 |
Деятельность функциональной системы терморегуляции
|
|
|
|
В условиях измененной температурной среды
Снижение температуры окружающей среды приводит к:
Ø повышению активности холодовых периферических терморецепторов;
Ø увеличению тонуса эфферентных структур заднего гипоталамуса;
Ø активации симпатической нервной системы и в результате:
1 ) повышается тонус кожных и подкожных сосудов, уменьшается кровоток в «оболочке» тела, увеличивается термоизоляция организма, ограничивается теплоотдача;
2) сокращаются гладкомышечные пучки, поднимающие волосяной покров, повышается его термоизолирующее значение, что ограничивает теплоотдачу;
3) появляется терморегуляционный тонус и дрожь (сократительный термогенез), увеличивается выработка теплоты;
4) происходит стимуляция обмена во всех тканях, в том числе и в бурой жировой (несократительный термогенез) – увеличение выработки теплоты. Эффективность адренергической стимуляции теплообразования потенцируется тиреоидными гормонами, выделение которых возрастает при охлаждении.
Повышение температуры окружающей среды приводит к:
Ø снижению активности холодовых периферических терморецепторов;
Ø уменьшению тонуса эфферентных структур заднего гипоталамуса;
Ø ослаблению симпатических влияний и в результате:
1) пассивное расширение кожных и подкожных сосудов, увеличение кровотока в «оболочке» тела, повышение теплоотдачи;
2) ослабление мышечного тонуса и связанного с ним сократительного термогенеза, снижение выработки теплоты;
3) уменьшение адренергической и тиреоидной стимуляции энергетического обмена, снижение выработки теплоты.
При перегревании организма основное значение в терморегуляции имеет возрастание активности тепловых нейронов-термосенсоров медиальной преоптической области гипоталамуса, протекающее в 2 фазы:
|
|
|
1) активация особых структур симпатической нервной системы, управляющих потоотделением через холинергические нервные волокна, увеличение теплоотдачи путем испарения. У непотеющих животных эту реакцию заменяет высокочастотная активация диафрагмы, приводящая к тепловой одышке;
2) торможение активности всех мышц (кроме диафрагмы), включая и межреберные: а) вдохи происходят чаще (из-за активации диафрагмы), но становятся менее длительными (из-за снижения активности межреберных мышц); б) поза распластывания (из-за уменьшения тонуса скелетных мышц).
Значение подавления двигательной активности – минимизация мышечного термогенеза.
При длительном воздействии пониженной или повышенной температуры среды развиваются соответственно гипо- или гипертермия.
ГИПОТЕРМИЯ
Гипотермия – состояние, при котором температура тела меньше нормальной более чем на 2°С. При температуре ниже 35°С у человека нарушается поведение, около 31°С –наступает потеря сознания, около 25°С – смерть из-за нарушения автоматии сердца.
При снижении температуры тела наблюдается состояние, подобное наркозу(впервые описано А.Е. Вальтером в 1862 г.): исчезает чувствительность, ослабляются рефлексы, уменьшается возбудимость нервных центров. В этих условиях резко снижается интенсивность обмена веществ, замедляется дыхание, урежаются сердечные сокращения, падают сердечный выброс и артериальное давление. Искусственно создаваемая гипотермия (с охлаждением тела до 24 – 28°С) используется в клинике – при операциях на сердце и ЦНС, поскольку снижает обмен веществ в этих органах, а, следовательно, и их потребность в кислороде. Поэтому становится допустимым более длительное обескровливание указанных органов: вместо 3 – 5 мин при нормальной температуре до 15 – 20 мин. Прекращают гипотермию путем быстрого согревания тела.
|
|
|
Чтобы исключить начальные терморегуляционные реакции, при искусственной гипотермии применяют препараты, прекращающие передачу импульсов:
1) в симпатическом отделе вегетативной нервной системы – ганглиоплегические препараты;
2) в нервно-мышечных синапсах – миорелаксанты.
Искусственная (медицинская) гипотермия.
В хирургической практике иногда приходится оперировать на «сухом» сердце, т. е. свободном от крови (например, при пластических операциях по поводу врожденных пороков), причем остановка кровообращения в этом случае должна длиться иногда несколько десятков минут. Применение при этом аппарата искусственного кровообращения чревато рядом серьезных осложнений, связанных, прежде всего, с тем, что при длительной циркуляции крови через этот аппарат может произойти генерализованное повреждение мембран эритроцитов. В условиях гипотермии значительно возрастает устойчивость нервных клеток к гипоксическому фактору, что повышает возможность полноценного восстановления психики человека даже после длительного периода клинической смерти и открывает большие возможности в кардиохирургии, позволяя длительное время оперировать в условиях остановленного кровообращения. С этой целью применяется искусственная гипотермия, основоположником учения о которой является французский ученый Лабори.
Искусственная гипотермия может быть физической и химической. Чаще всего эти два вида гипотермии применяются в комбинации.
Физическая гипотермия достигается путем снижения температуры тела пациента за счет охлаждения крови, циркулирующей в аппарате искусственного кровообращения, до 25–28 С.
Химическую гипотермию вызывают введением пациенту различных химических веществ и лекарственных препаратов, воздействующих на терморегуляторные механизмы и позволяющих сместить тепловой баланс организма в сторону теплопотерь.
Можно выделить четыре группы таких медикаментозных воздействий:
1) медикаментозные средства, воздействующие на центры терморегуляции. К этой группе препаратов относятся, прежде всего, средства общего наркоза, а кроме того, нейротропные препараты, воздействующие на гипоталамические центры. Оптимальный подбор препаратов, угнетающих центральную регуляцию выработки тепла и стимулирующих центры, усиливающие теплоотдачу, может дать выраженный эффект потери тепла организмом;
|
|
|
2) антагонисты тиреоидных гормонов. Гормоны щитовидной железы обладают действием, разобщающим дыхание и фосфорилирование, и таким образом снижают образование АТФ. Однако это разобщение приводит к стимуляции процессов свободного окисления, т.е. к усилению выработки тепла. Блокада данного механизма медикаментозными средствами также приводит к преобладанию теплоотдачи над теплопродукцией;
3) адренолитические препараты. Кожные сосуды под влиянием адренергических влияний суживаются, поэтому прерывание симпатических воздействий на сосудистый тонус приводит к расширению периферических сосудов и усилению потери тепла организмом;
4) миорелаксанты. Эти вещества нарушают передачу нервного импульса на мышцу на уровне нервно-мышечного синапса и приводят к обездвиживанию, вследствие чего снижается выработка тепла в мышцах и теплоотдача начинает преобладать над теплопродукцией (естественно, если нет условий для развития при применении миорелаксантов злокачественной гипертермии).
Потерю тепла организмом Лабори назвал термолизом, а комплекс препаратов, приводящих к достижению гипотермического эффекта, — «литическим коктейлем».
При сочетании физических и химических методов гипотермии, можно понизить температуру тела до 24–28 С, значительно уменьшить потребность головного мозга в кислороде и резко повысить его устойчивость к гипоксии.
В хирургической и реаниматологической практике также успешно применяется локальная гипотермия головы с помощью специального надеваемого на голову шлема, пронизанного трубочками, по которым циркулирует охлаждающая жидкость.Это позволяет снизить температуру головного мозга и тем самым повысить устойчивость нервных клеток к гипоксии, в то же время оставляет тело больного свободным от охлаждающих систем, что облегчает проведение хирургических и реанимационных манипуляций.
|
|
|
Очень важной и пока еще до конца не решенной проблемой является вывод организма из состояния искусственной гипотермии. Если это состояние достаточно глубоко и продолжается относительно длительное время, в организме происходят существенные изменения практически всех видов обмена веществ. Их нормализация в процессе выведения организма из гипотермии представляет собой важный аспект применения этого метода в медицине.
ГИПЕРТЕРМИЯ
Гипертермия – состояние, при котором температура тела поднимается выше 37°С. Причины возникновения гипертермии:
1) экзогенные – длительное воздействие высокой температуры окружающей среды, особенно в условиях высокой влажности;
2) эндогенные – действие некоторых эндогенных факторов: гормонов щитовидной железы, жирных кислот, бактериальных токсинов и др.
ЛИХОРАДКА
Лихорадка – это выработавшаяся в процессе эволюции защитно - приспособительная реакция, развивающаяся в результате воздействия на организм пирогенных агентов и заключающаяся в установлении его теплового баланса на новом, более высоком уровне.
Различают следующие виды лихорадки:
Ø Инфекционная (при проникновении бактерий, вирусов);
Ø Неинфекционная (при ожогах, травмах, эмоциональном стрессе, аллергии и др.).
Инфекционная лихорадка. Связана с тем, что гипоталамические центры терморегуляции обладают высокой чувствительностью к бактериальным и вирусным токсинам. Доказательство: введение последних в область переднего гипоталамуса вызывает многочасовое повышение температуры тела. При повышении температуры тела до 40 - 41°С происходит резкое ухудшение общего состояния организма – развивается тепловой удар.
По величине подъёма температуры различают следующие типы лихорадочной реакции:
1) субфебрильная – при которой температура колеблется в пределах 37,1 -38,0°С;
2) фебрильная – с подъёмом температуры от 38,1 до 39,5°С;
3) пиретическая – характеризующаяся колебаниями температуры в границах 39,6 – 41°С;
4) гиперпиретическая – температура свыше 41°С.
На рисунке 2.2 представлена схема развития лихорадочной реакции.
Рисунок 2.2 – Схема развития лихорадочной реакции (по Ph. Mackowiak)
Лихорадка возникает в результате воздействия на организм определенных веществ, получивших название пирогенов. Принято разделять пирогены на две группы: экзогенные пирогены и эндогенные пирогены.
Как следует из названия, экзогенные пирогены проникают в организм извне. Многочисленные исследования показали, что в роли экзогенных пирогенов могут выступать полисахариды или липополисахариды мембран микробных клеток.Кроме того, к экзопирогенам, очевидно, относятся и некоторые белковые вещества, входящие в состав протоплазмы микробных клеток. Очищенные экзогенные (микробные) пирогены (поли- и липополисахариды) термостабильны, не обладают токсичностью и не имеют антигенных свойств.
|
|
|
Очень важно подчеркнуть одно обстоятельство: сами по себе экзогенные пирогены не способны вызывать подъем температуры тела. Лихорадка возникает в результате того, что экзогенные пирогены заставляют клетки макроорганизма (преимущественно, макрофаги ) вырабатывать эндогенные пирогены, в качестве которых выступают некоторые цитокины — вещества белковой природы (полипептиды или гликополипептиды) с молекулярной массой 5–30 кДа. Цитокины — это посредники межклеточных взаимоотношений. Они регулируют иммунный ответ, кроветворение, клеточный цикл в различных тканях, участвуют во многих физиологических и патологических процессах, в том числе в воспалении и фебрильной реакции. Цитокины, индуцирующие лихорадку, получили название пирогенных цитокинов.
К важнейшим цитокинам относятся:
1) интерлейкин-1 – вырабатывается преимущественно макрофагами. Принимает участие в запуске иммунологических реакций, стимулирует Т-хелперы и выработку таких цитокинов, как фактор некроза опухолей, интерлейкин-6, простагландин Е2, активируетхемотаксис нейтрофильных лейкоцитов, индуцирует выброс гистамина из тучных и базофильных клеток;
2 ) интерлейкин-6 – в основном вырабатывается моноцитами и макрофагами. Является индуктором дифференцировки В-клеток в антителопродуцирующие клетки, обладает антивирусной активностью, усиливает продукцию фактора роста тромбоцитов, воздействует на терморецепторы, расположенные в преоптической области переднего гипоталамуса;
3) фактор некроза опухолей- a – в основном продуцируется макрофагами. Обладает цитотоксической и цитостатической активностью в отношении опухолевых и вирус-инфицированных клеток. Индуцирует секрецию В-лимфоцитами иммуноглобулина IgG2a, увеличивает фагоцитарную активность нейтрофилов и их адгезивные способности по отношению к сосудистой стенке;
Следует иметь в виду, что хроническая гиперпродукция фактора некроза опухолейвызывает кахексию за счет активации фермента липопротеидлипазы и уменьшения чувствительности нейронов ЦНС к уровню глюкозы в крови.
4) гамма-интерферон –продуцируется лимфоцитами и некоторыми другими клетками. Участвует в противовирусных и противоопухолевых процессах, а также в апоптозе дифференцированных В-клеток.
Цитокины понижают чувствительность тепловых терморецепторов и повышают чувствительность холодовых.
В результате нормальная температура внутренней среды организма начинает восприниматься как пониженная. Увеличивается теплопродукция, уменьшается теплоотделение. Температурный баланс организма устанавливается на новом, более высоком уровне, т.е. возникает лихорадка. Подъем температуры тела на чрезмерно высокий уровень включает обратную термозависимую связь, благодаря чему активность фагоцитов (макрофагов) в отношении выработки цитокинов снижается, что, в свою очередь, уменьшает интенсивность лихорадки.
Кроме того, взаимодействие между цитокинами и их рецепторами в преоптической области гипоталамуса активирует фосфолипазу А2, благодаря которой из мембран клеток высвобождается арахидоновая кислота, метаболитом которой является простагландин Е2, небольшая липидная молекула которого свободно проходит через гематоэнцефалический барьер. По мнению ряда исследователей, именно простагландин Е2 и является основным раздражителем терморецепторов преоптической зоны гипоталамуса.
Приняв за догму положение о том, что лихорадка есть благоприобретенная защитно-приспособительная реакция организма, мы должны ясно представлять себе и гибельные последствия чрезмерного повышения температуры тела. Можно предположить (и это теперь доказано экспериментальными исследованиями и клиническими наблюдениями), что в организме теплокровных животных и человека должна существовать некая охранительная система (или системы) для контроля верхнего температурного диапазона лихорадки. Действительно, вещества, удерживающие лихорадочную реакцию в определенных границах, существуют, и они получили название эндогенных криогенов или антиперитических веществ.
К ним относится аргининовый вазопрессин, введение которого в некоторые структуры гипоталамуса уменьшает лихорадку, а снижение его содержания в крови ведет к увеличению продолжительности лихорадочной реакции.
Еще одним нейропептидом, обладающим эндогенной антиперитической активностью, является a-меланоцитстимулирующий гормон, введение которого экспериментальным животным достоверно снижало лихорадку. Эффект от его введения экспериментальным животным в 25 000 раз превышал антиперитический эффект парацетамола.
Известно, что некоторые нейромедиаторы обладают выраженной антиперитической активностью. Так, введение в желудочки мозга катехоламинов (адреналина и норадреналина) вызывает падение температуры тела при лихорадочных состояниях, тогда как введение серотонина приводит к увеличению температуры.
Глюкокортикоиды и их индукторы (кортикотропин-рилизинг гормон и кортикотропин) угнетают синтез пирогенных цитокинов (интерлейкина-6 и фактора некроза опухолей).
В определенных условиях криогенные свойства проявляют также тиреолиберин и бомбезин. Считается, что гипотермический эффект бомбезина основан на повышении чувствительности терморецепторов гипоталамуса.
Даже сами пирогенные цитокины в условиях гипертермической лихорадочной реакции могут обладать антиперитическим действием. Так, фактор некроза опухолей в условиях гиперперитической лихорадки не повышает, а снижает температуру тела.
В последнее время появляется все больше данных о том, что при повышении концентрации в крови пирогенных цитокинов одновременно увеличивается и число растворимых рецепторов этих веществ. Связывание пирогенных цитокинов со своим растворимыми рецепторами, блокирует их связывание с рецепторами преоптической зоны гипоталамуса и тем самым препятствует развитию лихорадочной реакции.
Пиротерапия (лечебная гипертермия).
Применение гипертермии в лечебных целях имеет достаточно длительную историю, хотя впервые для этого она было применена лишь в 1916 г., когда австрийский психиатр Юлиус Вагнер-Яурег описал случай излечения больного от сифилитического прогрессивного паралича благодаря гиперпиретической лихорадке, вызванной у этого больного привитием ему малярии. Естественно, лечить одно тяжелое заболевание, вызывая у больного другое не менее тяжелое заболевание, вряд ли возможно; в дальнейшем для лечения некоторых заболеваний гипертермическую лихорадку осуществляли при помощи инъекций больным пирогенов, например пирогенала.
Еще в более далекие времена в медицинской литературе появлялись сообщения о замедлении или остановке роста злокачественных опухолей после перенесения больными инфекционных заболеваний, протекающих с высокой температурой тела. Так, de Kizowitz в 1779 г. описал случай тормозящего воздействия на опухоль лихорадки, вызванной малярией, а W. Busch в 1866 г. заметил полное исчезновение гистологически подтвержденной саркомы у больного, который перенес рожистое воспаление. В целом, в зарубежной медицинской научной литературе с конца позапрошлого века и до середины прошлого века описано около 450 случаев регрессии гистологически подтвержденных опухолей у больных, перенесших инфекционные заболевания, сопровождающиеся гиперпиретической лихорадкой, или лихорадку, вызванную искусственными пирогенами.
Современные исследования показывают, что высокая температура тела повышает чувствительность клеток опухолей к ионизирующему излучению и противоопухолевой химиотерапии, стимулирует защитные иммунные силы организма. Последнее обстоятельство требует уточнения: противоопухолевый иммунный ответ усиливается при общем перегревании организма до температуры не более 42 С, далее наступает его угнетение. При локальной же гипертермии опухоли даже до температур 43–43,5 С угнетения иммунного ответа не наблюдается.
В настоящее время локальная лечебная гипертермия поверхностно расположенных опухолей (кожи, молочной железы, нижнеампулярного отдела прямой кишки, простаты) проводится за счет применения генераторов электромагнитного излучения в СВЧ- и ВЧ-диапазонов. При этом глубина локального перегревания составляет не более 4–5 см, а длительность экспозиции — 1 ч при температуре 43 С. Действуя разрушающе на опухоль, локальная гипертермия к тому же значительно снижает потребную дозу ионизирующего излучения при комплексном лечении опухолей гипертермией и радиационными методами.
При применении общей управляемой гипертермии в сочетании с применением цитостатиков снижаются дозировки цитостатиков, а гипертермия, в свою очередь, усиливает повреждение опухолевой ткани и не приводит к снижению уровня иммунной защиты организма.
Первоначально применяемые методики общей гипертермии с использованием специальных «скафандров» и повышением температуры тела за счет горячей воды в настоящее время не применяются, так как они имеют массу тяжелых побочных действий. В наши дни общая гипертермия производится за счет применения СВЧ-генераторов, под глубоким общим наркозом. Для того чтобы избежать перегрева головного мозга (температура тела больного при применении общей гипертермии повышается до 43,5 С), голова больного охлаждается специальным охлаждающим шлемом. При этом температура головного мозга не превышает 41 С.
Применение общей управляемой гипертермии в сочетании с химиотерапией дает хорошие результаты при диссеминированных химиорезистентных опухолях, саркомах опорно-двигательного аппарата.
|
|
|
