её изменение, даже в указанном интервале, приводит к возбуждению холодовых или тепловых рецепторов.
Охлаждение кожи, последующее возбуждение холодовых рецепторов " воспринимается" гипоталамусом как замерзание организма, что приводит к активации симпатической ВНС, повышению тонуса кожных и подкожных сосудов, усилению термоизоляции организма. Симпатическая стимуляция вызывает пиломоторный рефлекс (эффект " гусиной" кожи), бледность и " мраморность" кожи. Структуры заднего гипоталамуса активируют систему регуляции пó зного мышечного тонуса (терморегуляционный тонус, дрожь, поза " эмбриона" ). Выделение адреналина и норадреналина симпатической нервной системой и надпочечниками через тканевые β -адренорецепторы стимулируют энергообмен во всех тканях, в том числе в бурой жировой. Эффективность адренергической стимуляции теплообразования потенцируется тиреоидными гормонами, выделение которых при охлаждении усиливается [2, 26, 35].
Согревание кожи уменьшает активность холодовых периферических терморецепторов, в результате снижается тонус эфферентных структур гипоталамуса, расширяются кожные сосуды, уменьшается симпатическая и тиреоидная активация энергообмена.
В условиях перегревания организма ведущая роль принадлежит возрастающей активности тепловых нейронов – термосенсоров медиальной преоптической области. Активируется парасимпатическая часть вегетативной нервной системы, управляющая потоотделением, высокочастотной активацией диафрагмы, приводящей к тепловому тахипноэ. Для минимизации энергообмена в мышцах тормозится двигательная активность.
Таким образом, торможение двигательной активности у ребенка с лихорадкой (описываемое родителями как слабость, вялость, сонливость, " нежелание" двигаться) является биологически целесообразной реакцией.
Осуществляя уход за ребенком с повышением температуры тела и применяя различные способы охлаждения, необходимо учитывать физиологические основы терморегуляции организма. Методики форсирования элементов наружного теплопереноса должны быть максимально приближены к естественным (физиологическим) условиям. Применение " традиционных" (нефизиологических) способов охлаждения (уксус- или спиртсодержащими растворами, холодной водой с последующим обмахиванием и т. д. ) недопустимо [3, 23, 29, 30, 36, 42, 43, 45, 57, 64, 65, 66, 69, 70].
|
|
|
