Η διατήρηση μιας σταθερής θερμοκρασίας σε όλο το σώμα ενός θερμόαιμου ζώου θα απαιτούσε εντελώς αδικαιολόγητη δαπάνη ενέργειας. Η εξέλιξη έχει τοποθετήσει κύτταρα και ιστούς στα περιφερειακά μέρη του σώματος που είναι ικανά να εκτελούν τις λειτουργίες τους σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Και, αντίστροφα, στα εσωτερικά μέρη του σώματος υπάρχουν όργανα που είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στις αλλαγές στο καθεστώς θερμοκρασίας τους. Για παράδειγμα, οι ανάγκες των ηπατικών κυττάρων και ιδιαίτερα των εγκεφαλικών νευρώνων για σταθερό επίπεδο θερμοκρασίας δεν είναι συγκρίσιμες με τις παρόμοιες ανάγκες των επιθηλιακών κυττάρων του δέρματος και του υποδόριου λίπους. Επομένως, αντικείμενο ρύθμισης είναι η θερμική κατάσταση όχι ολόκληρου του σώματος στο σύνολό του, αλλά μόνο των εσωτερικών οργάνων του.
Δεν υπάρχει συναίνεση μεταξύ των ειδικών σχετικά με τη συγκεκριμένη παράμετρο με την οποία διατηρείται η σταθερότητα. Μερικοί θεωρούν ότι το αντικείμενο ρύθμισης είναι η θερμοκρασία του σώματος, άλλοι - η περιεκτικότητά του σε θερμότητα και άλλοι - η ποσότητα της ροής θερμότητας που εκπέμπεται από αυτό.
Το σώμα ενός ομοιοθερμικού ζώου χωρίζεται σε δύο μέρη: πυρήναςΚαι κέλυφος.Η θερμότητα παράγεται στον «πυρήνα» και το «κέλυφος» τη διαχέει στο περιβάλλον. Σε ένα ζεστό περιβάλλον ή/και με υψηλό επίπεδο σωματικής δραστηριότητας, τα όρια του «πυρήνα» διευρύνονται. Σε κρύο περιβάλλον και σε ηρεμία, αντίθετα, εμφανίζεται στένωση του «πυρήνα» του σώματος και, κατά συνέπεια, διόγκωση του «κελύφους» του. Επομένως, ο «πυρήνας» του σώματος σε όλες τις περιπτώσεις περιλαμβάνει εσωτερικά όργανα (παράγεται πολλή θερμότητα στο ήπαρ, τα έντερα, τον εγκέφαλο) και μερικές φορές τους σκελετικούς μύες. Το «κέλυφος» αποτελείται από: δέρμα και υποδόριο λιπώδη ιστό (πάντα) και μερικές φορές σκελετικούς μύες. Έτσι, ο «πυρήνας» και το «κέλυφος» (εφεξής οι όροι αυτοί δίνονται χωρίς εισαγωγικά) δεν είναι μορφολογικές έννοιες, αλλά λειτουργικές. Το όριο μεταξύ τους δεν είναι σταθερό και κινείται ανάλογα με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, τις θερμομονωτικές ιδιότητες των ρούχων ή της γούνας και το επίπεδο φυσικής δραστηριότητας (Εικ. 11.8).
Σε ένα δυσμενές εξωτερικό περιβάλλον, το σώμα θυσιάζει το καθεστώς θερμοκρασίας του κελύφους (δέρμα, υποδόριο στρώμα, ακόμη και σκελετικοί μύες), επικεντρώνοντας όλες τις προσπάθειές του στη διατήρηση ενός σταθερού επιπέδου θερμοκρασίας του πυρήνα (εγκέφαλος και μεσοθωράκιο, στον οποίο τα αιμοφόρα αγγεία διέλευση αίματος στον εγκέφαλο).
Η αποκατάσταση του κανονικού επιπέδου θερμοκρασίας (κέλυφος) (+34 ° C) είναι μια δευτερεύουσα εργασία που το σώμα εκτελεί αμέσως μόλις παρουσιαστεί η ευκαιρία. Επομένως, η θερμοκρασία των περιφερειακών τμημάτων του σώματος ενός θερμόαιμου ζώου αυξομειώνεται σημαντικά χωρίς καμία βλάβη στην υγεία και τη δραστηριότητά του. Έτσι, σε ένα άτομο, η θερμοκρασία των δακτύλων μπορεί, χωρίς να προκαλεί πόνο, να κυμαίνεται σε ένα εύρος τουλάχιστον τριών δεκάδων βαθμών Κελσίου (περίπου από +15 έως +45 ° C). Επομένως, η έννοια της σταθερότητας θα πρέπει να συνδέεται με τη θερμοκρασία του πυρήνα σε μεγαλύτερο βαθμό από ό,τι με τη θερμοκρασία του κελύφους. Αυτή η αναλογία αντανακλά Η φόρμουλα του Μπάρτονγια ποσοστό μέση θερμοκρασία σώματοςπρόσωπο:
Ττέλα = 2/3 T πυρήνας + 1/3 κέλυφος (1).
Δίνονται συντελεστές 2/3 και 1/3 για τα λεγόμενα θερμοουδέτερο περιβάλλον(θερμοκρασία αέρα +22 °C, το άτομο είναι ελαφρώς ντυμένο) και καταστάσεις ηρεμίας. Σε ψυχρές συνθήκες, η συστολή του πυρήνα του σώματος θα οδηγήσει σε μείωση του πρώτου συντελεστή και αντίστοιχη αύξηση του δεύτερου. Σε ζεστό περιβάλλον ή/και κατά τη διάρκεια βαριάς μυϊκής εργασίας, ο πρώτος συντελεστής μπορεί να πλησιάσει το 1 και ο δεύτερος - 0.
Η θερμοκρασία του πυρήνα του σώματος μετριέται με διάφορους τρόπους: βυθίζοντας ένα θερμόμετρο στο ορθό ή στο σιγμοειδές κόλον - πρωκτικόςή αποικιακόςθερμοκρασία (στους ανθρώπους είναι 37,0-37,2 °C). στον οισοφάγο, στο επίπεδο της καρδιάς - οισοφαγική?κάτω από τη γλώσσα - από το στόμα,ή υπογλώσσια(στον άνθρωπο είναι 0,2-0,5 o C χαμηλότερο από το ορθό). στον έξω ακουστικό πόρο κοντά στο τύμπανο, με υποχρεωτική απόφραξη της διόδου με ταμπόν - ωτικόςθερμοκρασία. Το πιο κατατοπιστικό είναι η μέτρηση της θερμοκρασίας της υποθαλαμικής περιοχής του εγκεφάλου.
Η θερμοκρασία του κελύφους του σώματος μετριέται μόνο σε ανοιχτές περιοχές του δέρματος και των βλεννογόνων. Για την ακριβή αξιολόγηση του σε ένα άτομο, καταγράφονται πολυάριθμοι αισθητήρες θερμοκρασίας (από 7 έως 20-30) σε όλες τις κύριες περιοχές της επιφάνειας του σώματος: στο μέτωπο, τα μάγουλα, το λαιμό, το στήθος, το στομάχι, την πλάτη κ.λπ. Το αποτέλεσμα της μέτρησης στο κάθε σημείο πολλαπλασιάζεται με έναν συντελεστή, που αντικατοπτρίζει το μερίδιο μιας δεδομένης περιοχής στη συνολική επιφάνεια του σώματος και προκύπτει σταθμισμένη μέση θερμοκρασία δέρματος (WAT),που ως μέση θερμοκρασία σώματοςχρησιμοποιείται στη φόρμουλα του Barton. Για ένα άτομο σε θερμοουδέτερο περιβάλλον, ο TTC είναι περίπου 33-34 °C. Σε πειράματα σε ζώα, η θερμοκρασία του κελύφους θεωρείται ότι είναι η θερμοκρασία οποιουδήποτε μέρους του σώματος που δεν καλύπτεται με παχιά γούνα (ουρά αρουραίου, αυτί κουνελιού κ.λπ.).
Ο πιο συνηθισμένος δείκτης θερμικής κατάστασης στην κλινική πράξη είναι η θερμοκρασία της μασχαλιαίας περιοχής. (μασχάληςθερμοκρασία). Επηρεάζεται τόσο από τη θερμοκρασία του πυρήνα όσο και από τη θερμοκρασία του κελύφους, επομένως η μασχαλιαία θερμοκρασία είναι κοντά στη μέση θερμοκρασία του σώματος (βλ. τύπο Barton). Για να μετρήσετε με ακρίβεια τη μασχαλιαία θερμοκρασία, η μασχάλη πρέπει να είναι κλειστή (ο βραχίονας πιέζεται πάνω στο σώμα) για τουλάχιστον 10 λεπτά, ώστε να συγκεντρωθεί επαρκής θερμότητα σε αυτήν την περιοχή.
Πολύτιμες πληροφορίες παρέχονται με τη μέτρηση της θερμοκρασίας σε συγκεκριμένα όργανα, άμεσα ή μη επεμβατικά (από την περιοχή προβολής του οργάνου στην επιφάνεια του σώματος - βλ. Εικ. 11.13), αλλά μέχρι σήμερα αυτή η προσέγγιση δεν έχει αναπτυχθεί σωστά .
πεδία_κειμένου
πεδία_κειμένου
βέλος_προς τα πάνω
Η ποσότητα της παραγωγής θερμότητας στο σώμα εξαρτάται από την ένταση του μεταβολισμού στα όργανα και τους ιστούς· σε εκείνα από αυτά όπου οι μεταβολικές διεργασίες συμβαίνουν με υψηλή ταχύτητα, παράγεται μεγαλύτερη ποσότητα θερμότητας.
Αλλά οι ιστοί του ανθρώπινου σώματος έχουν χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και με τη βοήθεια της θερμικής αγωγιμότητας, η μεταφορά θερμότητας από ιστό σε ιστό γίνεται σε μικρές ποσότητες και με χαμηλή ταχύτητα. Παίζει καθοριστικό ρόλο στην απομάκρυνση της θερμότητας από τους ιστούς που την παράγουν σε μεγάλες ποσότητες και στην πρόληψη της υπερθέρμανσης τους. αίμα.Διαθέτοντας υψηλή θερμοχωρητικότητα, το αίμα μεταφέρει τη θερμότητα που αφαιρεί σε ιστούς με χαμηλό επίπεδο παραγωγής θερμότητας και, επομένως, βοηθά στην εξίσωση του επιπέδου θερμοκρασίασε διάφορα σημεία του σώματος. Με παρόμοιο τρόπο, αυξάνοντας ή μειώνοντας τη ροή του αίματος που κατευθύνεται στους ιστούς της επιφάνειας, η επιφάνεια του σώματος θερμαίνεται ή ψύχεται.
Δεδομένου ότι η θερμότητα απελευθερώνεται στο περιβάλλον κυρίως μέσω του δέρματος, η θερμοκρασία επιφανειακοί ιστοί(«κοχύλια»), κατά κανόνα, κάτω από τη θερμοκρασία πάνω από βαθύς ιστός(«πυρήνες»).
Η θερμοκρασία των επιφανειακών ιστών είναι επίσης ανομοιόμορφη - είναι υψηλότερη σε περιοχές του σώματος που καλύπτονται με ρούχα και είναι καλά αγγειωμένες. Η θερμοκρασία της επιφάνειας του σώματος εξαρτάται, αφενός, από την ένταση της μεταφοράς θερμότητας σε αυτήν από το αίμα από τα βαθιά μέρη του σώματος και, αφετέρου, από την επίδραση ψύξης ή θέρμανσης της εξωτερικής θερμοκρασίας. Έτσι, μπορούμε να μιλήσουμε για «ποικιλόθερμικός"κέλυφος του ανθρώπινου σώματος.
Η θερμοκρασία των βαθιών ιστών του σώματος κατανέμεται πιο ομοιόμορφα λόγω της μεταφοράς θερμότητας από το αίμα και είναι περίπου 36,7-37,0°C.
Ρύζι. 11.1. Κατανομή θερμοκρασίας σε διάφορες περιοχές του σώματος υπό ψυχρές (Α) και θερμές (Β) συνθήκες.
Οι ημερήσιες διακυμάνσεις του υπό συνθήκες σχετικής ανάπαυσης του σώματος είναι εντός του ΓΣ. Γι' αυτό μιλούν ομοιοθερμικός "πυρήνας"ανθρώπινο σώμα. Αυτή η έννοια περιλαμβάνει ιστούς του ανθρώπινου σώματος που βρίσκονται σε βάθος 1 cm από την επιφάνεια και βαθύτερα. Στους ιστούς του ήπατος, του εγκεφάλου και των νεφρών, η θερμοκρασία είναι ελαφρώς υψηλότερη από ό,τι σε άλλους ιστούς των εσωτερικών οργάνων.
Η θερμοκρασία των περιφερικών τμημάτων των άνω και κάτω άκρων είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία των εγγύς τμημάτων τους και των βαθιών ιστών του σώματος. Η σχετική σταθερότητα της θερμοκρασίας διατηρείται στη μεγαλύτερη μάζα των βαθιών ανθρώπινων ιστών εάν το σώμα βρίσκεται σε περιβάλλον με θερμοκρασία 25-26°C.
Αυτή η τιμή θερμοκρασίας για ένα ελαφρώς ντυμένο άτομο ονομάζεται θερμοουδέτερη ζώνη ή θερμοκρασία άνεσης. Με την ψυκτική επίδραση της εξωτερικής θερμοκρασίας, η μάζα των βαθιών ιστών, στους οποίους διατηρείται μια σχετικά σταθερή θερμοκρασία, μειώνεται και όταν θερμαίνεται, αυξάνεται (Εικ. 11.1).
Όταν η θερμοκρασία των βαθιών ιστών αλλάζει κατά τη διάρκεια της ημέρας, αποκαλύπτεται ένα συγκεκριμένο μοτίβο των διακυμάνσεών της (Εικ. 11.2).
Ρύζι. 11.2. Καθημερινές διακυμάνσεις στη θερμοκρασία του σώματος (ορθικό)Η θερμοκρασία του σώματος φτάνει στη μέγιστη τιμή της στις 18-20 ώρες και μειώνεται στο ελάχιστο κατά τον νυχτερινό ύπνο, κατά 4-6 ώρες το πρωί.
Η μέση θερμοκρασία του «πυρήνα» του σώματος αντικατοπτρίζει περισσότερο τη θερμοκρασία του αίματος στις κοιλότητες της καρδιάς, της αορτής και άλλων μεγάλων αγγείων. Η θερμοκρασία του εγκεφάλου παρουσιάζει διακυμάνσεις στο μικρότερο βαθμό, σε σύγκριση με άλλα όργανα και ιστούς. Ωστόσο, για προφανείς λόγους, οι αλλαγές θερμοκρασίας σε αυτά τα μέρη του ανθρώπινου σώματος δεν μπορούν να δοθούν. Ως εκ τούτου, για πρακτικούς σκοπούς, ως δείκτης της θερμοκρασίας των εν τω βάθει ιστών του σώματος, χρησιμοποιούνται τιμές που είναι επαρκώς προσιτές για τη μέτρησή του, όπως η θερμοκρασία του ορθού, η υπογλώσσια και η μασχαλιαία θερμοκρασία και η θερμοκρασία στον έξω ακουστικό πόρο. στο τύμπανο. Είναι προφανές ότι τέτοιες μετρήσεις σε καθεμία από τις αναφερόμενες περιοχές του σώματος έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά και περιορισμούς και οι προκύπτουσες τιμές θερμοκρασίας μόνο, σε μεγαλύτερο ή μικρότερο βαθμό, αντικατοπτρίζουν τη θερμοκρασία των βαθιών ιστών.
Ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματος
πεδία_κειμένου
πεδία_κειμένου
βέλος_προς τα πάνω
Κάτω από θερμορύθμισηκατανοούν ένα σύνολο φυσιολογικών και ψυχοφυσιολογικών μηχανισμών και διεργασιών, η δραστηριότητα των οποίων αποσκοπεί στη διατήρηση μιας σχετικής σταθερότητας της θερμοκρασίας του σώματος. Τόσο στον άνθρωπο όσο και σε άλλα θερμόαιμα ζώα, η θερμοκρασία του «πυρήνα» του σώματος διατηρείται σε σχετικά σταθερό επίπεδο. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω μιας ισορροπίας μεταξύ της ποσότητας θερμότητας που παράγεται ανά μονάδα χρόνου και της ποσότητας θερμότητας που διαχέεται από το σώμα κατά τον ίδιο χρόνο στο περιβάλλον (Εικ. 11.3).
Θερμορύθμιση σώματος
Ρύζι. 11.3. Σχέδιο μηχανισμών για τη ρύθμιση της ανταλλαγής θερμότητας του σώματοςΑντίληψη και ανάλυση θερμοκρασίας
πεδία_κειμένου
πεδία_κειμένου
βέλος_προς τα πάνω
Η υλοποίηση των μεταβολικών μετασχηματισμών και των κυτταρικών λειτουργιών δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία, επομένως οποιοδήποτε κύτταρο, σε κάποιο βαθμό, έχει ευαισθησία στη θερμοκρασία. Έχουν ανακαλυφθεί αισθητηριακά νευρικά κύτταρα και οι νευρικές διεργασίες τους που χαρακτηρίζονται από ιδιαίτερα υψηλή ευαισθησία στις επιδράσεις της θερμοκρασίας. Τέτοια κύτταρα, αν και μορφολογικά δεν περιγράφονται ως ειδικό είδος, αποδίδουν λειτουργίεςθερμοϋποδοχείς. Η λήψη της θερμοκρασίας πραγματοποιείται επίσης από τις απολήξεις των λεπτών αισθητήριων νευρικών ινών τύπου C και A (δέλτα), που υπάρχουν σε διάφορα μέρη του σώματος. Οι θερμοϋποδοχείς βρίσκονται στο δέρμα, στους μύες, στα αιμοφόρα αγγεία, στα εσωτερικά όργανα, στην αναπνευστική οδό, στο νωτιαίο μυελό και σε άλλα μέρη του νευρικού συστήματος. Οι ευαίσθητοι στο κρύο και στη θερμότητα νευρώνες βρίσκονται στην έσω προοπτική περιοχή του πρόσθιου υποθαλάμου. Η αντίληψη των ερεθισμάτων θερμοκρασίας και ο σχηματισμός αισθήσεων θερμοκρασίας πραγματοποιούνται χρησιμοποιώντας το δέρμα Υποδοχείς κρύου (αυξήστε τη συχνότητα παλμού για ψύξη και μειώστε τη για θέρμανση) και υποδοχείς θερμότητας(αντιδρούν στις αλλαγές θερμοκρασίας με αντίθετο τρόπο από τους υποδοχείς του ψυχρού). Στην επιφάνεια του σώματος κυριαρχούν ποσοτικά οι ευαίσθητοι στο κρύο θερμοϋποδοχείς και στον υποθάλαμο κυριαρχούν οι θερμοευαίσθητοι θερμοϋποδοχείς.
Η προσαγωγική ροή των νευρικών ερεθισμάτων από τους περιφερειακούς θερμοϋποδοχείς ταξιδεύει μέσω των ραχιαίων ριζών του νωτιαίου μυελού προς τους μεσονεύρους των ραχιαίων κεράτων. Στη συνέχεια, κυρίως κατά μήκος της σπινοθαλαμικής οδού, αυτό το ρεύμα παλμών φθάνει στους πρόσθιους πυρήνες του θαλάμου και, μετά τη μεταγωγή, οδηγείται στον σωματοαισθητικό φλοιό των εγκεφαλικών ημισφαιρίων. Αυτό το τμήμα του αναλυτή θερμοκρασίας παρέχει κυρίως την εμφάνιση και τον τοπικό εντοπισμό υποκειμενικών αισθήσεων θερμοκρασίας όπως «κρύο», «δροσερό», «ζεστό», «θερμική άνεση» ή «δυσφορία», «ζεστό». Με βάση αυτά σχηματίζονται θερμορρυθμιστικές αντιδράσεις.
Μέρος της προσαγωγής ροής των νευρικών ερεθισμάτων από τους περιφερειακούς θερμοϋποδοχείς του δέρματος και των εσωτερικών οργάνων προέρχεται από το νωτιαίο μυελό κατά μήκος των αρχαιότερων ανιόντων (σπινοθαλαμικών και σπονδυλικών) οδών στον δικτυωτό σχηματισμό, μη ειδικούς πυρήνες του θαλάμου, στις συνειρμικές ζώνες του του εγκεφαλικού φλοιού και της έσω προοπτικής περιοχής του υποθαλάμου.
Κεντρικοί μηχανισμοί για τη ρύθμιση της ανταλλαγής θερμότητας
πεδία_κειμένου
πεδία_κειμένου
βέλος_προς τα πάνω
Η ρύθμιση της ανταλλαγής θερμότητας, και επομένως της θερμοκρασίας του σώματος, πραγματοποιείται κυρίως από κέντρο θερμορύθμισης,εντοπίζεται στην έσω προοπτική περιοχή του πρόσθιου υποθαλάμου και του οπίσθιου υποθαλάμου. Η καταστροφή αυτού του τμήματος του υποθαλάμου ή η διακοπή των νευρικών συνδέσεών του μέσω διατομής στο επίπεδο του μεσεγκεφάλου σε πειράματα με ζώα οδηγεί στο γεγονός ότι στους ομοιοθερμικούς οργανισμούς διαταράσσεται ο έλεγχος της θερμοκρασίας του σώματος. Στο θερμορρυθμιστικό κέντρο, βρέθηκαν ομάδες νευρικών κυττάρων με διαφορετικές λειτουργίες - θερμοευαίσθητοι νευρώνες. κύτταρα που «ρυθμίζουν» το επίπεδο της θερμοκρασίας του σώματος που διατηρείται στο σώμα ("σημείο ορισμού"θερμορύθμιση), στον πρόσθιο υποθάλαμο. τελεστικοί νευρώνες που ελέγχουν τις διαδικασίες παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας στον οπίσθιο υποθάλαμο.
Τα ευαίσθητα στη θερμοκρασία νευρικά κύτταρα «μετρούν» άμεσα τη θερμοκρασία του αρτηριακού αίματος που ρέει μέσω του εγκεφάλου. Αυτά τα κύτταρα είναι σε θέση να διακρίνουν μεταξύ διαφορών θερμοκρασίας 0,011°C. Η προσαγωγική ροή των νευρικών ερεθισμάτων από τους θερμοϋποδοχείς του δέρματος, τα θερμοευαίσθητα νευρικά κύτταρα των εσωτερικών οργάνων, το νωτιαίο μυελό και άλλα μέρη του σώματος εισέρχεται επίσης στην προοπτική περιοχή του υποθαλάμου. Με βάση την ανάλυση και την ολοκλήρωση πληροφοριών σχετικά με την τιμή θερμοκρασίας του αίματος και των περιφερικών ιστών, προσδιορίζεται συνεχώς μέση θερμοκρασία σώματος.
Τα δεδομένα από τη θερμοκρασία του σώματος μεταδίδονται σε μια ομάδα νευρικών κυττάρων στον υποθάλαμο, τα οποία καθορίζουν το επίπεδο της ρυθμισμένης θερμοκρασίας του σώματος σε έναν δεδομένο οργανισμό - το «σημείο ρύθμισης» της θερμορύθμισης.
Με βάση την ανάλυση και τη σύγκριση της μέσης θερμοκρασίας του σώματος και της θερμοκρασίας καθορισμού που πρέπει να ρυθμιστεί, οι μηχανισμοί «σημείου καθορισμού», μέσω των τελεστικών νευρώνων του οπίσθιου υποθαλάμου, επηρεάζουν τις διαδικασίες μεταφοράς θερμότητας ή παραγωγής θερμότητας για να φέρουν την πραγματική και ρυθμίστε τη θερμοκρασία σε αντιστοιχία. Μέσω του κέντρου θερμορύθμισης, δημιουργείται μια ισορροπία μεταξύ παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας, η οποία επιτρέπει τη διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος εντός ορισμένων ορίων.
Η νορεπινεφρίνη και η σεροτονίνη εμπλέκονται στους νευρωνικούς μηχανισμούς που διασφαλίζουν την ενσωμάτωση της προσαγωγής της θερμοκρασίας και την εκτίμηση της τρέχουσας θερμοκρασίας του σώματος. Η ακετυλοχολίνη και η αναλογία των συγκεντρώσεων ιόντων νατρίου και ασβεστίου στον υποθάλαμο παίζουν ρόλο στους μηχανισμούς που καθορίζουν το «σημείο ρύθμισης». Στους τελεστικούς μηχανισμούς παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας, ο πρωταγωνιστικός ρόλος ανήκει στη νορεπινεφρίνη και την ακετυλοχολίνη. Στους κεντρικούς μηχανισμούς ρύθμισης της ανταλλαγής θερμότητας υπό κανονικές συνθήκες, οι προσταγλανδίνες δεν είναι σημαντικές. Ωστόσο, με την ανάπτυξη εμπύρετων καταστάσεων ως απόκριση στη δράση των πυρετογόνων, οι προσταγλανδίνες αποκτούν προφανώς το ρόλο των ιδιόμορφων μεσολαβητών στην αλλαγή του «σημείου ρύθμισης» της θερμορύθμισης.
Μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας τελεστών
πεδία_κειμένου
πεδία_κειμένου
βέλος_προς τα πάνω
ΣΕ τερνομισματικόςπεριβαλλοντικές συνθήκες, η ισορροπία παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας και η διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος επιτυγχάνεται κυρίως μέσω αγγειοκινητικών αντιδράσεων. Εάν στο κέντρο της θερμορύθμισης οι τιμές της μέσης ενσωματωμένης θερμοκρασίας σώματος και της καθορισμένης ρυθμιζόμενης θερμοκρασίας δεν συμπίπτουν, ενεργοποιούνται μηχανισμοί τελεστών, οι οποίοι, μέσω αλλαγών στη ροή του αίματος στα αγγεία της επιφάνειας του σώματος, αλλάζουν την ποσότητα της θερμότητας μεταφορά από το σώμα προς την απαιτούμενη κατεύθυνση. Εάν η μέση ενσωματωμένη θερμοκρασία του σώματος υπό αυτές τις συνθήκες αποκλίνει κατά ένα μικρό ποσοστό από την καθορισμένη θερμοκρασία, οι υπάρχουσες διαφορές αντισταθμίζονται εύκολα αλλάζοντας την ένταση της μεταφοράς θερμότητας χωρίς σημαντική αλλαγή στην παραγωγή θερμότητας. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω συμπαθητικών επιδράσεων στον αυλό των αιμοφόρων αγγείων της επιφάνειας του σώματος και ως αποτέλεσμα της μεγαλύτερης ή μικρότερης μεταφοράς θερμότητας από το αίμα από τον «πυρήνα» του σώματος στο «κέλυφος» και της διάχυσης της με φυσικούς μηχανισμούς. . Εάν το επίπεδο της μέσης ενσωματωμένης θερμοκρασίας του σώματος, παρά τη διαστολή των επιφανειακών αγγείων, υπερβαίνει σταθερά την τιμή της καθορισμένης θερμοκρασίας (για παράδειγμα, σε συνθήκες υψηλής εξωτερικής θερμοκρασίας), εμφανίζεται μια απότομη αύξηση της εφίδρωσης. Αυτή η αντίδραση ελέγχεται επίσης από το συμπαθητικό νευρικό σύστημα μέσω της απελευθέρωσης ακετυλοχολίνης από τις απολήξεις των νευρικών ινών. Η εξάτμιση της υγρασίας από την επιφάνεια του σώματος και οι αντιδράσεις συμπεριφοράς αποκτούν κορυφαία σημασία για την ενίσχυση της μεταφοράς θερμότητας.
Σε περιπτώσεις όπου, παρά τη στένωση των επιφανειακών αγγείων και την ελάχιστη εφίδρωση, το επίπεδο της μέσης ενσωματωμένης θερμοκρασίας γίνεται χαμηλότερο από την τιμή της καθορισμένης θερμοκρασίας (αυτό συμβαίνει, για παράδειγμα, όταν το σώμα εκτίθεται σε χαμηλή εξωτερική θερμοκρασία), διεργασίες παραγωγής θερμότητας ενεργοποιούνται. Το επίπεδο παραγωγής θερμότητας στο σώμα ελέγχεται από νευρώνες του οπίσθιου υποθαλάμου και πραγματοποιείται μέσω σωματικών και συμπαθητικών νευρικών ινών, καθώς και με τη συμμετοχή ορισμένων ορμονών και βιολογικά ενεργών ουσιών.
Έτσι, με την αύξηση της εισροής των προσαγωγών νευρικών ερεθισμάτων από τους υποδοχείς του κρύου του δέρματος στον υποθάλαμο, αρχικά αυξάνεται η θερμορρυθμιστική μυϊκή δραστηριότητα. Ως αποτέλεσμα της διέγερσης, οι νευρώνες της ραχιαία περιοχής του υποθαλάμου στέλνουν μέσω της «κεντρικής οδού τρόμου», τους πυρήνες του κινητικού συστήματος του μεσεγκεφάλου και του προμήκη μυελού, μια ροή απαγωγών νευρικών ερεθισμάτων στους κινητικούς νευρώνες της σπονδυλικής στήλης κορδόνι. Οι τελευταίοι ανταποκρίνονται στέλνοντας ρυθμικά ερεθιστικά νευρικά ερεθίσματα στους σκελετικούς μύες του λαιμού, του κορμού και των εγγύς άκρων. Αρχικά, αυτό εκδηλώνεται με αύξηση του πλάτους και της συχνότητας της ηλεκτρομυογραφικής δραστηριότητας, αύξηση της τονικής έντασης του μυός, αλλά ο μυς δεν κάνει ορατές συσπάσεις. ΣΕ θερμορρυθμιστικός τόνοςεμπλέκονται σταθερά οι μύες του πηγουνιού, του λαιμού, της άνω ζώνης ώμου, του κορμού και των καμπτήρων των άκρων. Το τελευταίο εξηγεί την υιοθέτηση μιας συγκεκριμένης στάσης (κύρτωμα σε μπάλα), η οποία μειώνει την επιφάνεια του σώματος σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον και μειώνει την ένταση της μεταφοράς θερμότητας.
Με τη συνεχή ψύξη του σώματος, όταν η εσωτερική του θερμοκρασία αρχίζει να μειώνεται, η αύξηση του μυϊκού τόνου περνά σε μια ποιοτικά νέα κατάσταση - συμβαίνουν ακούσιες περιοδικές συσπάσεις των σκελετικών μυών, που ονομάζεται κρύο ρίγος. Σε αυτή την περίπτωση, εκτελείται σχετικά μικρή μηχανική εργασία και σχεδόν όλη η μεταβολική ενέργεια στον μυ απελευθερώνεται ως θερμότητα. Ο ρυθμός μεταβολισμού και παραγωγής θερμότητας στους μύες κατά τη διάρκεια του ψυχρού ρίγους μπορεί να αυξηθεί σχεδόν 5 φορές σε σύγκριση με τον μεταβολισμό και τη δημιουργία θερμότητας σε αυτούς υπό συνθήκες σχετικής ανάπαυσης.
Σε ψυχρές συνθήκες, μέσω του συμπαθητικού νευρικού συστήματος, μέσω του μεσολαβητή του νορεπινεφρίνης, λιπόλυσηστον λιπώδη ιστό. Τα ελεύθερα λιπαρά οξέα απελευθερώνονται στην κυκλοφορία του αίματος και στη συνέχεια οξειδώνονται για να παράγουν μεγάλες ποσότητες θερμότητας. Η νορεπινεφρίνη και η αδρεναλίνη προκαλούν μια ταχεία αλλά βραχύβια αύξηση της παραγωγής θερμότητας. Μια πιο παρατεταμένη αύξηση των μεταβολικών διεργασιών επιτυγχάνεται υπό την επίδραση των θυρεοειδικών ορμονών - θυροξίνης και τριιωδοθυρονίνης.
Εάν, παρά την ενεργοποίηση του μεταβολισμού, η ποσότητα της θερμότητας που παράγεται από το σώμα γίνει μικρότερη από την ποσότητα της θερμότητας που εκπέμπεται, εμφανίζεται μείωση της θερμοκρασίας του σώματος, που ονομάζεται υποδερμική βελόνη ναρκωτικούΘερμία.
Η αντίθετη κατάσταση του σώματος, που συνοδεύεται από αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος, - υπερθερμία,εμφανίζεται όταν η ένταση της παραγωγής θερμότητας υπερβαίνει την ικανότητα του σώματος να μεταφέρει θερμότητα στο περιβάλλον μέσω των διαθέσιμων μεθόδων μεταφοράς θερμότητας.
Η υπερθερμία αναπτύσσεται πιο εύκολα όταν το σώμα εκτίθεται σε εξωτερική θερμοκρασία που υπερβαίνει τους 37°C σε 100% υγρασία αέρα, όταν η εξάτμιση του ιδρώτα ή της υγρασίας από την επιφάνεια του σώματος καθίσταται αδύνατη. Σε περίπτωση παρατεταμένης υπερθερμίας, μπορεί να αναπτυχθεί "θερμοπληξία".Αυτή η κατάσταση του σώματος χαρακτηρίζεται από ερυθρότητα του δέρματος ως αποτέλεσμα διαστολής των περιφερικών αιμοφόρων αγγείων, έλλειψη εφίδρωσης και σημεία δυσλειτουργίας του κεντρικού νευρικού συστήματος (αποπροσανατολισμός, παραλήρημα, σπασμοί). Σε ηπιότερες περιπτώσεις υπερθερμίας, μπορεί να εμφανιστεί θερμική συγκοπή, όταν, ως αποτέλεσμα μιας απότομης διαστολής των περιφερειακών αγγείων, εμφανίζεται πτώση της αρτηριακής πίεσης.
Τόσο με την υποθερμία όσο και με την υπερθερμία, υπάρχει παραβίαση της κύριας προϋπόθεσης για τη διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας σώματος - της ισορροπίας παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας. Η αλλαγή της θερμοκρασίας του σώματος σε αυτές τις συνθήκες πραγματοποιείται σε αντίθεση με τις «προσπάθειες» του κέντρου θερμορύθμισης και άλλων μηχανισμών του συστήματος θερμορύθμισης για τη διατήρηση της φυσιολογικής θερμοκρασίας του σώματος.
Πυρετός
πεδία_κειμένου
πεδία_κειμένου
βέλος_προς τα πάνω
Οι οργανισμοί έχουν ιδιαίτερη ανταπόκριση στην είσοδο ξένων ουσιών στο εσωτερικό περιβάλλον - πυρετό.
Πυρετόςείναι μια κατάσταση του σώματος κατά την οποία το θερμορρυθμιστικό κέντρο διεγείρει την αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος.
Αυτό επιτυγχάνεται με την ανακατασκευή του μηχανισμού «σημείου ρύθμισης» σε θερμοκρασία ρύθμισης υψηλότερη από την κανονική. Μια ομάδα νευρώνων που αναλύει την τρέχουσα μέση θερμοκρασία του σώματος και τη συγκρίνει με μια νέα, υψηλότερη τιμή, αντιλαμβάνεται τη φυσιολογική θερμοκρασία του πυρήνα του σώματος ως χαμηλή. Ενεργοποιούνται μηχανισμοί που ενεργοποιούν την παραγωγή θερμότητας (αύξηση θερμορρυθμιστικού μυϊκού τόνου, μυϊκό τρόμο) και μειώνουν την ένταση της μεταφοράς θερμότητας (σύσπαση των αιμοφόρων αγγείων στην επιφάνεια του σώματος, υιοθετώντας μια στάση που μειώνει την περιοχή επαφής της επιφάνειας του σώματος με το εξωτερικό περιβάλλον). Αν και υποκειμενικά αυτή τη στιγμή ένα άτομο αισθάνεται ρίγη, στην πραγματικότητα η θερμοκρασία του σώματος αυξάνεται και σύντομα φτάνει σε ένα νέο επίπεδο ρύθμισης που έχει θεσπίσει το κέντρο. Από αυτή τη στιγμή, οι διαδικασίες παραγωγής και απελευθέρωσης θερμότητας αρχίζουν να ισορροπούν. Ως αποτέλεσμα, το ρίγος, μια από τις πιο αποτελεσματικές μεθόδους παραγωγής θερμότητας, εξαφανίζεται, τα επιφανειακά αγγεία διαστέλλονται και η θερμοκρασία του δέρματος και των επιφανειακών ιστών αυξάνεται. Από τη στιγμή που το σώμα φτάνει σε μια ισορροπία εντάσεων παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας, που ρυθμίζεται από μηχανισμούς θερμορύθμισης, γίνεται αισθητό ένα κύμα ζεστασιάς και η αίσθηση του ρίγους εξαφανίζεται.
Η μετάβαση του "σημείου ρύθμισης" σε υψηλότερο επίπεδο συμβαίνει ως αποτέλεσμα της δράσης στην αντίστοιχη ομάδα νευρώνων στην προοπτική περιοχή του υποθαλάμου ενδογενή πυρετογόνα- ουσίες που προκαλούν αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος. Τα ενδογενή πυρετογόνα είναι πεπτίδια: η ιντερλευκίνη-1 στις μορφές ΕΝΑΚαι ΣΕ, παράγοντας νέκρωσης όγκου, ιντερλευκίνη-6, α-ιντερφερόνη και άλλα. Η παρουσία στο σώμα μιας σειράς αλληλοεπικαλυπτόμενων ενδοπυρογόνων παραγόντων δείχνει ότι ο πυρετός που προκαλούν παίζει σημαντικό προστατευτικό ρόλο για τον οργανισμό.
Σύστημα θερμορύθμισηςχρησιμοποιεί στοιχεία άλλων ρυθμιστικών συστημάτων για την εκτέλεση των λειτουργιών του.
Αλλαγές στη θερμοκρασία του σώματος υπό την επίδραση της σωματικής δραστηριότητας. Η μυϊκή δραστηριότητα, περισσότερο από μια αύξηση σε οποιαδήποτε άλλη φυσιολογική λειτουργία, συνοδεύεται από τη διάσπαση και την επανασύνθεση του ATP - αυτή είναι μια από τις κύριες πηγές ενέργειας συστολής στο μυϊκό κύτταρο. Αλλά ένα μικρό μέρος της δυνητικής ενέργειας των μακροεργασιών δαπανάται σε εξωτερική εργασία, το υπόλοιπο απελευθερώνεται με τη μορφή θερμότητας - από 80 έως 90% - και "ξεπλένεται" από τα μυϊκά κύτταρα με φλεβικό αίμα. Κατά συνέπεια, με όλους τους τύπους μυϊκής δραστηριότητας, το φορτίο στη θερμορρυθμιστική συσκευή αυξάνεται απότομα. Εάν δεν ήταν σε θέση να αντιμετωπίσει την απελευθέρωση περισσότερης θερμότητας από ό,τι σε κατάσταση ηρεμίας, τότε η θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος θα αυξανόταν κατά περίπου 6°C σε μια ώρα σκληρής δουλειάς. Η αυξημένη μεταφορά θερμότητας στους ανθρώπους εξασφαλίζεται κατά τη διάρκεια της εργασίας λόγω μεταφοράς και ακτινοβολίας, λόγω αύξησης της θερμοκρασίας του δέρματος και αυξημένης ανταλλαγής του στρώματος του δέρματος λόγω της κίνησης του σώματος. Όμως ο κύριος και πιο αποτελεσματικός τρόπος μεταφοράς θερμότητας είναι η ενεργοποίηση της εφίδρωσης. Η αυξημένη ενεργοποίηση της συσκευής εφίδρωσης συνοδεύεται από την απελευθέρωση βραδυκινίνης από τα κύτταρα των ιδρωτοποιών αδένων, η οποία έχει αγγειοδιασταλτική δράση στους κοντινούς μύες και εξουδετερώνει τη συστηματική αγγειοσυσταλτική δράση της αδρεναλίνης. Η αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος είναι ευεργετική κατά τη διάρκεια της εργασίας: η διεγερσιμότητα, η αγωγιμότητα και η αστάθεια των νευρικών κέντρων αυξάνονται, το ιξώδες των μυών μειώνεται και οι συνθήκες για το διαχωρισμό του οξυγόνου από την αιμοσφαιρίνη στο αίμα που ρέει μέσω αυτών βελτιώνονται. Μια ελαφρά αύξηση της θερμοκρασίας μπορεί να σημειωθεί ακόμη και στην κατάσταση προ-έναρξης και χωρίς προθέρμανση (συμβαίνει υπό όρους αντανακλαστικά).
Η θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος σε ηρεμία. Θερμοκρασία «πυρήνας» και «κέλυφος» του σώματος.
Η πιθανότητα ζωτικών διεργασιών περιορίζεται από ένα στενό εύρος θερμοκρασίας του εσωτερικού περιβάλλοντος στο οποίο μπορούν να συμβούν βασικές ενζυματικές αντιδράσεις. Για τους ανθρώπους, η μείωση της θερμοκρασίας του σώματος κάτω από 25°C και η αύξηση πάνω από τους 43°C είναι συνήθως θανατηφόρα. Τα νευρικά κύτταρα είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στις αλλαγές θερμοκρασίας. Από την άποψη της θερμορύθμισης, το ανθρώπινο σώμα μπορεί να φανταστεί κανείς ότι αποτελείται από δύο συστατικά: το εξωτερικό, το κέλυφος και τον εσωτερικό, πυρήνα. Ο πυρήνας είναι το μέρος του σώματος που έχει σταθερή θερμοκρασία και το κέλυφος είναι το μέρος του σώματος που έχει μια κλίση θερμοκρασίας. Μέσω του κελύφους υπάρχει ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ του πυρήνα και του περιβάλλοντος. Η θερμοκρασία διαφορετικών τμημάτων του πυρήνα είναι διαφορετική. Για παράδειγμα, στο ήπαρ - 37,8-38,0°C, στον εγκέφαλο - 36,9-37,8°C. Γενικά, η θερμοκρασία του πυρήνα του ανθρώπινου σώματος είναι 37,0°C. Η θερμοκρασία του ανθρώπινου δέρματος σε διάφορες περιοχές κυμαίνεται από 24,4 έως 34,4°C. Η χαμηλότερη θερμοκρασία παρατηρείται στα δάχτυλα των ποδιών, η χαμηλότερη στη μασχάλη. Με βάση τη μέτρηση της θερμοκρασίας στη μασχάλη συνήθως κρίνει κανείς τη θερμοκρασία του σώματος σε μια δεδομένη στιγμή. Σύμφωνα με τα μέσα δεδομένα, η μέση θερμοκρασία δέρματος ενός γυμνού ατόμου υπό άνετες συνθήκες θερμοκρασίας αέρα είναι 33-34°C. Υπάρχουν κιρκαδικές – καθημερινές – διακυμάνσεις της θερμοκρασίας του σώματος. Το πλάτος των κραδασμών μπορεί να φτάσει τη 1°. Η θερμοκρασία του σώματος είναι ελάχιστη τις πρωινές ώρες (3-4 ώρες) και μέγιστη την ημέρα (16-18 ώρες). Αυτές οι μετατοπίσεις προκαλούνται από διακυμάνσεις στο επίπεδο ρύθμισης, δηλ. σχετίζεται με αλλαγές στη δραστηριότητα του κεντρικού νευρικού συστήματος. Σε συνθήκες κίνησης που σχετίζονται με τη διασταύρωση των ωριαίων μεσημβρινών, χρειάζονται 1-2 εβδομάδες για να ευθυγραμμιστεί ο ρυθμός θερμοκρασίας με τη νέα τοπική ώρα. Οι ρυθμοί με μεγαλύτερες περιόδους μπορεί να υπερτίθενται στον κιρκάδιο ρυθμό. Ο ρυθμός θερμοκρασίας που συγχρονίζεται με τον εμμηνορροϊκό κύκλο εκδηλώνεται πιο ξεκάθαρα. Είναι επίσης γνωστό το φαινόμενο της ασυμμετρίας της μασχαλιαίας θερμοκρασίας. Παρατηρείται σε περίπου 54% των περιπτώσεων και η θερμοκρασία στην αριστερή μασχάλη είναι ελαφρώς υψηλότερη από τη δεξιά. Η ασυμμετρία είναι επίσης δυνατή σε άλλες περιοχές του δέρματος και η σοβαρότητα της ασυμμετρίας μεγαλύτερη από 0,5° υποδηλώνει παθολογία. Η σταθερότητα της θερμοκρασίας του σώματος ενός ατόμου μπορεί να διατηρηθεί μόνο εάν οι διαδικασίες παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας από ολόκληρο τον οργανισμό είναι ίσες. Στη θερμοουδέτερη (άνετη) ζώνη υπάρχει ισορροπία μεταξύ παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας. Ο κύριος παράγοντας που καθορίζει το επίπεδο θερμικής ισορροπίας είναι η θερμοκρασία περιβάλλοντος. Όταν αποκλίνει από την άνετη ζώνη, δημιουργείται ένα νέο επίπεδο θερμικής ισορροπίας στο σώμα, εξασφαλίζοντας ισοθερμία σε νέες περιβαλλοντικές συνθήκες. Η βέλτιστη αναλογία παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας εξασφαλίζεται από ένα σύνολο φυσιολογικών διεργασιών που ονομάζονται θερμορύθμιση. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ένα άτομο μπορεί να αρχίσει να εκτελεί ακόμη και βαριά εργασία σε κανονική θερμοκρασία σώματος και μόνο σταδιακά, πολύ πιο αργά από τον πνευμονικό αερισμό, η θερμοκρασία του πυρήνα φτάνει σε τιμές που αντιστοιχούν στο επίπεδο του γενικού μεταβολισμού. Έτσι, η αύξηση της θερμοκρασίας του πυρήνα του σώματος είναι απαραίτητη προϋπόθεση όχι για την έναρξη της εργασίας, αλλά για τη συνέχισή της για λίγο πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα. Ίσως, επομένως, η κύρια προσαρμοστική σημασία αυτής της αντίδρασης είναι η αποκατάσταση της απόδοσης κατά τη διάρκεια της ίδιας της μυϊκής δραστηριότητας.
Το ανθρώπινο σώμα αποτελείται από έναν εσωτερικό ομοιοθερμικό «πυρήνα» και ένα ποικιλοθερμικό «κέλυφος», το οποίο αλλάζει σχετικά εύκολα τη θερμοκρασία του ανάλογα με τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Αυτές οι ιδέες βασίζονται στο γεγονός ότι η σταθερή θερμοκρασία (37 °C), χαρακτηριστική των βαθιών ιστών του ανθρώπινου σώματος, διατηρείται μόνο σε βάθος περίπου 2,5 εκ. Το στρώμα των επιφανειακών ιστών πάχους έως 2,5 εκ. έχει θερμοκρασία διαφορετική από τη θερμοκρασία των εσωτερικών οργάνων. Η θερμοκρασία του επιφανειακού στρώματος, σε αντίθεση με το εσωτερικό, αλλάζει υπό την επίδραση εσωτερικών και εξωτερικών παραγόντων.
Υποθερμικές συνθήκες. Οι υποθερμικές συνθήκες περιλαμβάνουν καταστάσεις που χαρακτηρίζονται από μείωση της θερμοκρασίας του σώματος κάτω από το κανονικό. Η ανάπτυξή τους βασίζεται σε διαταραχή των μηχανισμών θερμορύθμισης που εξασφαλίζουν το βέλτιστο θερμικό καθεστώς του σώματος. Γίνεται διάκριση μεταξύ της ψύξης του σώματος (υποθερμία καθεαυτή) και της ελεγχόμενης (τεχνητής) υποθερμίας ή της ιατρικής αδρανοποίησης. Υποθερμίαεμφανίζεται ως αποτέλεσμα της επίδρασης στο σώμα χαμηλής θερμοκρασίας περιβάλλοντος ή/και σημαντικής μείωσης της παραγωγής θερμότητας σε αυτό. Η υποθερμία χαρακτηρίζεται από διαταραχή (αστοχία) των μηχανισμών θερμορύθμισης και εκδηλώνεται με μείωση της θερμοκρασίας του σώματος κάτω από το φυσιολογικό.
#49 Αναλύστε τη δυναμική του λειτουργικού συστήματος που διατηρεί τη βέλτιστη θερμοκρασία αίματος για μεταβολισμό όταν αυξάνεται η θερμοκρασία περιβάλλοντος.
Βλέπε εικ. πιο ψηλά.
Υπερθερμικές συνθήκες. Οι υπερθερμικές καταστάσεις περιλαμβάνουν την υπερθέρμανση του σώματος (ή την ίδια την υπερθερμία), τη θερμοπληξία, την ηλίαση, τον πυρετό και διάφορες υπερθερμικές αντιδράσεις. Πυρετός. Η πιο σημαντική κλινική σημασία είναι ο πυρετός - μια γενική μη ειδική αντίδραση του σώματος, που στις περισσότερες περιπτώσεις αναπτύσσεται ως απόκριση στην είσοδο στο σώμα ή/και στο σχηματισμό πυρετογόνου σε αυτό. Μια σημαντική εκδήλωση του πυρετού είναι η αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος, ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Ο πυρετός διαφέρει από τις άλλες υπερθερμικές καταστάσεις λόγω της διατήρησης των μηχανισμών θερμορύθμισης σε όλα τα στάδια της ανάπτυξής του.
Η σταθερότητα της θερμοκρασίας του σώματος ενός ατόμου μπορεί να διατηρηθεί μόνο εάν οι διαδικασίες παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας από ολόκληρο τον οργανισμό είναι ίσες. Στη θερμοουδέτερη (άνετη) ζώνη υπάρχει ισορροπία μεταξύ παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας. Ο κύριος παράγοντας που καθορίζει το επίπεδο θερμικής ισορροπίας είναι η θερμοκρασία περιβάλλοντος. Όταν αποκλίνει από την άνετη ζώνη, δημιουργείται ένα νέο επίπεδο θερμικής ισορροπίας στο σώμα, εξασφαλίζοντας ισοθερμία σε νέες περιβαλλοντικές συνθήκες. Η βέλτιστη αναλογία παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας εξασφαλίζεται από ένα σύνολο φυσιολογικών διεργασιών που ονομάζονται θερμορύθμιση. Υπάρχουν φυσική (μεταφορά θερμότητας) και χημική (παραγωγή θερμότητας) θερμορύθμιση.
Παραγωγή θερμότητας - πραγματοποιείται λόγω αλλαγών στο επίπεδο του μεταβολισμού, γεγονός που οδηγεί σε αλλαγή στο σχηματισμό θερμότητας στο σώμα. Η πηγή θερμότητας στο σώμα είναι οι εξώθερμες αντιδράσεις οξείδωσης πρωτεϊνών, λιπών, υδατανθράκων, καθώς και η υδρόλυση ATP. Όταν τα θρεπτικά συστατικά διασπώνται, μέρος της απελευθερωμένης ενέργειας συσσωρεύεται στο ATP και ένα μέρος διαχέεται με τη μορφή θερμότητας (πρωτογενής θερμότητα - 65-70% της ενέργειας). Όταν χρησιμοποιούνται δεσμοί υψηλής ενέργειας μορίων ATP, μέρος της ενέργειας χρησιμοποιείται για την εκτέλεση χρήσιμης εργασίας και μέρος διαχέεται (δευτερεύουσα θερμότητα). Έτσι, δύο ροές θερμότητας - πρωτογενής και δευτερεύουσας - είναι η παραγωγή θερμότητας.
Εάν είναι απαραίτητο να αυξηθεί η παραγωγή θερμότητας, εκτός από τη δυνατότητα λήψης θερμότητας από το εξωτερικό, το σώμα χρησιμοποιεί μηχανισμούς που αυξάνουν την παραγωγή θερμικής ενέργειας.
Η θερμοκρασία έχει σημαντικό αντίκτυπο στην πορεία των διαδικασιών ζωής στο σώμα και στη φυσιολογική του δραστηριότητα. Η φυσικοχημική βάση αυτής της επίδρασης είναι μια αλλαγή στον ρυθμό των χημικών αντιδράσεων, λόγω της οποίας συμβαίνει η εντροπική μετατροπή όλων των τύπων ενέργειας σε θερμότητα.
Υπάρχουν συσταλτικές και μη συσταλτικές θερμογένεση.
Η συσταλτική θερμογένεση χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι όταν οι μύες συστέλλονται, η υδρόλυση του ATP αυξάνεται, επομένως η ροή της δευτερεύουσας θερμότητας που χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του σώματος αυξάνεται.
Η εθελοντική δραστηριότητα του μυϊκού συστήματος συμβαίνει κυρίως υπό την επίδραση του εγκεφαλικού φλοιού. Σε αυτή την περίπτωση, είναι δυνατή μια αύξηση της παραγωγής θερμότητας κατά 3-5 φορές σε σύγκριση με την τιμή του βασικού μεταβολισμού.
Όταν εκτελείτε σωματική δραστηριότητα ποικίλης έντασης, η παραγωγή θερμότητας αυξάνεται 5-15 φορές σε σύγκριση με το επίπεδο ηρεμίας. Κατά τη διάρκεια των πρώτων 15-30 λεπτών παρατεταμένης λειτουργίας, η θερμοκρασία του πυρήνα αυξάνεται αρκετά γρήγορα σε ένα σχετικά σταθερό επίπεδο και στη συνέχεια παραμένει σε αυτό το επίπεδο ή συνεχίζει να αυξάνεται αργά. Αν και κατά τη διάρκεια της άσκησης ενεργοποιούνται διάφοροι μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας, παρατηρείται λειτουργική υπερθερμία. Αυτό μπορεί να οφείλεται σε μείωση του επιπέδου ρύθμισης του υποθαλάμου.
Συνήθως, όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος και η θερμοκρασία του αίματος μειώνονται, η πρώτη αντίδραση είναι η αύξηση του θερμορρυθμιστικού τόνου. Από την άποψη της μηχανικής συστολής, αυτός ο τόνος είναι μια μικροδόνηση και σας επιτρέπει να αυξήσετε την παραγωγή θερμότητας κατά 25-40% του αρχικού επιπέδου. Συνήθως οι μύες του κεφαλιού και του λαιμού συμμετέχουν στη δημιουργία τόνου.
Με πιο σημαντική υποθερμία, ο θερμορυθμιστικός τόνος μετατρέπεται σε μυϊκό ψυχρό τρέμουλο. Το κρύο ρίγος είναι μια ακούσια ρυθμική δραστηριότητα των επιφανειακών μυών, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η παραγωγή θερμότητας. Πιστεύεται ότι η παραγωγή θερμότητας κατά το κρύο ρίγος είναι 2,5 φορές υψηλότερη από ό,τι κατά τη διάρκεια της εκούσιας μυϊκής δραστηριότητας.
Η μη συσταλτική θερμογένεση λαμβάνει χώρα με την επιτάχυνση των διεργασιών οξείδωσης και τη μείωση της αποτελεσματικότητας της σύζευξης οξειδωτικής φωσφορυλίωσης. Λόγω αυτού του τύπου θερμογένεσης, η παραγωγή θερμότητας μπορεί να αυξηθεί 3 φορές.
Στους σκελετικούς μύες, η αύξηση του ρυθμού της μη συσταλτικής θερμογένεσης σχετίζεται με μείωση της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης λόγω της αποσύνδεσης των διαφόρων σταδίων αυτής της διαδικασίας. Στο ήπαρ, η αυξημένη παραγωγή θερμότητας σχετίζεται με την ενεργοποίηση της γλυκογονόλυσης και την επακόλουθη διάσπαση της γλυκόζης. Η αυξημένη παραγωγή θερμότητας είναι δυνατή λόγω της διάσπασης του καφέ λίπους. Το καφέ λίπος, πλούσιο σε μιτοχόνδρια και απολήξεις συμπαθητικών νεύρων, βρίσκεται στην ινιακή περιοχή, μεταξύ των ωμοπλάτων, στο μεσοθωράκιο κατά μήκος των μεγάλων αγγείων, στις μασχάλες. Σε συνθήκες ηρεμίας, έως και 10% της θερμότητας παράγεται στο καφέ λίπος. Όταν ψύχεται, η ένταση της αποσύνθεσής του αυξάνεται αισθητά. Επιπλέον, παρατηρείται αύξηση του επιπέδου σχηματισμού θερμότητας λόγω της ειδικής δυναμικής δράσης των τροφίμων.
Η ρύθμιση των διαδικασιών της μη συσταλτικής θερμογένεσης πραγματοποιείται με την ενεργοποίηση του συμπαθητικού νευρικού συστήματος, την παραγωγή θυρεοειδικών ορμονών (αποσύνδεση της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης) και του μυελού των επινεφριδίων.
Σε αυτή την περίπτωση, η ενέργεια ξοδεύεται πάντα για κάποιο είδος εργασίας και η παραγωγή θερμότητας είναι η συνέπειά της. Σε κατάσταση ηρεμίας, το 70% της θερμότητας ενός ατόμου παράγεται από εσωτερικά όργανα και το 30% από τους μύες, οι ίνες των οποίων, ακόμη και κατά την πλήρη ανάπαυση, συστέλλονται ανεπαίσθητα και πολύ αδύναμα, αλλά συνεχώς. Κατά τη διάρκεια της σωματικής εργασίας (προπόνηση), ο σχηματισμός θερμότητας αυξάνεται αρκετές φορές και το μερίδιο της μυϊκής εργασίας σε αυτή τη διαδικασία γίνεται καθοριστικό. Η παραγωγή θερμότητας εξαρτάται κυρίως από την ένταση της μυϊκής εργασίας.
Κατά τη διάρκεια της φυσικής δραστηριότητας, η θερμοκρασία του πυρήνα αυξάνεται και η μέση θερμοκρασία του δέρματος μειώνεται λόγω της παραγωγής ιδρώτα και της εξάτμισης που προκαλείται από την εργασία. Κατά τη διάρκεια της υπομέγιστης άσκησης, ο ρυθμός αύξησης της θερμοκρασίας του πυρήνα είναι σχεδόν ανεξάρτητος από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος σε ένα μεγάλο εύρος (15-35°C) εφόσον υπάρχει εφίδρωση. Η αφυδάτωση οδηγεί σε αύξηση της θερμοκρασίας του πυρήνα και ως εκ τούτου περιορίζει την απόδοση.
Η κανονική ανθρώπινη δραστηριότητα είναι δυνατή σε ένα εύρος μόνο μερικών βαθμών. η μείωση της θερμοκρασίας του σώματος κάτω από 35°C και η αύξηση πάνω από 40-41°C είναι επικίνδυνες και μπορεί να έχουν σοβαρές συνέπειες για τον οργανισμό.
Τα νευρικά κύτταρα είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στις αλλαγές θερμοκρασίας. Από την άποψη της θερμορύθμισης, το ανθρώπινο σώμα μπορεί να φανταστεί κανείς ότι αποτελείται από δύο συστατικά: το εξωτερικό - το κέλυφος και το εσωτερικό - τον πυρήνα. Ο πυρήνας είναι το μέρος του σώματος που έχει σταθερή θερμοκρασία και το κέλυφος είναι το μέρος του σώματος που έχει μια κλίση θερμοκρασίας. Μέσω του κελύφους υπάρχει ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ του πυρήνα και του περιβάλλοντος. Η θερμοκρασία διαφορετικών τμημάτων του πυρήνα είναι διαφορετική. Για παράδειγμα, στο ήπαρ - 37,8-38,0°C, στον εγκέφαλο - 36,9-37,8°C γενικά, η θερμοκρασία του πυρήνα του ανθρώπινου σώματος είναι 37,0°C.
Η θερμοκρασία του ανθρώπινου δέρματος σε διάφορες περιοχές κυμαίνεται από 24,4°C έως 34,4°C. Η χαμηλότερη θερμοκρασία παρατηρείται στα δάχτυλα των ποδιών, η υψηλότερη στη μασχάλη. Με βάση τη μέτρηση της θερμοκρασίας στη μασχάλη συνήθως κρίνει κανείς τη θερμοκρασία του σώματος σε μια δεδομένη στιγμή. Σύμφωνα με τα μέσα δεδομένα, η μέση θερμοκρασία δέρματος ενός γυμνού ατόμου σε συνθήκες άνετης θερμοκρασίας αέρα είναι 33-34°C.
Υπάρχουν κιρκαδικές – καθημερινές – διακυμάνσεις της θερμοκρασίας του σώματος. Το πλάτος των κραδασμών μπορεί να φτάσει τη 1°. Η θερμοκρασία του σώματος είναι ελάχιστη τις πρωινές ώρες (3-4 ώρες) και μέγιστη την ημέρα (16-18 ώρες). Αυτές οι μετατοπίσεις προκαλούνται από διακυμάνσεις στο επίπεδο ρύθμισης, δηλ. σχετίζεται με αλλαγές στη δραστηριότητα του κεντρικού νευρικού συστήματος.
Είναι επίσης γνωστό το φαινόμενο της ασυμμετρίας της μασχαλιαίας θερμοκρασίας. Παρατηρείται σε περίπου 54% των περιπτώσεων και η θερμοκρασία στην αριστερή μασχάλη είναι ελαφρώς υψηλότερη από τη δεξιά. Η ασυμμετρία είναι επίσης δυνατή σε άλλες περιοχές του δέρματος και η σοβαρότητα της ασυμμετρίας μεγαλύτερη από 0,5° υποδηλώνει παθολογία.