Понятие о температуре тела человека механизм терморегуляции
Терморегуляция человека – набор чрезвычайно важных механизмов, поддерживающих стабильность температурного режима организма в разных условиях внешней среды. Но почему человек так нуждается в неизменной температуре тела, и что будет, если она начнет колебаться? Как протекают терморегуляционные процессы и что делать, если природный механизм дает сбой? Обо всем этом — ниже.
Что такое терморегуляция организма человека
Человек, как и большинство млекопитающих — гомойотермное создание. Гомойотермия – это способность организма обеспечивать себе постоянство уровня температуры, в основном с помощью физиолого-биохимических реакций.
Терморегуляция организма человека – это эволюционно сформировавшийся набор механизмов, которые срабатывают за счет гуморальной (посредством жидкой среды) и нервной регуляции, метаболизма (обмена веществ) и энергетического обмена. Различные механизмы имеют различные способы и условия срабатывания, поэтому их активация зависит от времени дня, пола человека, числа прожитых лет и даже положения Земли на орбите.
Тепловая карта человека
Терморегуляция в организме человека выполняется рефлекторно. Специальные системы, действие которых направлено на контроль температуры, регулируют интенсивность отдачи или поглощения тепла.
Система терморегуляции человека
Поддержание температурного режима тела на постоянном заданном уровне осуществляется при помощи двух противоположных механизмов терморегуляции организма человека — отдачи и продукции тепла.
Механизм теплопродукции
Механизм теплопродукции, или химическая терморегуляция человека – процесс, способствующий повышению температуры организма. Он имеет место при всех обменах веществ, но, по большей мере, в мышечных волокнах, клетках печени и клетках бурых жировых отложений. Так или иначе, в продуцировании тепла участвуют все тканевые структуры. В каждой клетке человеческого тела происходят окислительные процессы, расщепляющие органические вещества, в ходе которых какая-то доля выделяемой энергии уходит на нагревание организма, а основное количество – на синтезирование аденозинтрифосфатной кислоты (АТФ). Это соединение является удобной формой для накопления, транспортировки и эксплуатации энергии.
Так выглядит молекула АТФ
Во время понижения температуры рефлекторным образом понижается и скорость обменных процессов в человеческом теле, и наоборот. Химическая регуляция активизируется в тех случаях, когда физической составляющей теплообмена не хватает для поддержания нормального температурного значения.
Механизм теплопродукции активизируется при поступлении сигналов от холодовых рецепторов. Это происходит, когда температура окружающей среды становится ниже так называемой «зоны комфорта», которая для легко одетого человека лежит в температурных рамках от 17 до 21 градуса, а для голого человека составляет приблизительно 27-28 градусов. Стоит отметить, что для каждого индивидуума «зона комфорта» определяется индивидуально, она может меняться в зависимости от состояния здоровья, массы тела, места проживания, времени года и т.п.
Чтобы повысить выработку тепла в организме включаются механизмы термогенеза. Среди них выделяют следующие.
1. Сократительный.
Этот механизм активизируется за счет работы мышц, в ходе которой ускоряется разложение аденозитрифосфата. При его расщеплении выделяется вторичная теплота, эффективно согревающая тело.
Сокращения мышц в таком случае происходят непроизвольно — при поступлении импульсов, исходящих из коры головного мозга. Как результат, в теле человека можно наблюдать значительное (до пяти раз) повышение выработки тепла.
Так кожа реагирует на холод
При незначительном понижении температуры увеличивается терморегуляционный тонус, что наглядно проявляется в появлении на коже «мурашек» и поднятии волосков.
Неконтролируемые мышечные сокращения при сократительном термогенезе называют холодовой дрожью. Повысить температуру организма при помощи сокращений мышц можно и осознанно – проявляя двигательную активность. Физическая нагрузка способствует повышению теплопродукции до 15 раз.
2. Несократительный.
Данный вид термогенеза может повысить теплопродукцию почти втрое. В его основе лежит катаболизм (расщепление) жирных кислот. Этот механизм регулируется при помощи симпатической нервной системы и гормонов, выделяемых щитовидной железой и мозговым веществом надпочечников.
Механизм теплоотдачи
Механизм теплоотдачи, или физическая составляющая терморегуляции – это процесс избавления организма от лишнего тепла. Постоянное значение температуры поддерживается за счет выведения тепла через кожу (путем кондукции и конвекции), радиации и выведения влаги.
Часть теплоотдачи происходит за счет теплопроводности кожи и слоя жировой клетчатки. Процесс регулируется по большей части кровообращением. При этом тепло от кожи человека отдается твердым предметам при прикасании к ним (кондукция) или окружающему воздуху (конвекция). Конвекция составляет значимую часть теплоотдачи — в воздух передается 25-30% человеческого тепла.
Радиация или излучение — это перенос энергии человека в пространство или на окружающие предметы, имеющие более низкую температуру. С излучением уходит до половины человеческого тепла.
И, наконец, испарение влаги с поверхности кожи или из дыхательных органов, на которое приходится 23-29% потери тепла. Чем больше показатель температуры тела превышает норму, тем активнее организм охлаждается при помощи испарения — поверхность тела покрывается потом.
В случае, когда температура окружающей среды значительно превышает внутренний показатель организма, испарение остается единственным действенным механизмом охлаждения, все прочие перестают работать. Если же высокая внешняя температура еще сопровождается повышенной влажностью, которая затрудняет потоотделение (т.е. испарение воды), то человек может перегреться и получить тепловой удар.
Рассмотрим механизмы физической регуляции температуры тела более подробно:
Перспирация
Суть этого вида теплоотдачи состоит в том, что энергия направляется в окружающую среду путем испарения влаги с кожного покрова и слизистых оболочек, устилающих дыхательные пути.
Этот вид теплоотдачи — один из наиважнейших, поскольку, как уже отмечалось, может продолжаться в среде с высокой температурой, при условии, что процент влажности воздуха будет меньше 100. Это объясняется тем, что чем выше влажность воздуха, тем хуже вода будет испаряться.
Важным условием для эффективности перспирации является циркуляция воздуха. Поэтому если человек будет в непроницаемой для воздухообмена одежде, то пот через какое-то время потеряет возможность испаряться, поскольку влажность воздуха под одеждой превысит 100%. Это приведет к перегреву.
В процессе потоотделения энергия человеческого организма тратится на то, чтобы разорвать молекулярные связи жидкости. Теряя молекулярные связи, вода принимает газообразное состояние, а тем временем излишек энергии выходит из организма.
Испарение воды со слизистых оболочек дыхательных путей и испарение через поверхностную ткань — эпителий (даже когда кажется, что кожа сухая) называется неощутимой перспирацией. Активная работа потовых желез, при которой происходит обильное потоотделение и теплоотдача, называется ощутимой перспирацией.
Излучение электромагнитных волн
Данный способ теплоотдачи работает за счет излучения инфракрасных электромагнитных волн. По законам физики, любой объект, температура которого поднимается выше температуры окружающей среды, начинает отдавать тепло посредством излучения.
Инфракрасное излучение человека
Чтобы не допустить чрезмерной утечки тепла таким способом, человечество изобрело одежду. Ткань одежды помогает создать воздушную прослойку, температура которой принимает значение температуры тела. Это уменьшает излучение.
Количество тепла, рассеиваемого объектом, пропорционально площади поверхности излучения. Это означает, что, меняя положение тела, можно регулировать свою теплоотдачу.
Кондукция
Кондукция или теплопроведение происходит при прикосновении человека к любому другому предмету. Но избавление от излишка тепла может произойти только в том случае, если объект, с которым человек вступил в контакт, имеет более низкую температуру.
Важно помнить, что воздух с низким процентом влажности и жир имеют малое значение теплопроводности, поэтому являются теплоизоляторами.
Конвекция
Суть этого способа теплоотдачи заключается в перенесении энергии циркулирующим вокруг тела воздухом, при условии, что его температура будет ниже температуры тела. Прохладный воздух в момент контакта с кожей прогревается и устремляется наверх, замещаясь новой дозой холодного воздуха, находящегося ниже из-за высокой плотности.
Одежда играет важную роль в том, чтобы при конвекции тело не отдало слишком много тепла. Она представляет собой барьер, замедляющий воздушную циркуляцию и, тем самым, конвекцию.
Центр терморегуляции
Центр терморегуляции человека находится в головном мозге, а именно – в гипоталамусе. Гипоталамус – это часть промежуточного мозга, которая включает в себя множество клеток (около 30 ядер). Функции этого образования заключаются в поддержании гомеостаза (т.е. способности организма к саморегуляции) и деятельности нейроэндокринной системы.
Одной из самых важных функций гипоталамуса является обеспечение и контроль действий, направленных на терморегуляцию тела.
При выполнении этой функции в центре терморегуляции у человека происходят такие процессы:
- Периферические и центральные терморецепторы передают информацию в передний отдел гипоталамуса.
- В зависимости от того, в нагревании или в охлаждении нуждается наш организм, активизируется центр теплопродукции либо центр теплоотдачи.
При передаче импульсов от рецепторов холода начинает функционировать центр теплопродукции. Он находится в задней части гипоталамуса. От ядер по симпатической нервной системе двигаются импульсы, повышающие скорость обменных процессов, сужающие сосуды, активизирующие скелетные мышцы.
Если организм начинает перегреваться, то начинает активно работать центр теплоотдачи. Он находится в ядрах переднего отдела гипоталамуса. Возникающие там импульсы являются антагонистами механизма теплопродукции. Под их влиянием у человека происходит расширение сосудов, повышается потоотделение, — организм охлаждается.
В терморегуляции человека принимают участие также другие отделы центральной неравной системы, а именно кора больших полушарий мозга, лимбическая система и ретикулярная формация.
Основная функция температурного центра в головном мозге – поддержание постоянного температурного режима. Он определяется суммарным значением температуры организма, когда оба механизма (теплопродукция и теплоотдача) активны менее всего.
Органы внутренней секреции также играют немаловажную роль в терморегуляции тела человека. При пониженной температуре щитовидная железа увеличивает продукцию гормонов, которые ускоряют обменные процессы. Надпочечники владеют способностью контролировать теплоотдачу за счет гормонов, регулирующих процессы окисления.
Нарушения терморегуляции организма: причины, симптомы и лечение
Нарушением терморегуляции называют внезапные изменения температуры тела или отклонения от нормы в 36,6 градусов по Цельсию.
Причинами температурных колебаний могут стать как внешние факторы, так и внутренние, например, заболевания.
Специалисты различают следующие нарушения терморегуляции:
- озноб;
- озноб при гиперкинезе (непроизвольных мышечных сокращениях);
- гипотермия (переохлаждение организма). Гипотермии посвящена отдельная статья на нашем сайте;
- гипертермия (перегрев организма).
Причин нарушений терморегуляции множество, самые распространенные из них приведены ниже:
- Приобретенный или врожденный дефект гипоталамуса (если проблема в этом, то перепады температуры могут сопровождаться сбоями в работе желудочно-кишечного тракта, органов дыхания, сердечно-сосудистой системы).
- Перемена климата (как внешний фактор).
- Злоупотребление алкогольными напитками.
- Следствие процессов старения.
- Психические расстройства.
- Вегетососудистая дистония (на нашем сайте вы можете прочитать о температурных перепадах при ВСД).
В зависимости от причины, перепады температуры могут сопровождаться различными симптомами, частыми из которых являются лихорадка, головная боль, потеря сознания, сбои в работе пищеварительной системы, ускоренное дыхание.
При нарушениях регуляции температуры организмом нужно обратиться к неврологу. Основные принципы лечения данной проблемы заключаются в:
- приеме препаратов, воздействующих на эмоциональное состояние пациента (если причина в расстройствах психики);
- приеме препаратов, оказывающих влияние на деятельность центральной нервной системы;
- приеме лекарств, способствующих усиленной теплоотдаче в сосудах кожи;
- общей терапии, в которую входит: физическая активность, закаливание, здоровое питание, прием витаминов.
Источник
Понятия и термины
Таблица №1
| Теплопродукция | процесс образования тепла в организме, в результате сложной терморегуляции, обеспечивающей постоянство процессов теплопродукции и теплоотдачи. |
| Теплоотдача | процесс отдачи тепла. |
| Термометрия | (гр. therme — теплота, metreo — мерить, измерять) – совокупность методов и способов измерения температуры тела человека |
| Контактный метод измерения_ | основан на передаче тепла прибору. |
| Бесконтактный метод измерения | основан на передаче тепла прибору, путем излучения через промежуточную среду. |
| Критическое снижение температуры – КРИЗИС | – быстрое снижение температуры в течение дня с высоких цифр до нормальных |
| Литическое снижение температуры – ЛИЗИС | – постепенное снижение температуры |
ЭТИКО-ДЕОНТОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
При возникновении сомнений в искренности пациента медсестра должна повторить термометрию в своем присутствии, ссылаясь на неисправность термометра.
ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
Медицинский термометр в процессе работы может быть разбит. Сама ртуть, которая при этом быстро растекается на мелкие шарики, не приносит вреда.
Опасны пары ртути:
они являются нейротоксическим ядом!
Если термометр разбился, не паникуйте. Закройте рот и нос марлевой повязкой или полотенцем. Капельки ртути тщательно соберите (лучше это делать в резиновых или тканевых перчатках, которые потом непременно надо выбросить), герметично упакуйте в несколько целлофановых пакетиков или в банку, после выставить ее за балкон. Руки тщательно промойте под теплой проточной водой с мылом. Выливать ртуть в раковину, туалет или просто в мусорное ведро категорически запрещается.
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕРМОМЕТРИИ
МЕХАНИЗМЫ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИИ
Теплокровные, в том числе и человек, имеют постоянную температуру тела (с незначительными колебаниями), не зависящую от температуры внешней среды.
Температура тела повышается в результате высвобождающейся в организме энергии, образующейся при биологическом окислении питательных веществ. Энергия превращается в тепло, которое при его накоплении в тканях и ведет к повышению температуры тела.
Поддерживание постоянства температуры теле обеспечивается сложными процессами терморегуляции (рис.3)— функциональной системой, включающей в себя периферические (кожа, кровеносные сосуды) и центральные (гипоталамус) терморецепторы, специальные центры терморегуляции, расположенные в головном мозге, и эфферентные пути, регулирующие уровень теплопродукции и теплоотдачи.
Рис. 3. Кровоток в периферических тканях:
1-расширение сосудов кожи – увеличение теплоотдачи:
2-сужение сосудов кожи — снижение теплоотдачи
Прежде всего, следует иметь в виду, что понятие «температура тела» является условным, поскольку температура разных участков тела весьма резко различается (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Температура в различных точках поверхности тела человека.
Температура тела человека зависит от факторов, таких, как:
· теплообразование,
· теплоотдача,
· терморегуляция(процессы теплообразования и теплоотдачи) и др.
Схема 1.
Теплорегуляцию выполняют различные отделы центральной нервной системы, в ней принимают участие и железы внутренней секреции. Теплорегуляция заключается в поддержании определенного равновесия между теплообразованием и теплоотдачей, результатом чего является постоянная температура тела.
Теплообразование в основном процесс химический. Источниками тепла являются процессы окисления, т. е. сгорания углеводов, жиров и отчасти белков во всех органах и тканях организма, но с различной интенсивностью, в первую очередь производящих активную работу в клетках скелетных мышц, почках и печени – выделяется большее количество тепла, чем в соединительной ткани, костях, хрящах (рис. 3.2).
Температура тела человека определяется интенсивностью теплообразования за счет обменных процессов, протекающих внутри организма. В зависимости от тех или иных условий возможны физиологические колебания (См. ниже) температуры тела.
Пример:
- так, у детей, обменные процессы у которых протекают более интенсивно, а механизмы терморегуляции еще несовершенны, отмечается более высокая температура тела, чем у взрослых.
- Температура тела у женщин также подвержена физиологическим колебаниям в определенную фазу менструального цикла (в период овуляции, при разрыве зрелого фолликула и выходе яйцеклетки она повышается на 0,6—0,80 С).
Кроме того, почти у всех людей отмечаются суточные колебания температуры тела, составляющие обычно 0,1—0,60С.
Рис. 3.2. Пути теплообразования (а) а теплоотдача (б).
Теплопродукция — результат биохимических процессов, теплоотдача — результат физических процессов
Теплоотдача в основном процесс физический. В спокойном состоянии в результате излучения с поверхности тела организм теряет около 80% образовавшегося в нем тепла, за счет испарения воды в процессе дыхания и потоотделения— около 20% и около 1,5% тепла теряется с мочой и калом. (рис. 3.3)
Рис 3.3. Температура различных участков тела человека при температуре воздуха 200С (а) а 350С (б).
Высокая температура внешней среды раздражает терморецепторы кожи, при этом рефлекторно расширяются кровеносные капилляры кожи и учащается дыхание. В результате происходит усиление теплоотдачи за счет излучения тепла с поверхности кожи, испарения усиленно выделяющегося пота и в меньшей степени вследствие излучения тепла и испарения влаги со слизистой оболочки дыхательных путей и поверхности альвеол.
Пониженная внешняя температура, раздражая кожные рецепторы, рефлекторным путем приводит к сужению кожных капилляров и спазму гладкой мускулатуры выводных протоков потовых желез («гусиная кожа»), в результате чего теплоотдача уменьшается.
Усиление процессов теплообразования вследствие усиленной мышечной работы ведет к усилению теплоотдачи.
Повышенная теплоотдача в холодное время года может быть компенсирована усилением теплообразования, как за счет усиленной мышечной работы, так и за счет повышенного питания или того и другого одновременно.
Источник