 |
Функциональная система терморегуляции.
|
|
|
|
ТЕМА: Лихорадка
Введение
Температура тела человека – это один из важных параметров гомеостаза, является необходимым условием эффективного протекания реакций метаболизма, пластических процессов, функционирования органов, тканей, физиологических систем и организма в целом.
В процессе эволюционного развития у млекопитающих и птиц выработались сложные физиологические механизмы, поддерживающие температуру тела на постоянном уровне, независимо от колебаний температуры внешней среды. Таких животных называют гомойотермными в отличие от пойкилотермных, которые не способны поддерживать температуру своего тела на постоянном уровне.
Гомойотермные организмы обладают большими возможностями адаптироваться к среде обитания по сравнению с пойкилотермными благодаря стабильности функционирования физиологических систем, в частности ЦНС, обеспечивающей целостные приспособительные реакции на экзо- и эндогенные раздражители.
Гомойотермия человека формируется в онтогенезе. Терморегуляция новорожденного весьма несовершенна, однако по мере роста и развития организма она довольно быстро формируется.
Механизмы регуляции температуры тела (норм. физиология)
Для понимания природы лихорадки необходимо вкратце рассмотреть механизмы теплового гомеостаза.
Температура тела может удерживаться постоянной только при условии равенства величин теплопродукции и теплоотдачи.
Когда теплопродукция превышает теплоотдачу развивается гипертермия (Т тела выше 37°С). Превышение теплоотдачи над теплопродукцией ведет к развитию гипотермии (Т тела ниже 35°С).
Различают температуру оболочки и температуру ядра тела. Механизмы регуляции температуры тела обеспечивают постоянство температуры только ядра тела.
|
|
|
Температура оболочки – это температура кожи, которая зависит от температуры окружающей среды. Температура ядра (температура внутренних органов, мышц), наоборот, характеризуется постоянством (например, в правом желудочке сердца Т равняется 37 °С).
Температура поверхности тела (оболочки тела) варьирует в широких пределах от 24,4°С до 34°С. Наиболее низкая температура отмечается в пальцах нижних конечностей, самая высокая – в подмышечной впадине (~ на 0,5°С ниже температуры «ядра» тела).
Температура ядра тела тоже не везде одинакова – выше в печени, в прямой кишке, в мышцах, которые работают. Для установки температуры ядра тела на практике определяют температуру в прямой кишке (37,3-37,6 ° С), в полости рта (36,7-37 ° С), под мышкой (36,6 ° С).
Поддержание постоянства температуры тела у гомойотермных животных обеспечивается совокупными системными механизмами химической и физической терморегуляции.
Химическая терморегуляция. Под химической терморегуляцией понимают активацию обмена веществ в организме и, как следствие, усиление теплопродукции в ответ на холодовое воздействие. При этом производство тепла в организме может увеличиться в 3-5 раз. Центр химической терморегуляции находится в ядрах заднего гипоталамуса.
Усиление теплопродукции обеспечивается за счёт 2-х комплексных механизмов термогенеза: сократительного и несократительного.
Сократительный термогенез включает в себя:
• термозависимое изменение тонуса скелетной мускулатуры, обеспечивающего соответствующую позу человека (животного), направленную на уменьшение поверхности теплоотдачи.
• мышечную дрожь (у взрослого человека – особенно мощный механизм производства тепла). При дрожи внешняя работа мышцами не выполняется и вся образующаяся энергия трансформируется в тепловую энергию.
|
|
|
Несократительный термогенез заключается в увеличение интенсивности экзотермических метаболических реакций (↑ основного обмена), протекающих в тканях – в скелетных мышцах, сердце, печени, почках, желудочно-кишечном тракте.
Физическая терморегуляция. Под физической терморегуляцией понимают совокупность механизмов, обеспечивающих теплоотдачу. Центр физической терморегуляции находится в ядрах переднего гипоталамуса.
Теплоотдача организмом избытков тепла во внешнюю среду реализуется: теплоизлучением, теплопроведением, конвекцией, испарением жидкости с поверхности кожи и дыхательных путей.
• Теплоизлучение с помощью инфракрасных лучей. При температуре окружающей среды выше Т тела тепловые потери путём излучения затруднены.
• Теплопроведение (теплопроводность) обеспечивает переход тепла от более нагретого тела к более холодному при прямом контакте. На эффективность теплопроведения существенное влияние оказывает теплопроводность среды, поэтому при одинаковой Т среды количество теряемой организмом теплоты, например, во влажном воздухе обычно превышает потери тепла в сухом воздухе.
Теплоизлучение и теплопроведение реализуются только в том случае, если поверхность тела имеет большую температуру, чем температура среды. В противном случае организм будет получать дополнительное тепло из среды обитания, что может привести к перегреванию.
• Конвекцией теплоотдача идет при наличии перемещения воздуха, окружающего тело.
Этот слой воздуха толщиной 4-8 мм имеет почти ту же температуру, что и поверхность кожи. Нагретый воздух поднимается вверх, его место занимает холодный воздух, который постепенно согревается. Таким образом, вблизи тела человека устанавливается кругооборот воздуха, изменяющийся в зависимости от перемещений воздуха в среде (ветер, вентиляция).
Тепловые потери путём теплопроводности и конвекции в воде происходят в несколько раз быстрее, чем в воздухе (вода имеет большую теплопроводность).
• Испарение (перспирация). При температуре воздуха, приближающейся к температуре тела, единственным способом сброса излишков тепла является выделение пота потовыми железами и испарение его с кожной поверхности, а также испарение жидкости с поверхности слизистой оболочки дыхательных путей. Как известно, испарение 1 мл пота сопровождается выделением энергии 0,58 ккал. Испарение пота, происходящая через кожу и слизистые (в основном, дыхательных органов) уносит до 600 г воды в сутки и является мощным каналом избавления от метаболического тепла. Эффективность сброса тепла за счет испарения пота ослабляется при повышении влажности воздуха (в парилке пот выделяется, но не испаряется).
|
|
|
Функциональная система терморегуляции.
Функциональная система терморегуляции включает в себя:
• Терморецепторы: центральные (гипоталамус, кора головного мозга, ретикулярная формация, спинной мозг), периферические (кожа, скелетные мышцы, внутренние органы).
• Афферентные и эфферентные нейроны. По афферентным нервным волокнам импульсация от терморецепторов достигает нервных центров терморегуляции.
Эфферентные нейроны – симпатические и парасимпатические нервные волокна (иннервируют внутренние органы, сосуды), а также двигательные соматические волокна (иннервируют скелетную мускулатуру).
• Нервные центры терморегуляции.
• Органы-эффекторы, осуществляющие теплопродукцию и теплоотдачу.
Установлено, что основные нервные центры терморегуляции, поддерживающие температурный гомеостаз организма, расположены в гипоталамической области. Разрушение гипоталамуса в эксперименте, перерезка ствола мозга на уровне четверохолмия приводит к тому, что животные утрачивают способность к гомойотермии, фактически становятся пойкилотермными.
В преоптической области переднего гипоталамуса находятся центральные термочувствительные нейроны (холодовые и тепловые).
В заднем гипоталамусе находятся нейроны, принимающие информацию о температуре кожи и внутренних органов (периферические термочувствительные нейроны).
В коже имеются, в основном, периферические холодовые рецепторы, тепловых во много раз меньше. Эти рецепторы контролируют температуру «оболочки» тела. Периферические внутриорганные терморецепторы контролируют температуру «ядра» тела. Они имеются в органах брюшной полости, дыхательных путях, крупных сосудах, спинном мозге. Эти терморецепторы также, в основном, холодовые.
|
|
|
Таким образом, организм человека имеет двойную систему контроля температуры тела: температура внешней среды обнаруживается кожными рецепторами, а температура внутренней среды регистрируется терморецепторами внутренних органов и структур ЦНС.
Центры переднего гипоталамуса (рис. 1), чувствительные к температуре крови (омывающей гипоталамус), контролируют эффекторные механизмы теплоотдачи.
Центры заднего гипоталамуса, принимающие периферическую термосенсорную информацию, контролируют эффекторные механизмы теплопродукции.
Рис.1. Центральная регуляция температурного гомеостаза
В билатеральные центры заднего гипоталамуса поступает сигнал от всех периферических терморецепторови таминтегрируется с сигналом от нейронов преоптической области гипоталамуса, чувствительных к температуре крови омывающей гипоталамус (т.е. от центральных терморецепторов). В результате нейроны заднего гипоталамуса (нейроны «термостата», см. далее) генерируют информацию о средней температуре ядра тела.
В преоптической области переднего гипоталамуса имеются скопления нейронов – генераторов стандартного сигнала сравнения для термочувствительных нейронов (эталонные нейроны). Над ними расположен сосудистый орган концевой пластинки (OVLT – organum vasculorum laminae terminalis) – это богато разветвленная сосудистая сеть, в области которой гематоэнцефалический барьер высокопроницаем. Именно через это окно цитокины и другие регуляторы могут вмешиваться в температурный контроль и влиять на положение установочной точки температурного гомеостаза (set point), определяемой эталонными нейронами.
Установочная точка температурного гомеостаза (set point) – это та температура самого гипоталамуса, при которой теплопродукция и теплоотдача в организме уравновешены.
Установочной точкой температурного гомеостаза является уровень температуры ядра тела, на поддержание которого направлено функционирование системы терморегуляции.
В эксперименте установлено, что у здоровых людей возрастание температуры гипоталамуса выше этой точки ведёт к бурному росту теплоотдачи и к потоотделению. Чем ниже этой точки упадёт температура гипоталамуса, тем активнее стимулируется задним гипоталамусом теплопродукция. Нормальное положение set point – приблизительно 37,1°С.
С установочной точкой температурного гомеостаза сравнивается интегрированный сигнал центрального и периферического термосенсоров (информация от «термостата»).
|
|
|
