Для нормальной жизнедеятельности и функционирования внутренних систем организма температура внутренней среды должна оставаться на относительно постоянном уровне, несмотря на колебания температуры окружающей среды. Это постоянство температуры тела носит название изотермии.

Данное постоянство температуры поддерживается специальным процессом - терморегуляцией.

Несмотря на постоянство температуры внутренней среды организма, температура тела человека может быть различна. В организме различают условные две половины: наружную – «оболочку» и внутреннюю – «ядро».

«Ядро» включает в себя спинной и головной мозг, органы грудной и брюшной полости и малого таза. Их температура практически всегда постоянна и в малой степени зависит от температуры внешней среды.

«Оболочка» включает органы и ткани, расположенные на периферии тела. К ним относятся кожа и скелетная мускулатура. Температура оболочки непостоянна и зависит от температуры среды. В обычных условиях оболочка составляет приблизительно 25-30% массы тела. Но ее объем непостоянен. При понижении температуры внешней среды объем оболочки увеличивается, а при повышении – уменьшается. Это служит важным механизмом регуляции температуры ядра. Оболочка играет роль буфера, смягчая резкие температурные колебания.

Принципиальное различие между ядром и оболочкой заключается в характере их реакций на изменение температуры внешней среды. Ядро реагирует по способу «противодействия»: на охлаждение – увеличением кровоснабжения и теплообразования, а на нагревание – уменьшением кровоснабжения и теплообразования. Оболочка реагирует по способу пассивного «приспособления»: на нагревание – усилением кровоснабжения нагреваемых органов, а на охлаждение – уменьшением кровоснабжения охлаждаемых участков.

О температуре тела человека судят обычно на основании ее измерения в подмышечной впадине. Здесь температура здорового человека равна 36,5-36,9˚С. Этот диапазон температур наиболее благоприятен для протекания всех химических реакций, для деятельности головного мозга и всего организма.

Различные участки поверхности кожи имеют неодинаковую температуру. Обычно относительно выше температура кожи туловища и головы (33-34˚С). Температура рук и ног ниже. Разница температур на туловище и конечностях составляет 10˚С и больше. Наиболее высокая температура кожи в области шеи, а самая низкая – на пальцах рук и ног.

Температура внешней среды, при которой человек не испытывает ощущений ни холода, ни тепла, называется термонейтральной зоной среды. Для человека в обычной одежде в покое термонейтральной является температура воздуха 19 - 22˚С, а для обнаженного 28 - 31˚С. Нейтральная температура воды - 35˚С.

Температура тела не остается постоянной, а колеблется в течение суток в пределах 0,5-0,7˚С. Покой и сон понижают, а мышечная активность повышает температуру тела. Максимальная температура наблюдается в 16-18 ч вечера, минимальная – в 3-4 ч утра. У работающих в ночную смену колебания температуры могут быть обратными.

§ 2. Механизмы теплообразования

Температура органов и тканей, как и всего организма в целом, зависит от интенсивности образования тепла и величины теплоотдачи.

Теплообразование в организме происходит двумя основными способами: при расщеплении питательных веществ и при мышечной активности.

Расщепление питательных веществ. Тепло образуется за счет окисления белков, углеводов и жиров. После приема пищи образование тепла в организме увеличивается на 20-30%, при этом происходит повышение температуры кожи тела. При понижении температуры окружающей среды увеличивается интенсивности процесса окисления белков, жиров и углеводов. В большей степени усиливается процесс образования тепла во время пребывания в холодной воде, поскольку в воде тело охлаждается в 14 раз сильнее, чем на холодном воздухе.

Мышечная активность. Мышечная активность включает в себя: напряжение мышц, мышечную работу, холодовую дрожь.

Напряжение мышц. Даже если человек лежит неподвижно, но с напряженной мускулатурой, интенсивность окислительных процессов, а вместе с тем и теплообразование, повышаются на 10%.

Мышечная работа. Наибольшее количество тепла образуется при сокращении мышц. Относительно небольшая двигательная активность увеличивает процесс теплообразования в 2 раза. Тяжелая мышечная работа увеличивает процесс образования тепла в 4-5 раз. Однако, при тяжелой мышечной работе теряется тепло в поверхности тела.

Холодовая дрожь. Холодовая дрожь возникает в условиях пониженной температуры. Охлаждение поверхности тела возбуждает терморецепторы и рефлекторно вызывают беспорядочные непроизвольные сокращения мышц, проявляющиеся в виде дрожи (озноб). Теплообразование при этом увеличивается в 2-4 раза. Холодовая мышечная дрожь – наиболее эффективный физиологический механизм усиления теплообразования, поскольку при ней вся энергия мышечного сокращения превращается в тепло, так как никакой внешней механической работы мышцы не производят.

При температуре воздуха от 15 до 25˚С теплообразование в организме человека находится на относительно постоянном уровне. При температуре ниже 15˚С теплообразование увеличивается, а при температуре воздуха выше 25˚С – уменьшается. Это обеспечивает поддержание постоянной температуры тела.

Теплообразование происходит и во внутренних органах – печени, почках, сердце, легких, кишечнике. Особенно интенсивно тепло образуется в печени и почках.

Механизм теплоотдачи

Потеря тепла органами и тканями зависит в большей степени от их месторасположения: поверхностно расположенные органы – кожа и скелетные мышцы – отдают больше тепла и охлаждаются сильнее, чем внутренние органы, более защищенные от охлаждения.

Теплоотдача возможна тремя способами: путем теплоизлучения, теплопроведения и испарения воды.

Теплоизлучение – это прямая передача тепла перемещающимся частицам воздуха или воды. Теплоизлучением теряется примерно 50-55 % тепла в окружающую среду. Отдача тепло излучением прекращается, если температура воздуха и температура кожи становится одинаковой.

Теплопроведение – это прямая передача тепла веществам, телу или предметам, непосредственно соприкасающимся с поверхностью тела. Путем теплопроведения человек теряет 15-20 % тепла.

Испарение воды - происходит с кожных покровов и со слизистых оболочек верхних дыхательных путей. При испарении воды человек теряет 30% своего тепла.

Удельный вес каждого из этих способов в общей теплоотдаче зависит от конкретных условий окружающей среды и вида деятельности.

У человека в обычных условиях потеря тепла путем теплопроведения имеет небольшое значение, так как воздух и одежда являются плохими проводниками тепла. Одежда уменьшает теплоотдачу. Потере тепла препятствует тот слой неподвижного воздуха, который находится между одеждой и кожей, так как воздух – плохой проводник тепла. Теплоизолирующие свойства одежды тем выше, чем мельче ячеистость ее структуры, содержащая воздух. Этим объясняются хорошие теплоизолирующие свойства шерстяной и меховой одежды. Температура воздуха под одеждой достигает 30˚С. Наоборот, обнаженное тело теряет тепло, так как воздух на его поверхности все время сменяется. Поэтому температура кожи обнаженных частей тела намного ниже, чем одетых.

В значительной степени препятствует теплоотдаче слой подкожной основы (жировой клетчатки) вследствие малой теплопроводности жира.

При увеличении теплообразования в результате мышечной работы теплоотдача возрастает путем испарения.

Большое значение приобретает механизм испарения и при высокой температуре окружающей среды. В летние месяцы температура окружающей среды равна температуре тела человека. В таких условиях теплоотдача путем теплоизлучения и теплопроведения становится невозможной. Особенно интенсивно потоотделение происходит при высокой температуре окружающей среды во время мышечной работы, когда в организме увеличивается теплообразование.

Испарение воды зависит от относительной влажности воздуха. В насыщенном водяными парами воздухе вода испаряться не может. Поэтому при высокой влажности атмосферного воздуха высокая температура переносится тяжелее, чем при низкой влажности. В насыщенном водяными парами воздухе пот выделяется в большом количестве, но не испаряется и стекает с кожи. Такое потоотделение не способствует отдаче тепла, поскольку только та часть пота, которая испаряется с поверхности кожи, имеет значение для теплоотдачи.

Человек плохо переносит сравнительно невысокую температуру 32˚С при влажном воздухе. В совершенно сухом воздухе человек может находиться без заметного перегревания в течение 2-3 ч при температуре 50-55˚С.

В поддержании температуры тела принимает участие процесс дыхания, так как некоторая часть воды испаряется легкими в виде паров. При высокой окружающей температуре дыхательный центр рефлекторно возбуждается, при низкой температуре – угнетается, и дыхание становится глубоким.

Регуляция изотермии

Для сохранения постоянства температуры тела существуют регуляторные реакции, представляющие собой сложные рефлекторные акты, возникающие в ответ на температурное раздражение терморецепторов.

Терморецепторы расположены в коже, в слизистой оболочке языка, желудка, трахеи, бронхов, в стенках вен. Они воспринимают колебания температуры тканей, в которых они расположены, и передают информацию о направленности и величине изменения температуры в центры терморегуляции, которые расположены в спинном мозге, среднем мозге и в гипоталамусе.

В гипоталамусе расположены основные центры терморегуляции – центры теплообразования и теплоотдачи.

Передняя часть гипоталамуса – это центр регуляции теплоотдачи и ее стимуляция усиливает отдачу тепла телом. Задняя часть гипоталамуса – центр регуляции теплообразования, ее возбуждение усиливает образование тепла в организме.

Передняя часть гипоталамуса связана с парасимпатическим отделом вегетативной нервной системы и ее раздражение вызывает снижение тонуса сосудов, расширение сосудов кожи, потоотделение, учащение дыхания, повышение температуры кожи, усиления теплоотдачи.

Задняя часть гипоталамуса связана с симпатическим отделом вегетативной нервной системы и при снижении температуры тела возбуждение данной части вызывает сужение сосудов кожи, холодовую дрожь, уменьшение температуры кожи, уменьшение теплоотдачи и увеличение теплообразования и повышение температуры «ядра».

Регуляция теплообразования происходит и гормональным путем. Холод увеличивает образования тиреотропного гормона гипофиза, который усиливает образования тироксина щитовидной железы и в результате в организме усиливается обмен веществ и образование тепла.

Гормон надпочечников адреналин повышает теплообразование и суживает кожные сосуды, уменьшая теплоотдачу.

Регуляция теплообмена в целом организме находится под контролем коры больших полушарий головного мозга.

Гипотермия и гипертермия

Если человек длительное время находится в условиях значительно повышенной или пониженной температуры окружающей среды, то механизмы теплообразования и теплоотдачи могут оказаться недостаточными. Происходит переохлаждение тела – гипотермия или перегревание – гипертермия.

Гипотермия – состояние, при котором температура тела становится ниже 35˚С. Быстрее всего гипотермия возникает при погружении в холодную воду. В этом случае вначале возбуждается симпатический отдел вегетативной нервной системы, рефлекторно ограничивается теплоотдача и усиливается теплопродукция, возникает мышечная дрожь. Через некоторое время температура тела начинает снижаться. Исчезает чувствительность, ослабляются рефлекторные реакции, понижается возбудимость нервных центров. Резко снижается интенсивность обмена веществ, замедляется дыхание, уряжаются сердечные сокращения, снижается сердечный выброс, понижается артериальное давление и при температуре тела 24-25˚С оно может составлять 15-20% от исходного. При относительно кратковременных и не чрезмерно интенсивных воздействиях холода на организм изменений теплового баланса и понижения температуры внутренней среды не происходит. В то же время это способствует развитию простудных заболеваний и обострению хронических воспалительных процессов. При длительном воздействии на организм низкой температуры может наступить гибель организма.

Гипертермия – состояние, при котором температура тела поднимается выше 37˚С. Гипертермия возникает при продолжительном действии высокой температуры окружающей среды, особенно при влажном воздухе и небольшой эффективности потоотделения. Резкая гипертермия, при которой температура тела достигает 40-41˚С, сопровождается тяжелым общим состоянием организма и носит название теплового удара.

ТЕМА № 9. КРОВЬ