3. Основы терморегуляции организма человека
Сложная система терморегуляции организма человека обеспечивает поддержание теплового равновесия внутренних тканей и органов в пределах ограниченного диапазона их температуры, в среднем около 37 о С, при физиологическом пределе колебаний этой температуры около 1,5 о С. Изменение температуры крови и внутренних органов на 2-2,5 о С от среднего уровня сопровождается нарушением физиологических функций. Температура тела человека выше 43 о С практически не совместима с жизнью. Возможность осуществления нормальных физиологических функций в узком диапазоне температур определяет значение терморегуляции для поддержания жизни человека.
Для обеспечения стабильной температуры тела количество тепла, получаемое телом, должно равняться отдаваемому им количеству тепла во внешнюю среду. То есть, теплообмен должен в комфортных условиях соответствовать уравнению теплового баланса, в котором учтены главные факторы, оказывающие влияние на изменение содержания тепла в организме человека (A.Gagge, 1936;C.Winslowetal., 1936):
Q– тепловая нагрузка на организм;
М– метаболическое тепло, составляющее от 67-75% от уровня энергозатрат;
С– конвекционный теплообмен организма и окружающего воздуха;
R– лучистый теплообмен организма с окружающей средой;
Е– отдача тепла организма с испаряемым потом.
По данному уравнению тепловая нагрузка определяется уровнем метаболизма, интенсивностью потоотделения и метеорологическими и микроклиматическими условиями, от которых в свою очередь зависят характер и степень функциональных сдвигов, предпатологических и патологических изменений в организме.
Тепловой комфорт организма в обычных условиях соответствует нулевому значению Q. Положительная тепловая нагрузка (+Q) приводит к развитию теплового напряжения. Физиологическим пределом накопления тепла в организме является 600кДж. Отрицательная нагрузка (-Q) ведет к охлаждению и переохлаждению организма. Теплоотдача свыше 5000кДжприводит к замерзанию организма.
Терморегуляция организма осуществляется рефлекторными механизмами. Большую роль в процессе терморегуляции играют терморецепторы, передающие информацию об изменениях температуры среды в центр терморегуляции, представляющий собой сложную систему (спинной мозг – гипоталамус — кора головного мозга). Именно функциональная взаимосвязь терморецепторов с центральными регуляторными механизмами обеспечивает возможность приспособления организма человека к изменяющимся тепловым характеристикам внешней среды.
Терморегуляция организма осуществляется уравновешиванием теплопродукции и теплоотдачи. Теплопродукция предполагает так называемую химическую терморегуляцию, теплоотдача –физическую терморегуляцию.
Теплопродукция (химическая теплорегуляция)включает следующие компоненты:
работа, производимая для поддержания структурной целостности и жизнедеятельности организма;
работа сокращения поперечнополосатых и гладких мышц;
работа по перемещению ионов против градиента их концентраций в клеточной мембране, необходимая для сохранения возбудимости клеток;
работа синтеза различных органических соединений, связанная с постоянным обновлением клеточных структур, образованием секретов, гормонов, ферментов и т. д.
Все указанные виды работы, составляющие химическую терморегуляцию, совершаются за счет химической энергии гидролиза макроэргических соединений, синтез которых происходит за счет свободной энергии ингредиентов пищи, расщепляющихся в процессе обмена веществ (метаболизма). При этом около 40% энергии переходит в тепло и рассеивается в тканях.
Значение химической терморегуляции наглядно демонстрирует уровень основного обмена в зависимости от температуры воздуха (рисунок 1). Как видно из рисунка, теплопродукция не меняется при температуре воздуха 15-25 о С, повышается при снижении ниже 15 о С и уменьшается при подъеме до 25-35 о С. При увеличении температуры воздуха выше 35 о С отмечается вторичное возрастание основного обмена, свидетельствующее о нарушении химической терморегуляции. При оценке химической терморегуляции следует учитывать, что в динамику теплопродукции за счет основного обмена могут быть внесены значительные коррективы за счет интенсивности мышечной работы, состояния приспособительных возможностей организма и т. д. В частности, при мышечной работе теплопродукция организма может возрастать в 5-10 раз и более.
Рис. 1. Основной обмен при различных температурах воздуха
Теплоотдача (физическая терморегуляция)представляет собой совокупность следующих механизмов:
теплопроведение – прямое проведение тепла через ткани, соответственно их теплопроводности;
кондукция – непосредственная передача тепла предметам и поверхностям, с которыми контактирует тело человека;
конвекция – перенос тепла движущимся у поверхности тела воздухом;
радиация – инфракрасное излучение тела (может быть и приток тепла за счет радиации от нагретых поверхностей к телу человека);
испарение воды (пота) с поверхности тела и слизистых оболочек дыхательных путей.
При температуре воздуха 20 о С теплоотдача проведением и конвекцией составляет примерно 31%, радиацией – 44%, испарением пота – 21 %. Остальное тепло может поглощаться пищей и водой, поступающей в организм, за счет различий в температуре. При изменениях температуры окружающей среды и различных её сочетаниях с другими факторами (влажность, скорость движения воздуха, лучистое тепло) указанное соотношение путей теплоотдачи может меняться в значительных пределах. Так, например, при повышенных температурах воздуха ведущим, а зачастую единственным путем теплоотдачи, является испарение пота (рисунок 2).
Важнейшим механизмом теплоотдачи является вазомоторная реакция. Благодаря понижению тонуса сосудов кровоток в коже человека может возрасти от 1 до 100 мл/минна 100см 2 ткани. Теплоотдача при этом увеличивается за счет повышения теплопроводности кожи и усиленного переноса тепла кровью от глубоко расположенных тканей к поверхности тела. Сужение сосудов кожи соответственно уменьшает теплоотдачу.
Особенности терморегуляции организма при различных температурах воздуха и характер влияния на неё других метеорологических и микроклиматических факторов представлены в соответствующих разделах пособия.
Так как количество тепла, получаемого или отдаваемого организмом, изменяется в широких пределах в зависимости от энерготрат и теплового состояния окружающей среды, то терморегуляторная система организма должна быть весьма гибкой и эффективной. На экстремальные тепловые или холодовые воздействия организм отвечает напряжением терморегуляторных механизмов, а при дальнейшем нарастании теплового или холодового стресса патологическими реакциями и поражениями.
Рис. 2. Изменение интенсивности теплоотдачи различными способами при изменении
Источник
Терморегуляция организма человека способы терморегуляции
Нарушение терморегуляции
Довольно часто к врачам различных специальностей обращаются люди с повышением температуры тела, как с иными симптомами, так и без каких-либо других проявлений. В большинстве случаев находится органическая причина (в том числе острое или обострившееся хроническое заболевание ЛОР-органов, желудочного-кишечного тракта, мочевыводящей, половой и иных систем, порой выявляются более редкие причины, такие как аутоиммунные заболевания или злокачественные новообразования). После целенаправленного лечения температура снижается до нормальных для данного человека значений.
Но есть категория пациентов, у которых отмечается длительное повышение температуры тела (в течение недель и месяцев) без выявленной причины. Такие пациенты имеют за плечами множество анализов, инструментальных исследований, консультаций специалистов без каких-то определенных заключений и диагнозов.
Существует два основных клинических понятия для повышения температуры без четких органических причин: лихорадка неясного генеза и хронический субфебрилитет.
Критерии лихорадки неясного генеза, сформулированные более 50 лет назад R. G. Petersdorf и P. Beeson, остаются актуальными и по сей день: данным термином обозначают постоянное или периодическое повышение температуры тела до 38,3 градусов и более, длительностью 3 недели и более, причину которого не удалось установить при общесоматическом.
Под термином хронический субфебрилитет понимают «беспричинное» повышение температуры до 38 градусов длительностью более 2 недель и часто являющееся единственной жалобой. Он может встречаться при многих соматических заболеваниях, относящихся к компетенции врачей различных специальностей: терапевты, хирурги, оториноларингологи, ревматологи, онкологи. Но при отсутствии органической патологии, в том числе после исключения органических изменений, нарушающих работу центра терморегуляции в головном мозге, многие ученые, среди которых известные отечественные неврологи В. К. Хорошко и А. Н. Вейн, допускают существование длительного субфебрилитета неинфекционного происхождения как проявления психосоматической патологии.
Уже не раз сказано, что темп жизни современного человека, переизбыток информации, обилие задач и обязанностей дают чрезмерную нагрузку на нервную систему. И эта перегрузка становится «питательной» средой для возникновения психогенных заболеваний. Психофизиологические реакции, психосоматические заболевания и неврозы становятся одной из значительных проблем современной медицины.
Психофизиологическая реакция – это реакция на стресс. Например, изменение частоты сердечных сокращений, регулярности дыхания, диспепсические расстройства, нарушение сна, аппетита, чрезмерное потоотделение, а иногда и колебания температуры. Такую реакцию могут вызвать как привычные, но более сильно выраженные факторы (например, подготовка проекта в сжатые сроки), так и встреча с незнакомыми обстоятельствами (командировка в новый регион) или крупной неудачей. Многие люди адаптируются к ситуации, нагрузке и через некоторое время неприятные симптомы уходят. Это первый вариант выхода из психофизиологической реакции – выздоровление.
Но в случае, когда стресс принимает хронический характер, воздействующие факторы чрезмерны или многочисленны, компенсаторных механизмов нервной системы не хватает и реакция переходит в психосоматическое заболевание, связующим звеном между психическим и соматическим являются вегетативная, эндокринная и иммунная системы. При сходном стрессовом факторе психосоматические проявления у разных людей будут различны, и в этом случае большую роль играют генетика, история предыдущих заболеваний, то есть наличие «слабых мест» в организме.
В данной публикации мы несколько подробнее рассмотрим одно из проявлений психофизиологических изменений, а именно нарушение терморегуляции, которая выражается в гипертермии (повышении температуры тела, чаще до субфебрильных значений; может быть постоянной или иметь волнообразный характер), ощущении озноба. Постоянный субфебрилитете может сохраняться от нескольких недель до нескольких лет. Довольно часто такие проявления встречаются у подростков на фоне вегетативно-эндокринных изменений. В анамнезе у таких пациентов часто выявляются температурные «хвосты» после инфекционных заболеваний. Для них характерна хорошая переносимость повышенной температуры, отсутствие или нетипичные колебания суточного ритма (более высокая температура отмечается в первой половине дня), несоответствие между величиной температуры и частотой сердечных сокращений, асимметрия температуры в подмышечных впадинах, изотермия (снижение разницы между температурой различных участков тела), нормализация температуры в ночное время. Результаты лабораторных и инструментальных исследований укладываются в границы нормы. Частые спутники субфебрилитета: ощущение озноба с постоянным чувством холода в организме или отдельных частях тела, плохая переносимость сквозняков, низких температур. Более редко, но встречается гипотермия центрального генеза, когда температура тела снижается до 35 градусов и ниже. Она сопровождается общей слабостью, артериальной гипотензией, повышенным потоотделением, ознобом.
Нарушение терморегуляции в рамках психофизиологической реакции может встречаться как изолированно, так и в сочетании другими психосоматическими проявлениями, тревожными расстройствами, депрессией. Что требует более углубленного обследования и последующего лечения у невролога, психоневролога, психотерапевта.
Необходимо помнить, что повышение температуры тела – это причина обратиться в первую очередь к терапевту, пройти базовые обследования для исключения соматической патологии, при необходимости продолжить обследование у врачей узких специальностей (таких как ревматолог, оториноларинголог, уролог). Но после исключения органической патологии и при сохранении повышения температуры тела следуют записаться на прием к неврологу, который и определит дальнейший план действий.
Светлана Юрьевна Корниенко, врач-невролог.
Источник
Нарушение терморегуляции организма
Общие сведения
Расстройство терморегуляции это нарушение постоянства температуры тела, вызванные дисфункцией ЦНС. Температурный гомеостаз считается одной из основных функций гипоталамуса, который содержит специализированные термочувствительные нейроны.
От гипоталамуса начинаются вегетативные пути, которые при необходимости могут обеспечивать увеличение теплопродукции, вызывая мышечную дрожь или рассеяние излишнего тепла.
При поражении гипоталамуса, а также следующих от него к стволу мозга или спинному мозгу путей возникают расстройства терморегуляции в виде гипертермии или гипотермии.
Теплоотдача организмом во внешнюю среду зависит от температуры окружающей среды, от количества влаги (пота), выделяемой организмом вследствие затрат тепла на испарение, от тяжести выполняемой работы и физического состояния человека.
При высокой температуре воздуха и облучении кровеносные сосуды поверхности тела расширяются, при этом происходит перемещение крови: главного аккумулятора тепла в организме, к периферии (поверхности тела). Вследствие такого перераспределения крови теплоотдача с поверхности тела значительно увеличивается.
Нарушения терморегуляции организма могут возникать при:
повреждении центрального или периферического звена системы терморегуляции;
кровоизлияниях и опухолях в области гипоталамуса;
при травмах, сопровождающихся повреждением соответствующих проводящих путей.
Нарушение терморегуляции сопутствует многим системным заболеваниям, обычно проявляясь повышением температуры тела или лихорадкой. Повышение температуры тела является настолько надежным индикатором заболевания, что наиболее часто используемой в клинике процедурой стала термометрия.
Изменения температуры можно выявить даже при отсутствии явного фебрилитета. Они проявляются в виде покраснения, побледнения, потоотделения, дрожи, ненормальных ощущений тепла или холода, а также могут состоять из неустойчивых колебаний температуры тела в пределах нормы у больных с постельным режимом.
При физической работе временно нарушается баланс между теплопродукцией и теплоотдачей с последующим быстрым восстановлением нормальной температуры в состоянии покоя за счет длительной активации механизмов теплоотдачи.
Фактически, при длительной физической нагрузке расширение сосудов кожи в ответ на повышение температуры сердцевины организма прекращается для того, чтобы сохранить эту температуру.
Нарушение терморегуляции при лихорадке
При лихорадке адаптационная способность снижается, так как по достижении стабильной температуры тела теплопродукция становится равной теплоотдаче, однако и та, и другая находятся на уровне выше исходного. Кровоток в периферических сосудах кожи играет более важную роль в регуляции теплопродукции и теплоотдачи, чем потоотделение.
При лихорадке температура тела, определяемая терморецепторами, низкая, поэтому организм реагирует на нее как на охлаждение.
Дрожь приводит к увеличению теплопродукции, а сужение сосудов кожи — к уменьшению теплоотдачи. Эти процессы позволяют объяснить возникающие в начале лихорадки ощущения холода или озноба. И наоборот, при удалении причины лихорадки температура снижается до нормальной, и больной ощущает жар. Компенсаторными реакциями в данном случае являются:
расширение сосудов кожи;
При высокой температуре окружающей среды развиваются четыре клинических синдрома:
тепловая травма при напряжении;
Каждое из этих состояний можно отдифференцировать на основании различных клинических проявлений, однако между ними есть много общего и эти состояния можно рассматривать как разновидности синдромов одного и того же происхождения.
Симптомокомплекс теплового поражения развивается при высокой температуре (более 32°С) и при высокой относительной влажности воздуха (более 60%). Наиболее уязвимы люди пожилого возраста, лица, страдающие психическими заболеваниями, алкоголизмом, принимающие антипсихотические, мочегонные, антихолинергические препараты, а также люди, находящиеся в помещениях с плохой вентиляцией.
Источник
