Konstantse temperatuuri hoidmine kogu soojaverelise looma kehas nõuaks täiesti põhjendamatut energiakulu. Evolutsioon on paigutanud keha perifeersetesse osadesse rakud ja koed, mis on võimelised erinevatel temperatuuridel oma funktsioone täitma. Ja vastupidi, keha sisemistes osades on elundeid, mis on nende temperatuurirežiimi muutuste suhtes äärmiselt tundlikud. Näiteks maksarakkude ja eriti aju neuronite vajadus püsiva temperatuuritaseme järele ei ole võrreldav naha epiteelirakkude ja nahaaluse rasva sarnaste vajadustega. Sellest järeldub, et reguleerimise subjektiks ei ole mitte kogu keha kui terviku, vaid ainult selle siseorganite termiline seisund.
Spetsiifilise parameetri osas, mille abil püsivust säilitatakse, ei ole ekspertide seas üksmeelt. Mõned peavad reguleerimise objektiks kehatemperatuuri, teised - selle soojussisaldust ja kolmandad - selle poolt väljastatud soojusvoo hulka.
Homöotermilise looma keha jaguneb kaheks osaks: tuum Ja kest. Soojus tekib "südamikus" ja "kest" hajutab selle keskkonda. Kuumas keskkonnas ja/või kõrge füüsilise aktiivsuse juures laienevad “tuumiku” piirid. Külmas keskkonnas ja puhkeolekus toimub vastupidi keha "südamiku" ahenemine ja vastavalt selle "kesta" laienemine. Seetõttu kuuluvad keha “tuuma” kõikidel juhtudel siseorganid (maksas, sooltes, ajus tekib palju soojust) ja mõnikord ka skeletilihaseid. "Kesta" koosneb: nahast ja nahaalusest rasvkoest (alati) ja mõnikord skeletilihastest. Seega ei ole "tuum" ja "kest" (edaspidi need mõisted ilma jutumärkideta) mitte morfoloogilised, vaid funktsionaalsed mõisted. Nende vaheline piir ei ole konstantne ja liigub sõltuvalt ümbritseva õhu temperatuurist, riiete või karusnaha soojusisolatsiooniomadustest ja kehalise aktiivsuse tasemest (joon. 11.8).
Ebasoodsas väliskeskkonnas ohverdab keha kesta (nahk, nahaalune kiht, isegi skeletilihased) temperatuurirežiimi, koondades kõik oma jõupingutused südamiku (aju ja mediastiinumi, milles veresooned kandvad). veri ajju).
Temperatuuri (kesta) normaalse taseme (+34 ° C) taastamine on teisejärguline ülesanne, mida keha täidab kohe, kui selleks võimalus tekib. Seetõttu kõigub soojaverelise looma perifeersete kehaosade temperatuur oluliselt, ilma et see kahjustaks tema tervist ja aktiivsust. Seega võib inimese sõrmede temperatuur ilma valu tekitamata kõikuda vähemalt kolmekümne Celsiuse kraadi piires (ligikaudu +15 kuni +45 °C). Seetõttu tuleks püsivuse mõistet seostada sisetemperatuuriga suuremal määral kui kesta temperatuuriga. See suhe peegeldab Bartoni valem määra jaoks keskmine kehatemperatuur isik:
Ttela = 2/3 T-südamik + 1/3 kest(1).
Koefitsiendid 2/3 ja 1/3 on antud nn termoneutraalne keskkond(õhutemperatuur +22 °C, inimene on kergelt riides) ja puhkeseisundid. Külmades oludes toob kehasüdamiku kokkutõmbumine kaasa esimese koefitsiendi vähenemise ja teise vastava suurenemise. Kuumas keskkonnas ja/või raske lihastöö korral võib esimene koefitsient läheneda 1-le ja teine 0-le.
Keha sisetemperatuuri mõõdetakse erinevatel viisidel: kastes termomeetri pärasoolde või sigmakäärsoole - rektaalne või koloniaal temperatuur (inimesel on see 37,0-37,2 °C); söögitorusse, südame tasemele - söögitoru; keele all - suuline, või keelealune(inimestel on see 0,2-0,5 o C madalam kui rektaalne); väliskuulmekanalisse kuulmekile lähedal, kohustuslik läbipääsu sulgemine tampooniga - aurikulaarne temperatuuri. Kõige informatiivsem on aju hüpotalamuse piirkonna temperatuuri mõõtmine.
Keha kesta temperatuuri mõõdetakse ainult avatud nahapiirkondadel ja limaskestadel. Selle täpseks hindamiseks inimesel registreeritakse arvukalt temperatuuriandureid (7 kuni 20-30) kõikidel peamistel kehapinna piirkondadel: otsmikul, põskedel, kaelal, rinnal, kõhul, seljal jne. Mõõtmistulemus kl. iga punkt korrutatakse koefitsiendiga, mis peegeldab antud ala osa keha kogupindalast ja saadakse kaalutud keskmine nahatemperatuur (WAT), mis nagu keskmine kehatemperatuur kasutatakse Bartoni valemis. Termoneutraalses keskkonnas viibiva inimese jaoks on TTC ligikaudu 33-34 °C. Loomkatsetes võetakse kesta temperatuuriks mis tahes paksu karvaga kaetud kehaosa temperatuur (roti saba, küüliku kõrv jne).
Kõige tavalisem termilise seisundi näitaja kliinilises praktikas on aksillaarpiirkonna temperatuur. (kaenlaalune temperatuur). Seda mõjutavad nii südamiku temperatuur kui ka kesta temperatuur, seega on aksillaarne temperatuur lähedane keskmisele kehatemperatuurile (vt Bartoni valemit). Aksillaartemperatuuri täpseks mõõtmiseks peab kaenlaalune olema suletud (käsi surutud vastu keha) vähemalt 10 minutiks, et sellesse piirkonda koguneks piisavalt soojust.
Väärtuslikku teavet annab temperatuuri mõõtmine konkreetsetes elundites otse või mitteinvasiivselt (elundi projitseerimisalast kehapinnale – vt joonis 11.13), kuid siiani pole seda lähenemist korralikult arendatud. .
Kehatemperatuur
Kehatemperatuur on loomade ja inimeste keha termilise seisundi kompleksne näitaja.
Kehatemperatuuri hoidmine teatud piirides on üks olulisemaid tingimusi organismi normaalseks toimimiseks. Poikilotermilistel loomadel, kelle hulka kuuluvad selgrootud, kalad, kahepaiksed ja roomajad, on kehatemperatuur lähedane ümbritseva õhu temperatuurile. Homöotermilised loomad – linnud ja imetajad – omandasid evolutsiooni käigus võime hoida püsivat kehatemperatuuri, kui ümbritseva õhu temperatuur kõikub.
Homöotermilises organismis eristatakse tinglikult kahte temperatuuritsooni – kest ja südamik. Kest koosneb pindmistest struktuuridest ja kudedest – nahk, sidekude, südamik – veri, siseorganid ja süsteemid. Südamiku temperatuur on kesta omast kõrgem ja suhteliselt stabiilne: siseorganite temperatuuride erinevus on mitu kümnendikku kraadi, kusjuures maks on kõrgeima temperatuuriga (umbes 38°). Teiste siseorganite, sealhulgas aju, temperatuur on lähedane aordis oleva vere temperatuurile, mis määrab keskmise sisetemperatuuri. Küülikute ja mõnede teiste loomade ajus täheldati temperatuuride erinevust ajukoore ja hüpotalamuse vahel, mis ulatus 1°-ni.
Kesta temperatuur on 5-10° madalam kui südamiku temperatuur ja ei ole erinevates kehaosades ühesugune, mis on tingitud nende verevarustuse erinevusest, nahaaluse rasvakihi suurusest jne. Kehapinna temperatuur sõltub oluliselt ümbritsevast temperatuurist. Lühiajalise keha kütmisel (näiteks soome saunas õhutemperatuuril 80-100°) võib jäsemete naha temperatuur, mis tavaliselt on umbes 30°, tõusta 45-48 kraadini. °, ja jahutamisel langeb 5-10 °.
Erineva temperatuuriga tsoonide olemasolu kehas ei võimalda kehatemperatuuri üheselt määrata. Selle iseloomustamiseks kasutatakse sageli kaalutud keskmise temperatuuri mõistet, mis arvutatakse kõigi kehaosade temperatuuride keskmisena. Täpsemalt võib kehatemperatuuri iseloomustada temperatuurimustriga – temperatuuri jaotumisega keha pinnal (joon. 1.) või selle tuumas. Kehatemperatuuri tunnust kasutab ka temperatuurigradient, mida kujutab kõrgeima temperatuuriväärtuse poole suunatud vektor ja vektori suurus vastab temperatuuri muutusele pikkuseühiku kohta. Keha temperatuuridiagrammi kujutis isotermide ja gradiendi väärtuste kujul täiendavad üksteist: mida lähemal isotermid asuvad, seda suurem on kehaosade temperatuurigradient.
Kehatemperatuuri mõõdetakse erinevate termomeetrite ja temperatuuriandurite abil. Südamtemperatuuri saab mõõta üsna täpselt (veaga alla 0,5°) asetades termomeetri kaenla alla, keele alla, pärasoolde või väliskuulmekäiku. Inimese normaalne kehatemperatuur, mõõdetuna pärasooles, on 37° lähedal. Keele alt mõõdetud temperatuur on 0,2-0,3° madalam, kaenla all 0,3-0,4° madalam.
Enamikul inimestel on kehatemperatuuri igapäevased kõikumised täpselt määratletud, jäädes vahemikku 0,1-0,6°. Kõrgeim kehatemperatuur on päeva teisel poolel, madalaim öösel. Kehatemperatuuril on ka hooajalisi kõikumisi: suvel on see 0,1-0,3° kõrgem kui talvel. Naistel on ka väljendunud igakuine kehatemperatuuri muutuste rütm: ovulatsiooni ajal tõuseb see 0,6-0,8° võrra. Kehatemperatuuri tõusu täheldatakse intensiivse lihastöö ja tugevate emotsionaalsete kogemuste korral.
Elu säilitamine homöotermilistel loomadel ja inimestel on võimalik ainult teatud kehatemperatuuri vahemikus. Intervall siseorganite normaalse ja ülemise surmava temperatuuri vahel on umbes 6°. Inimestel ja kõrgematel imetajatel on ülemine surmav temperatuur ligikaudu 43°, lindudel 46-47°. Homöotermiliste loomade ja inimeste surmapõhjusteks, kui kehatemperatuur ületab ülemise kriitilise piiri, peetakse kehas biokeemilise tasakaalu rikkumist, mis on tingitud temperatuurimuutuste mõjust erinevate biokeemiliste reaktsioonide kiirusele, samuti kehatemperatuuri häireid. membraani struktuur makromolekulide konformatsiooni termilise muutuse tagajärjel, ensüümide termiline inaktiveerimine, mis toimub nende sünteesi kiirust ületava kiirusega, valkude denatureerimine kuumutamise tagajärjel, hapnikupuudus. Madalam surmav kehatemperatuur on 15-23°. Keha kunstliku jahutamise korral (vt Kunstlik hüpotermia), kui selle elujõulisuse säilitamiseks võetakse erimeetmeid, saab kehatemperatuuri alandada madalamatele väärtustele ilma elu ohtu seadmata.
Kehatemperatuuri muutused kehalise aktiivsuse mõjul. Lihaste aktiivsusega, rohkem kui mõne muu füsioloogilise funktsiooni suurenemisega, kaasneb ATP lagunemine ja taassüntees – see on lihasraku üks peamisi kontraktsioonienergia allikaid. Kuid väike osa makroergide potentsiaalsest energiast kulutatakse välisele tööle, ülejäänu eraldub soojuse kujul - 80 kuni 90% - ja "pestakse" venoosse verega lihasrakkudest välja. Järelikult suureneb igat tüüpi lihaste aktiivsuse korral termoregulatsiooniaparaadi koormus järsult. Kui ta ei suudaks toime tulla suurema soojuse eraldumisega kui puhkeolekus, tõuseks inimese kehatemperatuur ühe tunni jooksul raske tööga umbes 6 °C võrra. Suurenenud soojusülekanne inimestel on tagatud töö ajal konvektsiooni ja kiirguse tõttu, naha temperatuuri tõus ja naha õhukihi suurenenud vahetus keha liikumise tõttu. Kuid peamine ja tõhusaim soojusülekande viis on higistamise aktiveerimine. Higistamisaparaadi suurenenud aktiveerumisega kaasneb bradükiniini vabanemine higinäärmerakkude poolt, millel on vasodilateeriv toime lähedalasuvatele lihastele ja neutraliseerib adrenaliini süsteemset vasokonstriktorit. Kehatemperatuuri tõus tuleb tööl kasuks: suureneb närvikeskuste erutuvus, juhtivus, labiilsus, väheneb lihaste viskoossus ning paranevad tingimused hapniku eraldumiseks hemoglobiinist neid läbivas veres. Temperatuuri kerget tõusu võib täheldada isegi stardieelses olekus ja ilma soojenemiseta (see toimub tinglikult refleksiivselt).
Inimese kehatemperatuur puhkeolekus. Keha temperatuur "südamik" ja "kest".
Elutähtsate protsesside võimalikkust piirab sisekeskkonna kitsas temperatuurivahemik, milles võivad toimuda aluselised ensümaatilised reaktsioonid. Inimeste jaoks on kehatemperatuuri langus alla 25 °C ja tõus üle 43 °C tavaliselt surmav. Närvirakud on eriti tundlikud temperatuurimuutuste suhtes. Termoregulatsiooni seisukohalt võib inimkeha ette kujutada kahest komponendist koosnevana: välimine, kest ja sisemine, südamik. Tuum on kehaosa, millel on püsiv temperatuur, ja kest on kehaosa, millel on temperatuurigradient. Läbi kesta toimub soojusvahetus südamiku ja keskkonna vahel. Südamiku erinevate osade temperatuur on erinev. Näiteks maksas - 37,8-38,0 ° C, ajus - 36,9-37,8 ° C. üldiselt on inimkeha sisetemperatuur 37,0°C. Inimese naha temperatuur on erinevates piirkondades vahemikus 24,4–34,4 °C. Madalaimat temperatuuri täheldatakse varvastel, madalaimat kaenlaaluses. Tavaliselt hinnatakse kehatemperatuuri antud ajahetkel kaenla temperatuuri mõõtmise põhjal. Keskmistel andmetel on alasti inimese keskmine nahatemperatuur mugavates õhutemperatuuri tingimustes 33-34°C. Kehatemperatuuril on ööpäevaseid – ööpäevaseid – kõikumisi. Vibratsiooni amplituud võib ulatuda 1°-ni. Kehatemperatuur on minimaalne koidueelsel tunnil (3-4 tundi) ja maksimaalne päeval (16-18 tundi). Need nihked on põhjustatud regulatsiooni taseme kõikumisest, s.o. seotud muutustega kesknärvisüsteemi aktiivsuses. Tunnimeridiaanide ristumiskohaga seotud liikumistingimustes kulub temperatuurirütmi ühtlustamiseks uue kohaliku ajaga 1-2 nädalat. Pikema perioodiga rütmid võivad kattuda ööpäevarütmiga. Kõige selgemalt avaldub menstruaaltsükliga sünkroniseeritud temperatuurirütm. Tuntud on ka aksillaarse temperatuuri asümmeetria nähtus. Seda täheldatakse ligikaudu 54% juhtudest ja vasaku kaenla temperatuur on veidi kõrgem kui paremas. Asümmeetria on võimalik ka teistes nahapiirkondades ning asümmeetria raskusaste üle 0,5° viitab patoloogiale. Inimese kehatemperatuuri püsivust saab säilitada ainult siis, kui soojuse tekke ja soojusülekande protsessid kogu organismist on võrdsed. Termoneutraalses (mugavas) tsoonis valitseb tasakaal soojuse tootmise ja soojusülekande vahel. Juhtiv tegur, mis määrab soojusbilansi taseme, on ümbritseva õhu temperatuur. Mugavast tsoonist kõrvalekaldumisel tekib kehas uus soojusbilansi tase, tagades isotermia uutes keskkonnatingimustes. Soojuse tootmise ja soojusülekande optimaalse suhte tagab füsioloogiliste protsesside kogum, mida nimetatakse termoregulatsiooniks. Tuleb märkida, et normaalsel kehatemperatuuril võib inimene hakata tegema isegi rasket tööd ja alles järk-järgult, palju aeglasemalt kui kopsuventilatsioon, saavutab sisetemperatuur väärtused, mis vastavad üldise ainevahetuse tasemele. Seega on keha sisetemperatuuri tõus vajalik tingimus mitte töö alustamiseks, vaid selle pikemaks või pikemaks jätkamiseks. Võib-olla on seetõttu selle reaktsiooni peamine adaptiivne tähendus jõudluse taastamine lihastegevuse enda ajal.
Isotermia ja termoregulatsioon.
Normaalseks elutegevuseks ja keha sisesüsteemide toimimiseks peab sisekeskkonna temperatuur jääma suhteliselt ühtlasele tasemele, hoolimata ümbritseva õhu temperatuuri kõikumisest. Seda kehatemperatuuri püsivust nimetatakse isotermia.
Seda püsivat temperatuuri hoitakse spetsiaalse protsessi abil - termoregulatsioon.
Hoolimata keha sisekeskkonna püsivast temperatuurist võib inimese kehatemperatuur olla erinev. Kehas on tavapäraselt kaks poolt: välimine - “ kest" ja sisemine - "tuum".
"Tuum" hõlmab seljaaju ja aju, rindkere ja kõhuõõne ning vaagna organeid. Nende temperatuur on peaaegu alati konstantne ja sõltub vähesel määral väliskeskkonna temperatuurist.
"Shell" hõlmab keha äärealadel asuvaid elundeid ja kudesid. Nende hulka kuuluvad nahk ja skeletilihased. Kesta temperatuur ei ole konstantne ja sõltub keskkonna temperatuurist. Normaalsetes tingimustes moodustab membraan ligikaudu 25-30% kehamassist. Kuid selle maht ei ole konstantne. Kui välistemperatuur langeb, suureneb kesta maht ja kui see suureneb, siis see väheneb. See toimib olulise mehhanismina sisetemperatuuri reguleerimisel. Kest toimib puhvrina, pehmendades äkilisi temperatuurikõikumisi.
Põhiline erinevus südamiku ja kesta vahel seisneb nende reaktsioonide olemuses välistemperatuuri muutustele. Tuum reageerib “vastutoimeliselt”: jahutamisele – verevarustuse ja soojuse tekke suurendamisega ning kütmisele – verevarustuse ja soojuse tekke vähenemisega. Kest reageerib passiivse "kohanemise" meetodil: soojendamisele - soojendatud elundite verevarustuse suurendamisega ja jahutamisele - jahutatud piirkondade verevarustuse vähendamisega.
Inimese kehatemperatuuri hinnatakse tavaliselt selle mõõtmise põhjal kaenlas. Siin on terve inimese temperatuur 36,5-36,9˚C. See temperatuurivahemik on kõige soodsam kõikide keemiliste reaktsioonide toimumiseks, aju ja kogu keha tegevuseks.
Nahapinna erinevatel piirkondadel on erinev temperatuur. Tavaliselt on torso ja pea naha temperatuur suhteliselt kõrgem (33-34˚C). Käte ja jalgade temperatuur on madalam. Temperatuuride erinevus torso ja jäsemete vahel on 10˚C või rohkem. Kõrgeim nahatemperatuur on kaela piirkonnas, madalaim aga sõrmedel ja varvastel.
Nimetatakse väliskeskkonna temperatuuri, mille juures inimene ei koge ei külma- ega kuumatunnet keskkonna termoneutraalne tsoon. Tavalistes riietes inimesel puhkeolekus on termoneutraalne õhutemperatuur 19–22˚С ja alasti inimesel 28–31˚С. Neutraalne veetemperatuur on 35˚C.
Kehatemperatuur ei püsi konstantsena, vaid kõigub päeva jooksul 0,5-0,7˚C piires. Puhkus ja uni vähenevad ning lihaste aktiivsus tõstab kehatemperatuuri. Maksimaalne temperatuur on 16-18 tundi õhtul, minimaalne - 3-4 tundi hommikul. Öises vahetuses töötajatel võivad temperatuurikõikumised olla vastupidised.
A. Inimelu saab toimuda ainult kitsas temperatuurivahemikus.
Temperatuuril on oluline mõju inimkehas toimuvate eluprotsesside kulgemisele ja selle füsioloogilisele aktiivsusele. Eluprotsessid on piiratud sisetemperatuuri kitsa vahemikuga, mille piires võivad toimuda aluselised ensümaatilised reaktsioonid. Inimeste jaoks on kehatemperatuuri langus alla 25 °C ja tõus üle 43 °C tavaliselt surmav. Närvirakud on eriti tundlikud temperatuurimuutuste suhtes.
Kuumus põhjustab intensiivset higistamist, mis põhjustab keha dehüdratsiooni, mineraalsoolade ja veeslahustuvate vitamiinide kadu. Nende protsesside tagajärjeks on vere paksenemine, soolade ainevahetuse häired, mao sekretsioon ja vitamiinipuuduse tekkimine. Lubatav kaalukaotus aurustumise tõttu on 2-3%. Aurustumisest tingitud 6% kaalukaotuse korral on vaimne aktiivsus häiritud ja 15-20% kaalukaotuse korral saabub surm. Kõrge temperatuuri süstemaatiline toime põhjustab muutusi südame-veresoonkonna süsteemis: südame löögisageduse tõus, vererõhu muutused, südame funktsionaalse võimekuse nõrgenemine. Pikaajaline kõrge temperatuuriga kokkupuude põhjustab kehas kuumuse kogunemist, samal ajal kui kehatemperatuur võib tõusta 38-41 ° C-ni ja võib tekkida kuumarabandus koos teadvusekaotusega.
Madalad temperatuurid võib põhjustada keha jahtumist ja alajahtumist. Jahutamisel vähendab keha refleksiivselt soojusülekannet ja suurendab soojuse tootmist. Soojusülekande vähenemine toimub veresoonte spasmi (konstriktsiooni) ja kehakudede soojustakistuse suurenemise tõttu. Pikaajaline kokkupuude madalate temperatuuridega põhjustab püsivat veresoonte spasmi ja kudede toitumise häireid. Soojuse tootmise suurenemine jahutamisel saavutatakse kehas toimuvate oksüdatiivsete ainevahetusprotsesside jõupingutuste kaudu (kehatemperatuuri langusega 1 ° C võrra kaasneb ainevahetusprotsesside tõus 10 ° C võrra). Madala temperatuuriga kokkupuutega kaasneb vererõhu tõus, sissehingamise maht ja hingamissageduse vähenemine. Keha jahutamine muudab süsivesikute ainevahetust. Suure jahutamisega kaasneb kehatemperatuuri langus, elundite ja kehasüsteemide funktsioonide pärssimine.
B. Kere südamik ja väliskest.
Termoregulatsiooni seisukohalt võib inimkeha ette kujutada kahest komponendist koosnevana – välisest kest ja sisemine tuumad.
Tuum- see on kehaosa, millel on püsiv temperatuur (siseorganid) ja kest- kehaosa, milles on temperatuurigradient (need on keha pinnakihi kuded paksusega 2,5 cm). Läbi kesta toimub soojusvahetus südamiku ja keskkonna vahel ehk muutused kesta soojusjuhtivuses määravad ära südamiku temperatuuri püsivuse. Soojusjuhtivus muutub membraani kudede verevarustuse ja verega täitumise tõttu.
Südamiku erinevate osade temperatuur on erinev. Näiteks maksas: 37,8-38,0°C, ajus: 36,9-37,8°C. Üldiselt on inimkeha sisetemperatuur 37,0 °C. See saavutatakse endogeense termoregulatsiooni protsesside kaudu, mille tulemuseks on stabiilne tasakaal kehas ajaühikus toodetava soojuse vahel ( soojuse tootmine) ja keha poolt samal ajal keskkonda hajutatud soojushulk ( soojusülekanne).
Inimese naha temperatuur on erinevates piirkondades vahemikus 24,4°C kuni 34,4°C. Madalaimat temperatuuri täheldatakse varvastel, kõrgeimat kaenlaaluses. Tavaliselt hinnatakse kehatemperatuuri antud ajahetkel kaenla temperatuuri mõõtmise põhjal.
Keskmistel andmetel on alasti inimese keskmine nahatemperatuur mugavates õhutemperatuuri tingimustes 33-34°C. Kehatemperatuuril on igapäevased kõikumised. Võnkumiste amplituud võib ulatuda 1°C-ni. Kehatemperatuur on minimaalne koidueelsel tunnil (3-4 tundi) ja maksimaalne päeval (16-18 tundi).
Tuntud on ka temperatuuri asümmeetria nähtus. Seda täheldatakse ligikaudu 54% juhtudest ja vasaku kaenla temperatuur on veidi kõrgem kui paremas. Asümmeetria on võimalik ka teistes nahapiirkondades ning asümmeetria raskusaste üle 0,5°C viitab patoloogiale.
B. Soojusülekanne. Soojuse tekke ja soojusülekande tasakaal inimkehas.
Inimese eluprotsessidega kaasneb pidev soojuse teke tema kehas ja tekkiva soojuse eraldumine keskkonda. Soojusenergia vahetust keha ja keskkonna vahel nimetatakse p soojusvahetus. Soojuse tootmist ja soojusülekannet põhjustab kesknärvisüsteemi tegevus, mis reguleerib ainevahetust, vereringet, higistamist ja skeletilihaste tegevust.
Inimkeha on sisemise soojusallikaga isereguleeruv süsteem, milles tavatingimustes on soojuse tootmine (tekkiv soojushulk) võrdne väliskeskkonda eralduva soojushulgaga (soojusülekanne). Kehatemperatuuri püsivust nimetatakse isotermiline. See tagab kudede ja elundite ainevahetusprotsesside sõltumatuse ümbritseva õhu temperatuuri kõikumisest.
Inimkeha sisetemperatuur on püsiv (36,5-37°C) tänu välistemperatuurist sõltuva soojuse tootmise ja soojusülekande intensiivsuse reguleerimisele. Ja inimese naha temperatuur välistingimustega kokkupuutel võib varieeruda suhteliselt laias vahemikus.
1 tunni jooksul toodab inimkeha nii palju soojust, kui on vaja 1 liitri jäävee keetmiseks. Ja kui keha oleks soojust mitteläbilaskev korpus, tõuseks kehatemperatuur tunni jooksul umbes 1,5 ° C ja 40 tunni pärast jõuaks see vee keemistemperatuurini. Raske füüsilise töö ajal suureneb soojuse teke mitu korda rohkem. Ja ometi meie kehatemperatuur ei muutu. Miks? See kõik seisneb kehas soojuse moodustumise ja vabanemise protsesside tasakaalustamises.
Juhtiv soojusbilansi taset määrav tegur on ümbritseva õhu temperatuur. Mugavast tsoonist kõrvalekaldumisel tekib kehas uus soojusbilansi tase, tagades isotermia uutes keskkonnatingimustes. Sellise kehatemperatuuri püsivuse tagab mehhanism termoregulatsioon, sealhulgas soojuse tekkeprotsess ja soojuse vabanemise protsess, mida reguleerib neuroendokriinne rada.
D. Keha termoregulatsiooni mõiste.
Termoregulatsioon- see on füsioloogiliste protsesside kogum, mille eesmärk on säilitada keha sisetemperatuuri suhteline püsivus muutuva keskkonnatemperatuuri tingimustes, reguleerides soojuse tootmist ja soojusülekannet. Termoregulatsioon on suunatud keha soojustasakaalu häirete ennetamisele või taastamisele, kui sellised häired on juba esinenud, ning see viiakse läbi neurohumoraalsel teel.
On üldtunnustatud, et termoregulatsioon on omane ainult homöotermilistele loomadele (sealhulgas imetajad (sealhulgas inimesed) ja linnud), kelle kehal on võime hoida keha sisemiste piirkondade temperatuuri suhteliselt konstantsel ja üsna kõrgel tasemel (umbes 37-38 °C imetajatel ja 40-42 °C lindudel) olenemata ümbritseva õhu temperatuuri muutustest.
Termoregulatsiooni mehhanismi võib kujutada tagasisidega küberneetilise enesekontrollisüsteemina. Temperatuuri kõikumised ümbritsevas õhus mõjutavad spetsiaalseid retseptorite moodustisi ( termoretseptorid), tundlik temperatuurimuutuste suhtes. Termoretseptorid edastavad infot elundi termilise seisundi kohta termoregulatsioonikeskustesse, termoregulatsioonikeskused omakorda muudavad närvikiudude, hormoonide ja muude bioloogiliselt aktiivsete ainete kaudu soojusülekande ja soojuse tootmise taset või kehaosi (lokaalne termoregulatsioon). ) või keha tervikuna. Kui termoregulatsioonikeskused spetsiaalsete kemikaalidega välja lülitatakse, kaotab keha võime hoida püsivat temperatuuri. Seda omadust on viimastel aastatel meditsiinis kasutatud keha kunstlikuks jahutamiseks keeruliste südameoperatsioonide ajal.
Naha termoretseptorid.
Hinnanguliselt on inimestel ligikaudu 150 000 külma- ja 16 000 kuumaretseptorit, mis reageerivad siseorganite temperatuurimuutustele. Termoretseptorid paiknevad nahas, siseorganites, hingamisteedes, skeletilihastes ja kesknärvisüsteemis.
Naha termoretseptorid on kiiresti kohanduvad ja reageerivad mitte niivõrd temperatuurile endale, kuivõrd selle muutustele. Maksimaalne retseptorite arv asub peas ja kaelas, minimaalne - jäsemetel.
Külmaretseptorid on vähem tundlikud ja nende tundlikkuse lävi on 0,012°C (jahtudes). Termiliste retseptorite tundlikkuslävi on kõrgem ja ulatub 0,007 °C-ni. Tõenäoliselt on see tingitud keha suuremast ülekuumenemisohust.
D. Termoregulatsiooni tüübid.
Termoregulatsiooni võib jagada kahte põhitüüpi:
1. Füüsiline termoregulatsioon:
Aurustumine (higistamine);
Kiirgus (kiirgus);
Konvektsioon.
2. Keemiline termoregulatsioon.
kontraktiilne termogenees;
Mittekontraktiivne termogenees.
Füüsiline termoregulatsioon(protsess, mis eemaldab kehast soojust) - tagab kehatemperatuuri püsivuse säilimise, muutes keha soojuse eraldumist läbi naha juhtivuse (juhtivus ja konvektsioon), kiirguse (kiirguse) ja vee aurustumise. Kehas pidevalt tekkiva soojuse vabanemist reguleerivad naha, nahaaluse rasvakihi ja epidermise soojusjuhtivuse muutused. Soojusülekannet reguleerib suuresti vereringe dünaamika soojust juhtivates ja soojust isoleerivates kudedes. Kui ümbritseva õhu temperatuur tõuseb, hakkab soojusülekandes domineerima aurustumine.
Juhtivus, konvektsioon ja kiirgus on passiivsed soojusülekandeteed, mis põhinevad füüsikaseadustel. Need on tõhusad ainult siis, kui säilitatakse positiivne temperatuurigradient. Mida väiksem on temperatuuride erinevus keha ja keskkonna vahel, seda vähem soojust eraldub. Samade indikaatorite või kõrge ümbritseva õhu temperatuuri juures pole mainitud viisid mitte ainult ebaefektiivsed, vaid ka keha kuumeneb. Nendel tingimustel aktiveerub kehas vaid üks soojuse vabastamise mehhanism – higistamine.
Madalatel ümbritseva õhu temperatuuridel (15°C ja alla selle) toimub ligikaudu 90% päevasest soojusülekandest soojusjuhtivuse ja soojuskiirguse tõttu. Nendel tingimustel ei toimu nähtavat higistamist. Õhutemperatuuril 18-22°C väheneb soojusjuhtivusest ja soojuskiirgusest tingitud soojusülekanne, kuid suureneb kehapoolne soojuskadu niiskuse aurustumise tõttu naha pinnalt. Kui ümbritseva õhu temperatuur tõuseb 35 °C-ni, muutub soojusülekanne kiirguse ja konvektsiooni teel võimatuks ning kehatemperatuuri hoitakse konstantsel tasemel ainult vee aurustumisega nahapinnalt ja kopsualveoolidest. Kui õhuniiskus on kõrge, kui vee aurustumine on raskendatud, võib keha üle kuumeneda ja tekkida kuumarabandus.
Inimesel puhkeolekus, õhutemperatuuril umbes 20°C ja kogusoojusülekandel 419 kJ (100 kcal) tunnis, kaob kiirgusega 66%, vee aurustumisel 19%, konvektsioonil 15% koguhulgast. soojuskadu keha poolt.
Keemiline termoregulatsioon(protsess, mis tagab kehas soojuse moodustumise) - realiseerub ainevahetuse ja kudede, näiteks lihaste, aga ka maksa, pruuni rasva soojuse tootmise kaudu, st soojuse tekke taseme muutmise kaudu - ainevahetuse intensiivsuse suurendamine või nõrgenemine keharakkudes. Orgaaniliste ainete oksüdeerumisel vabaneb energia. Osa energiast läheb ATP sünteesiks (adenosiintrifosfaat on nukleotiid, mis mängib organismis ülimalt olulist rolli energia ja ainete vahetuses). Seda potentsiaalset energiat saab keha kasutada oma edasistes tegevustes. Kõik koed on kehas soojusallikaks. Kudede kaudu voolav veri soojeneb. Ümbritseva õhu temperatuuri tõus põhjustab ainevahetuse refleksi langust, mille tulemusena väheneb soojuse teke kehas. Kui ümbritseva õhu temperatuur langeb, suureneb refleksiivselt ainevahetusprotsesside intensiivsus ja soojuse teke.
Keemiline termoregulatsioon aktiveerub siis, kui füüsiline termoregulatsioon ei ole konstantse kehatemperatuuri säilitamiseks piisav.
Vaatleme seda tüüpi termoregulatsiooni.
Füüsiline termoregulatsioon:
Under füüsiline termoregulatsioon mõistma füsioloogiliste protsesside kogumit, mis põhjustavad muutusi soojusülekande tasemes. Keha saab soojust keskkonda eraldada järgmistel viisidel:
Aurustumine (higistamine);
Kiirgus (kiirgus);
Soojusjuhtivus (juhtivus);
Konvektsioon.
Vaatame neid üksikasjalikumalt:
1. Aurustumine (higistamine):
Aurustumine (higistamine)- on soojusenergia eraldumine keskkonda higi või niiskuse aurustumise tõttu naha pinnalt ja hingamisteede limaskestadelt. Inimestel eritavad higi pidevalt naha higinäärmed ("palpeeritav" ehk näärmeline, veekaotus) ja hingamisteede limaskestad on niisutatud ("märkamatu" veekaotus). Samas mõjutab keha „tajutav“ veekadu aurustumisel eralduva soojuse koguhulka rohkem kui „tajutamatu“.
Umbes 20°C ümbritseva õhu temperatuuril on niiskuse aurumine umbes 36 g/h. Kuna inimeses kulub 1 g vee aurustamisele 0,58 kcal soojusenergiat, siis on lihtne välja arvutada, et aurustumise kaudu eraldab täiskasvanud inimese keha nendel tingimustel keskkonda umbes 20% kogu hajuvast soojusest. Välistemperatuuri tõstmine, füüsilise töö tegemine ja pikaajaline soojust isoleerivas riietuses viibimine suurendab higistamist ja see võib tõusta 500-2000 g/h.
Inimene ei talu suhteliselt madalat ümbritseva õhu temperatuuri (32°C) niiskes õhus. Inimene võib viibida täiesti kuivas õhus ilma märgatava ülekuumenemiseta 2-3 tundi temperatuuril 50-55°C. Samuti on halvasti talutav õhku mitteläbilaskev riietus (kumm, paks jne), mis takistab higi aurustumist: rõivaste ja keha vaheline õhukiht küllastub kiiresti auruga ja higi edasine aurumine peatub.
Soojusülekande protsessil aurustamise teel, kuigi see on vaid üks termoregulatsiooni meetoditest, on üks erakordne eelis - kui välistemperatuur ületab naha keskmist temperatuuri, siis ei saa keha teiste termoregulatsiooni meetoditega soojust väliskeskkonda üle kanda ( kiirgus, konvektsioon ja juhtivus), mida me allpool vaatleme. Nendes tingimustes hakkab keha neelama soojust väljastpoolt ja ainus viis soojuse hajutamiseks on suurendada niiskuse aurustumist keha pinnalt. Selline aurustumine on võimalik seni, kuni välisõhu niiskus jääb alla 100%. Intensiivse higistamise, kõrge õhuniiskuse ja väikese õhukiiruse korral, kui higipiisad, ilma et oleks aega aurustuda, sulanduvad ja keha pinnalt voolavad, muutub soojusülekanne aurustumise teel vähem efektiivseks.
Kui higi aurustub, vabastab meie keha oma energiat. Tegelikult lõhuvad vedelad molekulid (st higi) tänu meie keha energiale molekulaarsed sidemed ja lähevad vedelast olekusse gaasilisse olekusse. Energiat kulutatakse sidemete lõhkumisele ja selle tulemusena langeb kehatemperatuur. Samal põhimõttel töötab ka külmkapp. Tal õnnestub hoida kambris ümbritsevast temperatuurist palju madalam temperatuur. See teeb seda tänu tarbitud elektrile. Ja me teeme seda toiduainete lagunemisel saadud energia abil.
Kontroll rõivaste valiku üle võib aidata vähendada aurustumisest tulenevat soojuskadu. Riietus tuleks valida ilmastikutingimuste ja hetketegevuse alusel. Ärge olge laisk liigseid riideid seljast võtma, kui teie koormus suureneb. Sa higistad vähem. Ja ärge olge laisk seda uuesti selga panema, kui koormus peatub. Eemalda vee- ja tuulekaitse, kui pole vihma ega tuult, muidu saavad riided higist seest märjaks. Ja kui puutume kokku märgade riietega, kaotame soojusjuhtivuse kaudu ka soojust. Vesi juhib soojust 25 korda paremini kui õhk. See tähendab, et märgades riietes kaotame soojust 25 korda kiiremini. Seetõttu on oluline hoida oma riided kuivad.
Aurustumine jaguneb kahte tüüpi:
A) Märkamatu higistamine(ilma higinäärmete osaluseta) on vee aurustumine kopsude pinnalt, hingamisteede limaskestadelt ja läbi naha epiteeli imbuva vee aurustumine (aurustumine naha pinnalt toimub ka siis, kui nahk on kuiv). ).
Hingamisteede kaudu aurustub ööpäevas kuni 400 ml vett, s.o. organism kaotab päevas kuni 232 kcal. Vajadusel saab seda väärtust termilise õhupuuduse tõttu suurendada. Keskmiselt imbub läbi epidermise umbes 240 ml vett päevas. Järelikult kaotab keha sel viisil kuni 139 kcal päevas. See väärtus ei sõltu reeglina regulatiivsetest protsessidest ja erinevatest keskkonnateguritest.
b) tajutav higistamine(higinäärmete aktiivsel osalusel) - See on soojuse ülekanne higi aurustumise kaudu. Keskmiselt vabaneb päevas mugaval ümbritseval temperatuuril 400-500 ml higi, seega vabaneb kuni 300 kcal energiat. 75 kg kaaluva inimese 1 liitri higi aurustumine võib alandada kehatemperatuuri 10°C võrra. Vajadusel võib aga higistamise maht tõusta 12 liitrini päevas, s.o. Higistamisega võite kaotada kuni 7000 kcal päevas.
Aurustumise efektiivsus sõltub suuresti keskkonnast: mida kõrgem on temperatuur ja madalam õhuniiskus, seda suurem on higistamise kui soojusülekande mehhanismi efektiivsus. 100% niiskuse juures on aurustumine võimatu. Kõrge õhuniiskuse korral on kõrgeid temperatuure raskem taluda kui madala õhuniiskuse korral. Veeauruga küllastunud õhus (näiteks vannis) eraldub higi suurtes kogustes, kuid see ei aurustu ja voolab nahalt maha. Selline higistamine ei soodusta soojusülekannet: soojusülekande jaoks on oluline vaid see osa higist, mis aurustub naha pinnalt (see osa higist moodustab tõhusa higistamise).
2. Kiirgus (kiirgus):
Kiirgus (kiirgus)- see on meetod soojuse ülekandmiseks keskkonda inimkeha pinna kaudu elektromagnetlainete kujul infrapuna vahemikus (a = 5-20 mikronit). Kiirguse tõttu eraldavad energiat kõik objektid, mille temperatuur on üle absoluutse nulli. Elektromagnetkiirgus läbib vabalt vaakumit, ka atmosfääriõhku võib selle jaoks pidada läbipaistvaks.
Nagu teate, eraldab iga objekt, mida kuumutatakse üle ümbritseva õhu temperatuuri, soojust. Kõik tundsid seda tule ümber istudes. Tuli eraldab soojust ja soojendab selle ümber olevaid esemeid. Samal ajal kaotab tuli kuumuse.
Inimkeha hakkab soojust kiirgama kohe, kui ümbritseva õhu temperatuur langeb alla naha pinnatemperatuuri. Kiirguse soojuskao vältimiseks peate kaitsma keha avatud piirkondi. Seda tehakse riiete abil. Seega tekitame riietesse õhukihi naha ja keskkonna vahele. Selle kihi temperatuur on võrdne kehatemperatuuriga ja kiirgusega kaasnev soojuskadu väheneb. Miks soojuskadu täielikult ei peatu? Sest nüüd hakkavad kuumutatud riided soojust kiirgama, kaotades selle. Ja isegi kui panete selga veel ühe kihi riideid, ei peata te kiirgust.
Keha poolt kiirguse toimel keskkonda hajutatud soojushulk on võrdeline kiirguse pindalaga (keha pindala, mida riided ei kata) ning naha ja naha keskmiste temperatuuride erinevusega. keskkond. Kui ümbritseva õhu temperatuur on 20°C ja suhteline õhuniiskus 40–60%, hajutab täiskasvanud inimese keha umbes 40–50% kogu kiirgusega eralduvast soojusest. Kui ümbritseva õhu temperatuur ületab keskmist nahatemperatuuri, soojeneb ümbritsevate objektide poolt kiiratavaid infrapunakiire neelates inimkeha.
Soojusülekanne kiirgusega suureneb ümbritseva õhu temperatuuri langedes ja väheneb selle tõustes. Konstantse ümbritseva õhu temperatuuri tingimustes suureneb kehapinna kiirgus naha temperatuuri tõustes ja väheneb, kui see väheneb. Kui naha pinna ja keskkonna keskmised temperatuurid võrdsustada (temperatuurivahe muutub nulliks), muutub soojuse ülekandmine kiirgusega võimatuks.
Keha soojusülekannet kiirgusega on võimalik vähendada, vähendades kiirguse pindala - kehaasendi muutus. Näiteks kui koeral või kassil on külm, kõverduvad nad palliks, vähendades seeläbi soojusülekande pinda; kui on palav, võtavad loomad vastupidi positsiooni, kus soojusülekande pind suureneb nii palju kui võimalik. Inimene, kes külmas toas magades "kerakub kokku", ei jää sellest füüsilise termoregulatsiooni meetodist ilma.
3. Soojusjuhtivus (juhtivus):
Soojusjuhtivus (juhtivus)- see on soojusülekande meetod, mis toimub kokkupuutel, inimkeha kokkupuutel teiste füüsiliste kehadega. Sel viisil keha poolt keskkonda eralduv soojushulk on võrdeline kokkupuutuvate kehade keskmiste temperatuuride erinevusega, kontaktpindade pindalaga, soojuskontakti aja ja kontakti soojusjuhtivusega. keha.
Soojuskadu juhtivuse tõttu tekib otsese kokkupuutel külma objektiga. Sel hetkel annab meie keha soojust välja. Soojuskao kiirus sõltub suuresti selle objekti soojusjuhtivusest, millega me kokku puutume. Näiteks kivi soojusjuhtivus on 10 korda kõrgem kui puidul. Seetõttu kaotame kivil istudes soojust palju kiiremini. Ilmselt olete märganud, et kivil istudes on kuidagi külmem kui palgil.
Lahendus? Isoleerige oma keha külmade esemete eest, kasutades halbu soojusjuhte. Lihtsamalt öeldes, kui reisite näiteks mägedesse, siis pausi tehes istuge turistivaibale või riidekimbule. Öösel pane magamiskoti alla kindlasti ilmastikutingimustele vastav reisimatt. Või äärmisel juhul paks kiht kuiva rohtu või männiokkaid. Maa juhib (ja seetõttu "võtab") soojust hästi ja öösel jahtub. Talvel ärge käsitsege metallesemeid paljaste kätega. Kasutage kindaid. Tugeva külma korral võivad metallesemed põhjustada lokaalseid külmumist.
Kuivat õhku ja rasvkudet iseloomustab madal soojusjuhtivus ja need on soojusisolaatorid (halvad soojusjuhid). Riietus vähendab soojusülekannet. Soojuskadu hoiab ära vaikne õhukiht, mis asub riiete ja naha vahel. Mida peenem on selle õhku sisaldava struktuuri rakulisus, seda kõrgemad on rõivaste soojusisolatsiooniomadused. See seletab villase ja karusnahast rõivaste häid soojust isoleerivaid omadusi, mis võimaldab inimorganismil soojusjuhtivuse kaudu soojuse hajumist vähendada. Õhutemperatuur riiete all ulatub 30°C-ni. Ja vastupidi, alasti keha kaotab soojust, kuna õhk selle pinnal muutub pidevalt. Seetõttu on alasti kehaosade nahatemperatuur palju madalam kui riietatud kehaosade oma.
Veeauruga küllastunud niisket õhku iseloomustab kõrge soojusjuhtivus. Seetõttu kaasneb inimese viibimisega kõrge õhuniiskuse ja madala temperatuuriga keskkonnas suurenenud soojuskadu kehast. Märjad riided kaotavad ka oma isoleerivad omadused.
4. Konvektsioon:
Konvektsioon- see on keha soojusülekande meetod, mis viiakse läbi soojuse ülekandmisel õhu (vee) liikuvate osakeste kaudu. Soojuse hajutamiseks konvektsiooni teel on vaja üle kehapinna õhuvoolu, mille temperatuur on madalam kui naha temperatuur. Sellisel juhul soojeneb nahaga kokkupuutuv õhukiht, selle tihedus väheneb, tõuseb ning asendub külmema ja tihedama õhuga. Tingimustes, mil õhutemperatuur on 20°C ja suhteline õhuniiskus 40-60%, hajutab täiskasvanud inimese keha soojusjuhtivuse ja konvektsiooni (põhikonvektsiooni) kaudu keskkonda umbes 25-30% soojusest. Õhuvoolu (tuul, ventilatsioon) kiiruse kasvades suureneb oluliselt ka soojusülekande intensiivsus (sundkonvektsioon).
Konvektsiooniprotsessi olemus on järgmine- meie keha soojendab õhku naha lähedal; kuumutatud õhk muutub külmast õhust kergemaks ja tõuseb ülespoole ning see asendub külma õhuga, mis soojeneb uuesti, muutub kergemaks ja asendub järgmise külma õhu portsjoniga. Kui kuumutatud õhku riietega kinni ei püüta, on see protsess lõputu. Tegelikult ei soojenda meid mitte meie riided, vaid õhk, millesse nad kinni jäävad.
Kui tuul puhub, läheb olukord hullemaks. Tuul kannab tohutul hulgal soojendamata õhku. Isegi kui paneme selga sooja kampsuni, ei maksa tuul sellest sooja õhu välja ajamiseks midagi. Sama juhtub siis, kui me liigume. Meie keha "paiskub" õhku ja see voolab meie ümber, toimides nagu tuul. See suurendab ka soojuskadu.
Milline lahendus? Kandke tuulekindlat kihti: tuulejope ja tuulekindlad püksid. Ärge unustage kaitsta oma kaela ja pead. Aju aktiivse vereringe tõttu on kael ja pea kõige kuumemad kehapiirkonnad, mistõttu on soojuskadu nendest väga suur. Samuti tuleb külmal ajal vältida tuuletõmbusega kohti nii sõidu ajal kui ka ööbimiskohta valides.
Keemiline termoregulatsioon:
Keemiline termoregulatsioon soojuse teke toimub ainevahetuse taseme muutuste (oksüdatiivsete protsesside) tõttu, mis on põhjustatud lihaste mikrovibratsioonist (võnkumised), mis toob kaasa muutuse soojuse moodustumisel kehas.
Soojuseallikaks kehas on valkude, rasvade, süsivesikute oksüdatsiooni eksotermilised reaktsioonid, samuti ATP hüdrolüüs (adenosiintrifosfaat on nukleotiid, mis mängib organismis üliolulist rolli energia ja ainete ainevahetuses; esiteks on see ühend tuntud kui universaalne energiaallikas kõigi elussüsteemides toimuvate biokeemiliste protsesside jaoks). Toitainete lagundamisel akumuleerub osa vabanenud energiast ATP-sse ja osa hajub soojuse kujul (primaarsoojus - 65-70% energiast). ATP molekulide suure energiaga sidemete kasutamisel kulub osa energiast kasuliku töö tegemiseks, osa aga hajub (sekundaarne soojus). Seega on soojuse tootmine kaks soojusvoogu - primaarne ja sekundaarne.
Keemiline termoregulatsioon on oluline püsiva kehatemperatuuri hoidmiseks nii tavatingimustes kui ka ümbritseva õhu temperatuuri muutumisel. Inimestel täheldatakse ainevahetuse kiirenemise tõttu suurenenud soojuse teket, eriti kui ümbritseva õhu temperatuur langeb optimaalsest temperatuurist ehk mugavustsoonist madalamaks. Tavalist heledat riietust kandval inimesel jääb see tsoon vahemikku 18-20°C, alasti inimesel 28°C.
Vees viibimise optimaalne temperatuur on kõrgem kui õhus. Selle põhjuseks on asjaolu, et kõrge soojusmahtuvuse ja soojusjuhtivusega vesi jahutab keha 14 korda rohkem kui õhk, mistõttu jahedas vannis kiireneb ainevahetus oluliselt rohkem kui sama temperatuuriga õhuga kokkupuutel.
Kõige intensiivsem soojuse teke kehas toimub lihastes. Isegi kui inimene lamab liikumatult, kuid pinges lihastega, suureneb oksüdatiivsete protsesside intensiivsus ja samal ajal soojuse teke 10%. Väike füüsiline aktiivsus suurendab soojuse teket 50–80% ja raske lihastöö - 400–500%.
Keemilises termoregulatsioonis mängivad olulist rolli ka maks ja neerud. Maksa veeni veretemperatuur on kõrgem kui maksaarteri veretemperatuur, mis viitab intensiivsele soojuse tekkele selles elundis. Kui keha jahtub, suureneb soojuse tootmine maksas.
Kui on vaja soojuse tootmist suurendada, siis lisaks väljastpoolt soojuse vastuvõtmise võimalusele kasutab organism mehhanisme, mis suurendavad soojusenergia tootmist. Sellised mehhanismid hõlmavad kontraktiilne Ja mittekontraktiivne termogenees.
1. Kontraktiilne termogenees.
Seda tüüpi termoregulatsioon toimib, kui meil on külm ja vajame kehatemperatuuri tõsta. See meetod koosneb lihaste kokkutõmbumine. Lihaste kokkutõmbumisel suureneb ATP hüdrolüüs, mistõttu suureneb keha soojendamiseks kasutatava sekundaarse soojuse vool.
Lihassüsteemi vabatahtlik tegevus toimub peamiselt ajukoore mõjul. Sel juhul on soojuse tootmise suurenemine võimalik 3-5 korda võrreldes põhiainevahetuse väärtusega.
Tavaliselt, kui ümbritseva õhu temperatuur ja vere temperatuur langevad, on esimene reaktsioon termoregulatsiooni tooni tõus(kehal karvad “tõusevad püsti”, tekivad “hanenahad”). Kokkutõmbumise mehaanika seisukohalt on see toon mikrovibratsioon ja võimaldab teil suurendada soojuse tootmist 25-40% esialgsest tasemest. Tavaliselt osalevad toonuse loomisel kaela-, pea-, torso- ja jäsemete lihased.
Olulisema hüpotermia korral muutub termoregulatsiooni toon spetsiaalseks lihaskontraktsiooniks - külmad lihaste värinad, mille puhul lihased ei tee kasulikku tööd ning nende kokkutõmbumine on suunatud üksnes soojuse tekitamisele.Külmvärinad on pindmiselt paiknevate lihaste tahtmatu rütmiline tegevus, mille tulemusena paranevad oluliselt organismi ainevahetusprotsessid, tarbimine. hapniku ja süsivesikute hulk lihaskoes suureneb, mis toob kaasa suurenenud soojuse tekke. Värisemine algab sageli kaela- ja näolihastest. Seda seletatakse sellega, et ennekõike peab tõusma ajju voolava vere temperatuur. Arvatakse, et külmavärinate ajal on soojuse tootmine 2-3 korda suurem kui vabatahtliku lihastegevuse ajal.
Kirjeldatud mehhanism töötab refleksi tasemel, ilma meie teadvuse osaluseta. Kuid võite ka oma kehatemperatuuri tõsta teadlik motoorne aktiivsus. Erineva intensiivsusega kehalise tegevuse sooritamisel suureneb soojuse tootmine võrreldes puhketasemega 5-15 korda. Pikaajalise töö esimese 15-30 minuti jooksul tõuseb sisetemperatuur üsna kiiresti suhteliselt statsionaarsele tasemele ja jääb seejärel sellele tasemele või jätkab aeglaselt tõusu.
2. Mittekontraktiivne termogenees:
Seda tüüpi termoregulatsioon võib põhjustada nii kehatemperatuuri tõusu kui ka langust. See viiakse läbi kataboolsete metaboolsete protsesside (rasvhapete oksüdatsiooni) kiirendamise või aeglustamise teel. Ja see omakorda toob kaasa soojuse tootmise vähenemise või suurenemise. Seda tüüpi termogeneesi tõttu võib inimese soojuse tootmise tase tõusta 3 korda võrreldes põhiainevahetuse tasemega.
Mittekontraktiilse termogeneesi protsesside reguleerimine toimub sümpaatilise närvisüsteemi, kilpnäärmehormoonide tootmise ja neerupealise medulla aktiveerimise kaudu.
E. Termoregulatsiooni kontroll.
Hüpotalamus.
Termoregulatsioonisüsteem koosneb paljudest omavahel seotud funktsioonidega elementidest. Teave temperatuuri kohta pärineb termoretseptoritest ja liigub närvisüsteemi kaudu ajju.
Mängib olulist rolli termoregulatsioonis hüpotalamus. See sisaldab termoregulatsiooni peamisi keskusi, mis koordineerivad arvukaid ja keerulisi protsesse, mis tagavad kehatemperatuuri püsimise püsival tasemel.
Hüpotalamus- see on vahekeha väike ala, mis hõlmab suurt hulka rakurühmi (üle 30 tuuma), mis reguleerivad aju neuroendokriinset aktiivsust ja keha homöostaasi (võimet säilitada oma sisemise seisundi püsivust). Hüpotalamus on närviteede kaudu ühendatud peaaegu kõigi kesknärvisüsteemi osadega, sealhulgas ajukoore, hipokampuse, amügdala, väikeaju, ajutüve ja seljaajuga. Hüpotalamus moodustab koos hüpofüüsiga hüpotaalamus-hüpofüüsi süsteemi, milles hüpotalamus kontrollib hüpofüüsi hormoonide vabanemist ning on keskseks lüliks närvi- ja endokriinsüsteemi vahel. See eritab hormoone ja neuropeptiide ning reguleerib selliseid funktsioone nagu nälg ja janu, keha termoregulatsioon, seksuaalkäitumine, uni ja ärkvelolek (tsirkadiaanrütmid). Hiljutised uuringud näitavad, et hüpotalamus mängib olulist rolli ka kõrgemate funktsioonide nagu mälu ja emotsionaalse seisundi reguleerimisel ning osaleb seeläbi käitumise erinevate aspektide kujunemises.
Hüpotalamuse keskuste hävitamine või närviühenduste katkemine viib kehatemperatuuri reguleerimise võime kaotuseni.
Eesmine hüpotalamus sisaldab neuroneid, mis kontrollivad soojusülekande protsesse.(need tagavad füüsilise termoregulatsiooni – vasokonstriktsioon, higistamine).Eesmise hüpotalamuse neuronite hävimisel ei talu organism kõrgeid temperatuure, kuid füsioloogiline aktiivsus külmades tingimustes säilib.
Tagumise hüpotalamuse neuronid kontrollivad soojuse tekke protsesse(need tagavad keemilise termoregulatsiooni – suurenenud soojuse teke, lihaste värinad) Kahjustuse korral on energiavahetuse suurendamise võime häiritud, mistõttu organism ei talu külma hästi.
Hüpotalamuse preoptilise piirkonna termotundlikud närvirakud "mõõdavad" otseselt aju läbiva arteriaalse vere temperatuuri ja on temperatuurimuutuste suhtes väga tundlikud (suudavad eristada veretemperatuuri erinevust 0,011 ° C). Külma- ja kuumatundlike neuronite suhe hüpotalamuses on 1:6, seega aktiveeruvad tsentraalsed termoretseptorid eelistatavalt siis, kui inimkeha “tuuma” temperatuur tõuseb.
Vere ja perifeersete kudede temperatuuri käsitleva teabe analüüsi ja integreerimise põhjal määratakse hüpotalamuse preoptilises piirkonnas pidevalt kehatemperatuuri keskmine (integreeritud) väärtus. Need andmed edastatakse interkalaarsete neuronite kaudu eesmise hüpotalamuse neuronite rühmale, mis seab kehas teatud kehatemperatuuri taseme - termoregulatsiooni "seadepunkti". Lähtudes keskmise kehatemperatuuri ja reguleeritava sättetemperatuuri analüüsist ja võrdlusest, mõjutavad “seadepunkti” mehhanismid hüpotalamuse tagumise efektorneuronite kaudu soojusülekande või soojuse tootmise protsesse, et tuua tegelik ja seadke temperatuur vastavusse.
Seega tekib tänu termoregulatsioonikeskuse funktsioonile tasakaal soojuse tootmise ja soojusülekande vahel, mis võimaldab hoida kehatemperatuuri keha elutähtsate funktsioonide jaoks optimaalsetes piirides.
Endokriinsüsteem.
Hüpotalamus juhib soojuse tootmise ja soojusülekande protsesse, saates närviimpulsse sisesekretsiooninäärmetesse, peamiselt kilpnäärmesse ja neerupealistesse.
Osalemine kilpnääre termoregulatsioonis on tingitud asjaolust, et madala temperatuuri mõjul suureneb selle hormoonide (türoksiin, trijodotüroniin) vabanemine, mis kiirendavad ainevahetust ja sellest tulenevalt ka soojuse moodustumist.
Roll neerupealised on seotud katehhoolamiinide vabanemisega verre (adrenaliin, norepinefriin, dopamiin), mis suurendavad või vähendavad kudedes (näiteks lihastes) oksüdatiivseid protsesse, suurendavad või vähendavad soojuse tootmist ning ahendavad või suurendavad naha veresooni, muutes nende taset. soojusülekandest.