Температура тела человека и изотермия

Глава 14

ПРОЦЕСС ТЕРМОРЕГУЛЯЦИИ

Обмен энергии в организме

Терморегуляция

Общая характеристика обмена энергии. Основной обмен

Для жизнедеятельности организма необходима энергия. Она существует в нем в четырех основных формах: химической, механической, электрической и тепловой. Центральное место из этих форм принадлежит химической энергии (АТФ), которая может необратимо превращаться во все другие виды энергии. Таким образом, обмен энергии – это совокуп­ность процессов превращения различных форм энергии между собой, а также накопление и использование макроэргических соединений. Макроэргическими (высокоэнергетическими) соединениями называются биоло­гически активные органические соединения, обладающие непрочной хи­мической связью, при расщеплении которой выделяется достаточное ко­личество свободной энергии для совершения полезной работы в клетке: синтеза химических соединений, транспорта веществ против градиента их концентрации, мышечного сокращения и т.д.

Энергия расходуется на процессы синтеза клеток, на осуществление различных физиологических функций, на внешнюю работу, поддержание температуры тела и т.д. Продолжение жизни возможно лишь при постоян­ном пополнении запасов энергии, что и происходит благодаря приему пи­щи. При окислении 1 г жира в организме освобождается 9,3 ккал, 1 г белка и углеводов – соответственно по 4,1 ккал.

Килокалория (ккал) – количество тепла (энергии), необходимое для повышения температуры 1 кг воды на 1°С. Наибольшая часть освобож­дающейся в организме энергии переходит в тепловую и только одна пятая часть (20%) переходит в механическую энергию. В электрическую пре­вращается незначительная часть освобождающейся энергии. В конечном итоге все виды энергии отдаются в окружающую среду преимущественно в виде тепловой энергии.

Соотношение количества энергии, поступающей с пищей, и энергии, расходуемой организмом, называется энергетическим балансом. Он мо­жет быть положительным, равновесным и отрицательным. При избыточ­ном питании, превышающем действительные расходы энергии, энергети­ческий баланс положительный, происходит накопление энергетических запасов за счет увеличения массы жировой ткани. В условиях недостаточ­ного питания энергетический баланс отрицательный, запасы энергобога­тых веществ уменьшаются. Чтобы иметь представление о количестве рас­ходуемой организмом энергии, достаточно измерить количество тепла, которое выделяется во внешнюю среду.

Обмен энергии человека, или так называемый общий обмен, склады­вается из основного обмена и рабочей прибавки. Основной обмен – это минимальный уровень обмена веществ и энергетических затрат бодрст­вующего человека в состоянии мышечного и психического покоя, натощак и при температуре окружающей среды 18-20°С. Рабочая прибавка – это увеличение энергетических затрат организма при мышечной работе. Для мужчин среднего возраста (примерно 35 лет), среднего роста (примерно 170 см) и со средней массой тела (примерно 70 кг) основной обмен равен 1 ккал на 1 кг массы тела в час, или 1700 ккал в сутки. У женщин той же массы он примерно на 5-10% ниже. У детей он выше, чем у взрослых. В пожилом возрасте основной обмен снижается. В условиях основного об­мена энергия расходуется на поддержание жизнедеятельности организма, работу внутренних органов, поддержание температуры тела.

При лихорадочных заболеваниях (малярия, брюшной тиф, туберкулез и др.), гиперфункции щитовидной железы основной обмен может повы­шаться до 150%. При гипофункции гипофиза, щитовидной железы, поло­вых желез основной обмен понижается, усиливается отложение жира.

После приема пищи интенсивность обмена веществ и энергетические затраты организма увеличиваются по сравнению с их уровнем в условиях основного обмена. Это влияние принятой пищи на обмен веществ и энер­гозатраты получило название специфического динамического действия пищи. При белковой пище обмен увеличивается в среднем на 30%, при питании жирами и углеводами – на 15%.

Общий расход энергии зависит от профессии человека и характера его отдыха (занятия спортом, туризмом и т.д.). Суточный расход энергии Для людей умственного труда, в том числе и для студентов медицинских Училищ, составляет 3000 ккал, а для лиц, занимающихся очень тяжелым Физическим трудом, около 5000 ккал/сутки.

Температура тела у человека и изотермия

Температура тела человека, несмотря на колебания температуры окружающей среды, непрерывно поддерживается на относительно постоянном уровне. Это постоянство температуры тела носит название изотермии(греч. isos – равный, одинаковый; therme – теплота). Стабильная температура тела – одна из важнейших биологических констант. Постоян­ная температура, значительно превышающая обычную температуру внеш­ней среды, обеспечивает высокую скорость химических реакций внутри организма и высокую интенсивность всех процессов жизнедеятельности. Способность организма человека противостоять воздействию холода и тепла, сохраняя изотермию, не беспредельна. При чрезмерно низкой или высокой температуре окружающей среды защитные терморегуляторные механизмы оказываются уже недостаточными, температура организма со­ответственно начинает понижаться или повышаться. В первом случае раз­вивается состояние гипотермии, во втором – состояние гипертермии.

В организме человека принято различать две температурные зоны: внутреннюю – “ядро” и наружную – “оболочку”. “Ядро” (мозг, органы грудной клетки, брюшной полости, малого таза) характеризуется относи­тельно стабильной температурой в диапазоне от 37 до 38,5°С. “Оболочка” (кожа, большая часть скелетной мускулатуры и костной системы) имеет более низкую температуру в диапазоне 25-34°С и призвана поддерживать изотермию “ядра”. Температура внутренних органов зависит от интенсив­ности обменных процессов. Наиболее интенсивно обменные процессы протекают в печени, которая является самым “горячим” органом тела: температура в ней равна 38-38,5°С. В обычных условиях кровь, проходя по сосудам “ядра”, нагревается в активных тканях (тем самым охлаждая их), а проходя по сосудам “оболочки”, отдает тепло тканям кожи и охлаждается (одновременно согревая их).

Широко используемый термин “температура тела”, как правило, от­носится к температуре внутренних областей тела, т.е. “ядра”. Однако трудности измерения и различия в величине ее заставляют измерять тем­пературу тела в более доступных местах: в подмышечной впадине, полос­ти рта, прямой кишке. У взрослого человека принято измерять температу­ру тела в подмышечной впадине. В норме подмышечная температура тела находится в диапазоне 36-37°С. В клинике часто (особенно у грудных де­тей) измеряют температуру в прямой кишке, где она выше, чем в подмы­шечной впадине, и равна у здорового человека 37,2-37,6°С. Суточные ко­лебания температуры тела весьма характерны: наиболее высокая темпера­тура наблюдается во второй половине дня в 16-18 часов, наиболее низкая в 3-4 часа утра. В течение суток температура тела обычно колеблется в пределах 0,5-0,7°С.

Постоянство температуры тела, и особенно жизненно важных органов, — обязательное условие жизни для человека и теплокровных животных. Для человека и теплокровных животных снижение или повышение температуры тела хотя бы на 1 °С означает резкое снижение уровня здоровья и работоспособности. Нормальной температурой тела для человека принято считать температуру при ее измерении в подмышечной впадине в пределах 36—37 °С.

ТЕМПЕРАТУРА ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА И ЕГО ЧАСТЕЙ

Изотермия в процессе онтогенеза развивается постепенно. Температура тела детей раннего возраста, как правило, на 0,3—0,4 °С выше, чем у взрослого, постепенно приближается к последней и выравнивается с ней лишь к 5-му году жизни.

В теле человека принято различать «ядро», температура которого сохраняется достаточно постоянной, и «оболочку», температура которой существенно колеблется в зависимости от температуры внешней среды. При этом область «ядра» сильно уменьшается при низкой внешней температуре и, наоборот, увеличивается при относительно высокой температуре окружающей среды. Поэтому справедливо говорить о том, что изотермия присуща главным образом внутренним органам и головному мозгу. Поверхность же тела и конечности, температура которых может изменяться в зависимости от температуры окружающей среды, имеют различную температуру в зависимости от удаленности от «ядра» и степени защищенности одеждой. Так, температура кожи туловища и головы равна 32— 34 °С; на участках кожи, покрытых одеждой, 30—32 °С; на пальцах ног, кончике носа, ушной раковине 22 °С; на открытой тыльной стороне ладоней в холодное время года до 12—14 °С. Температура конечностей и кожи у гомойотермных является результирующей величиной между доставляемым теплом и интенсивностью его отдачи.

В организме гомойотермных животных происходит постоянное выравнивание температуры горячего «ядра» и более холодной «оболочки» за счет смешивания потоков теплой и холодной крови от них.

ТЕПЛООБРАЗОВАНИЕ – ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ

У человека усиление теплообразования наступает вследствие увеличения интенсивности обмена веществ. Это происходит, в частности, когда температура окружающей среды становится ниже оптимальной температуры, или зоны комфорта. В безветренную погоду либо в закрытом помещении для человека в обычной легкой одежде эта зона находится в пределах 18—22 °С, а для обнаженного в пределах 28—30 °С.

Образование тепла в организме за счет тонуса, дрожи или сокращений мышц называют сократительным термогенезом.

Однако уровень теплообразования в организме гомойотермных животных зависит не только от мышечной активности, но и от величины основного обмена, а также его увеличения в связи с приемом пищи (специфическое динамическое действие пищи).

ТЕПЛООТДАЧА – ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ

Наряду с процессами выработки тепла в организме постоянно происходит его отдача. Она осуществлятся за счет теплопроведения, конвекции, теплоизлучения, испарения. Кроме этого, некоторое количество тепла расходуется на нагревание пищи (до 14 %) и теряется с экскрементами (до 1 %).

У человека в состоянии покоя в закрытом помещении либо в безветренную погоду при температуре воздуха в зоне комфорта и суммарной теплоотдаче, равной 419 кДж (100 ккал) в час, путем теплоизлучения и теплопроведения теряется 66 % испарения воды, пота — 19 %, конвекции — 15 % от общей потери тепла организмом. Однако при количественном изменении соотношения таких факторов, как температура «ядра», интенсивность объемного кровотока в капиллярах кожи, температура внешней среды, ее влажность и другие погодные условия, качество одежды, обуви, а также интенсивность теплообразования, весьма существенно влияют на соотношение конвекции, теплопроведения, теплоизлучения и испарения как основных путей теплоотдачи.

Теплопроведение — отдача тепла путем прямого контакта кожи с другими телами и предметами. Чем выше температура тела по отношению к температуре предметов, с которыми кожа соприкасается, тем интенсивнее теплоотдача теплопроведением.

Конвекция — перенос тепла движущейся средой (воздух, вода). Прилегающий к коже слой воздуха нагревается до температуры тела и затем, как более легкий, замещается более плотным холодным воздухом.

Теплоизлучение. Этот путь теплоотдачи называют также радиационным излучением, или радиацией. Если человек находится в помещении, где имеются холодные предметы большой теплоемкости (холодные стены, каменные колонны, металлические сейфы, холодильники, холодные окна и др.), его тело без всякого контакта или соприкосновения с этими предметами излучает в их направлении тепловые лучи инфракрасного диапазона (электромагнитные волны 5—20 мкм).

Испарение. Организм теряет тепло при испарении с поверхности кожи или слизистых оболочек воды или пота. Скрытая теплота парообразования составляет 0,58 ккал (2,43 кДж) на 1 г воды. Это значит, что при испарении с поверхности кожи или дыхательных путей каждого грамма воды организм отдает 0,58 ккал тепла.

Постоянство температуры тела как важнейший фактор гомеостаза поддерживается путем взаимодействия механизмов теплообразования и теплоотдачи, находящихся в динамическом равновесии.

РЕГУЛЯЦИЯ ИЗОТЕРМИИ

Регуляторные реакции, обеспечивающие сохранение постоянства температуры тела, представляют собой сложные рефлекторные акты, которые возникают в ответ на раздражение терморецепторов.

Одни из них расположены на периферии: в кожных покровах тела, слизистых оболочках рта, верхних дыхательных путей, желудка и прямой кишки, стенках подкожных вен, желчном и мочевом пузыре, матке и наружных половых органах; другие — в ЦНС: гипоталамусе, среднем и спинном мозге, коре большого мозга. Наибольшее количество периферических рецепторов в расчете на единицу поверхности находится в коже лица; значительно меньше на туловище, еще меньше на нижних конечностях. Часть из них (тепловые рецепторы) воспринимает тепло, другая часть (холодовые рецепторы) — холод. Только в коже около 30 тыс. тепловых и около 250 тыс. холодовых рецепторов.

Физическая терморегуляция (теплоотдача) контролируется передним отделом гипоталамуса, где наибольшее значение имеет медиальная передняя преоптическая область.

Разрушение этой области не лишает гомойотермное животное способности переносить холод. Но после такой операции оно быстро перегревается при высокой температуре окружающей среды, так как повреждены структуры, обеспечивающие механизмы теплоотдачи (потоотделение, расширение сосудов кожи и др.).

Химическая терморегуляция (теплообразование) контролируется задним отделом гипоталамуса, который считают центром теплообразования, где наиболее важное значение имеют вентро- и дорсомедиальные ядра. Их разрушение делает гомойотермных животных неспособными переносить холод, температура тела у них падает ниже нормальной, и животные впадают в гипотермию. Это происходит потому, что разрушаются структуры, обеспечивающие механизмы теплообразования.

Таким образом, в ЦНС формируется интегральная реакция на совокупность сигналов, поступающих как с периферических, так и центральных терморецепторов. При этом адаптивная регуляция, осуществляемая за счет сигналов с периферических терморецепторов, предупреждает существенные сдвиги температуры «ядра». Когда же действие внешних температурных факторов становится интенсивным и изменяется температура внутренней среды, ведущую роль приобретают сигналы с терморецепторов гипоталамуса, что приводит к более интенсивным терморегуляторным реакциям.

46.Пищеварение полости рта. Состав и физиологическая роль слюны. Регуляция секреторной деятельности слюнных желез. Приспособительный характер слюноотделения.

Поступившая в рот пища раздражает рецепторы ротовой полости. Вкусовые рецепторы расположены преимущественно во вкусовых почках сосочков языка. Импульсы от вкусовых рецепторов по афферентным волокнам язычной ветви тройничного, лицевого и языкоглоточного нервов поступают в центры ряда рефлексов. Несмотря на кратковременность пребывания пищи в полости рта (в среднем 15—18 с), с ее рецепторов оказываются пусковые влияния почти на весь пищеварительный тракт. Особенно важны раздражения рецепторов языка и слизистой оболочки рта в осуществлении пищеварительных процессов в самой полости рта. Здесь пища в процессе жевания измельчается, смачивается слюной, перемешивается с ней, растворяется, формируется ослизненный пищевой комок для глотания. Пища принимается в виде кусков, смесей различного состава и консистенции или жидкостей. В зависимости от этого она разное время подвергается механической и химической обработке в полости рта или сразу проглатывается.

Слюноотделение

Слюна продуцируется тремя парами крупных слюнных желез и множеством мелких железок языка, слизистой оболочки неба и щек.

Из желез по выводным протокам слюна поступает в полость рта.

За сутки выделяется 0,5—2 л слюны.

Значение слюны в пищеварении состоит в смачивании пищи, растворении питательных и вкусовых веществ, ослизнении пережеванной пищи, переваривании в основном полисахаридов.

Состав и свойства слюны. Смешанная слюна — вязкая, слегка опалесцирующая мутноватая жидкость с относительной плотностью 1,001—1,017, вязкостью 1,10—1,32 пуаза. Состав слюны зависит от скорости ее секреции и вида стимулятора саливации. Смешанная слюна имеет pH 5,8—7,8. Состав слюны сложен и меняется в зависимости от свойств принимаемой пищи.

Муцин склеивает пищевые частицы в пищевой комок, будучи покрыт слизью, он легче проглатывается. Слизь слюны выполняет также защитную функцию, покрывая слизистую оболочку рта и пищевода.

Слюна содержит а-амилазу и (3-глюкозидазу. Первая гидролизует полисахариды в основном до стадии дисахаридов, а второй фермент их гидролизует до моносахаридов. Количество и состав слюны адаптированы к виду принимаемой пищи и режиму питания. На пищевые вещества выделяется более вязкая слюна и ее тем больше, чем суше пища; на отвергаемые вещества и горечи — значительное количество жидкой слюны.

Регуляция слюноотделения. Прием пищи и связанные с ней факторы (вид, запах, вкус, жевание пищи) условно- и безусловнорефлекторно возбуждают слюноотделение. Латентный период слюноотделения зависит от силы пищевого раздражителя и возбудимости пищевого центра, составляя 1—30 с. Слюноотделение продолжается весь период еды и почти прекращается вскоре после нее.

Возбуждение от рецепторов полости рта передается в ЦНС по афферентным волокнам тройничного, лицевого, языкоглоточного и блуждающего нервов. Импульсы достигают продолговатого и других отделов мозга, включая кору большого мозга. Основной центр слюноотделения расположен в продолговатом мозге; в него и в боковые рога верхних грудных сегментов спинного мозга поступают импульсы от рецепторов и расположенных выше отделов мозга. К слюнным железам импульсы следуют по эфферентным парасимпатическим и симпатическим нервным волокнам.

Парасимпатическая иннервация поднижнечслюстной и подъязычной слюнных желез начинается от верхнего слюноотделительного ядра продолговатого мозга. Волокна преганглионарных нейронов в составе барабанной струны доходят до ганглиев этих желез, где переключаются на постганглионарные нейроны, аксоны которых достигают гландулоцитов.

Под влиянием ацетилхолина окончаний постганглионарных нейронов через посредство инозитол-1,4,5-трифосфа- та и Са2+ выделяется большое количество жидкой слюны с высокой концентрацией электролитов и низкой концентрацией муцина. Этому способствуют сокращения миоэпителиальных клеток желез и вазодилатация.

Симпатическая иннервация слюнных желез осуществляется из боковых рогов II—IV грудных сегментов спинного мозга, откуда волокна преганглионарных нейронов следуют в верхний шейный ганглий, где контактируют с постганглионарными нейронами. Их аксоны достигают слюнных желез. Норадреналин окончаний постганглионарных нейронов вызывает небольшое по объему выделение густой слюны, усиливает образование в железах ферментов и муцина. Одновременное раздражение парасимпатических нервов усиливает секреторный эффект. Слюноотделение тормозят болевые раздражения, отрицательные эмоции, утомление, умственное напряжение, дегидратация.

Парасимпатическая денервация слюнных желез вызывает их гиперсекрецию — паралитическую секрецию.

Снижение секреции слюнных желез называется гипосиалией. Длительная гипосиалия может быть причиной трофических нарушений слизистой оболочки рта, десен, зубов. Избыточное слюноотделение (сиалорея, птиализм) сопровождает многие патологические состояния.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: