1) Uvod ………………………………………………………………………………….3

2) Poikilotermija, heterotermija, homeotermija ……………...4

3) Principi regulacije tjelesne temperature, ravnoteže topline ………….5

4) Fiziologija temoreceptora …………………………………………………………6

5) Centri za termoregulaciju ……………………………………………………………...8

a) središta prijenosa topline …………………………………………………………...9

b) centri za proizvodnju topline ………………………………………………………..10

6) Mehanizmi proizvodnje topline …………………………………………..10

a) kontraktilna termogeneza ………………………………………11

b) termogeneza bez drhtanja ……………………………………………………12

7) Mehanizmi prijenosa topline …………………………………………………………….12

a) vodljivost topline ……………………………………………………………...13

b) toplinsko zračenje …………………………………………………….13

c) konvekcija ………………………………………………………………………..14

d) isparavanje ……………………………………………………………………..14

8) Metabolizam …………………………………………………………….16

9) Prehrana ………………………………………………………………………………….17

10) Zaključak …………………………………………………………………………...20

11) Popis korištene literature ………………………………………………..23

UVOD

Koliko god bili različiti oblici očitovanja života, oni su uvijek neraskidivo povezani s transformacijom energije. Energetski metabolizam obilježje je svojstveno svakoj živoj stanici. Energijski bogate hranjive tvari se apsorbiraju i kemijski pretvaraju, a iz stanice se oslobađaju metabolički krajnji proizvodi s nižim energetskim sadržajem. Prema prvom zakonu termodinamike, energija ne nestaje i ne nastaje ponovo. Organizmi moraju primiti energiju u obliku koji im je dostupan iz okoliša i vratiti u okoliš odgovarajuću količinu energije u obliku koji nije pogodan za daljnju upotrebu.

Prije otprilike jednog stoljeća francuski fiziolog Claude Bernard ustanovio je da živi organizam i okoliš čine jedinstveni sustav, budući da između njih postoji stalna izmjena tvari i energije. Normalnu vitalnu aktivnost organizma podržava regulacija unutarnjih komponenti, što zahtijeva utrošak energije. Korištenje kemijske energije u tijelu naziva se energetskim metabolizmom: on je taj koji služi kao pokazatelj općeg stanja i fiziološke aktivnosti tijela.

Razmjenski (ili metabolički) procesi, tijekom kojih se određeni elementi tijela sintetiziraju iz apsorbirane hrane, nazivaju se anabolizmom; prema tome, oni metabolički procesi tijekom kojih se strukturni elementi tijela ili apsorbirani prehrambeni proizvodi propadaju nazivaju se katabolizmom.

Živi organizam proizvodi toplinu koja se koristi za zagrijavanje tijela. Specifični toplinski kapacitet ljudskog tijela (količina topline potrebna za zagrijavanje tkiva za 1 ° C) je u prosjeku 0,83 kcal / kg po 1 stupnju (za vodu - 1 kcal / kg po stupnju). Za povećanje tjelesne temperature osobe težine 70 kg za 1 °, potrebno je potrošiti 58,1 kcal (0,83 70). U prosjeku, osoba težine 70 kg u mirovanju izdvaja oko 72 kcal / sat. Posljedično, da nije bilo drugog procesa - prijenosa topline, tada bi se svaki sat ljudska tkiva zagrijala za 1,24 ° (72:58,1). Međutim, to se ne događa, budući da je normalno, u mirovanju, stopa proizvodnje topline jednaka stopi njenog gubitka. To se zove toplinska bilanca, koja se temelji na procesima regulacije proizvodnje topline i prijenosa topline. To se zajedno naziva termoregulacija.

POIKILOTHERMIJA, HETEROTERMIJA, HOMOYOTERMIJA

Postoji niži stupanj u evoluciji termoregulacijskog sustava, na kojem temperatura tijela životinje ovisi uglavnom o temperaturi okoline: kada se ona smanji, temperatura tijela također pada i obrnuto. Ovo stanje tjelesne temperature naziva se poikilotermija, a životinje poikilotermne. Tipičan predstavnik poikiloterma je žaba. Zimi se tjelesna temperatura žabe približava nuli. U tom stanju još uvijek može skakati u daljinu, ali ne više od 12-15 cm. Ljeti mu tjelesna temperatura doseže 20-25 ° C, a može skočiti mnogo dalje - do 1 m. u stanje suspendirane animacije. Postoje mikroorganizmi za koje optimalna temperatura okoliša varira od 0°C do minus 60°C, na primjer, mikrobi koji žive u ledu, ili, obrnuto, mikroorganizmi koji mogu podnijeti temperaturu okoliša od +70°C do + 120°C, na primjer, mikrobi toplih izvora.

Mehanizmi proizvodnje i prijenosa topline.

A - uloga organa u proizvodnji topline

B - uloga organa u prijenosu topline

Brojne životinje, na primjer, šišmiši, glodavci, neke vrste ptica, na primjer, kolibri, spadaju u skupinu heterotermnih organizama: u nekim uvjetima oni su poikilotermni organizmi, pod drugim su homoiotermni.

Sisavci su homoiotermni organizmi (toplokrvni), kod kojih postoji izotermija, odnosno konstantnost tjelesne temperature. Međutim, izotermija je relativna: temperatura tkiva koje se nalaze ne dublje od 3 cm od površine tijela (koža, potkožno tkivo, površinski mišići), odnosno membrana, uvelike ovisi o vanjskoj temperaturi, dok jezgra tijela, t.j. , središnji živčani sustav, unutarnji organi, skeletni mišići, smješteni dublje od 3 cm, imaju relativno konstantnu temperaturu, bez obzira na temperaturu okoline. Dakle, toplokrvne životinje imaju poikilotermnu ljusku i homeotermnu "jezgru" ili "jezgru".

Organi za proizvodnju topline i upravljanje proizvodnjom topline.

K - korteks, Kzh - koža, CGt - centri hipotalamusa, Sdts - vazomotorni centar, Pm - oblongata medulla, Sm - kičmena moždina, Gf - hipofiza, TG - hormon koji stimulira štitnjaču, Zhvs - endokrine žlijezde, Hm - hormoni , M - mišić , Pch - jetra, Ptr - probavni trakt, a, b - protok trim impulsa.

Kod ljudi se prosječna temperatura mozga, krvi i unutarnjih organa približava 37°C. Fiziološka granica fluktuacija ove temperature je 1,5°. Promjena temperature krvi i unutarnjih organa kod osobe za 2-2,5 ° C od prosječne razine popraćena je kršenjem fizioloških funkcija, a tjelesna temperatura iznad 43 ° C praktički je nespojiva s ljudskim životom.

NAČELA REGULACIJE TJELESNE TEMPERATURE,

TOPLINSKA RAVNOTEŽA

Temperaturu jezgre (tijela) određuju dva toka – stvaranje topline (proizvodnja topline) i prijenos topline (otpuštanje topline). U termoneutralnoj ili komfornoj zoni (na 27-32°C) postoji ravnoteža između proizvodnje topline i gubitka topline. Na primjer, u uvjetima fiziološkog mirovanja tijelo proizvodi oko 1,18 kcal/min (ili oko 70 kcal na sat) i isto toliko topline se oslobađa u okoliš. Na niskim temperaturama okoline, usprkos zaštitnom mehanizmu, gubitak topline od strane tijela se povećava. U tim uvjetima, kako bi održalo tjelesnu temperaturu, tijelo mora jednako povećati proizvodnju topline. Tako se javlja nova razina toplinske ravnoteže. Na primjer, pri temperaturi zraka od 10 ° C prijenos topline doseže 120 kcal / h (u ugodnim uvjetima - 70 kcal / h), stoga, za održavanje tjelesne temperature na konstantnoj razini, proizvodnja topline također se mora povećati na 120 kcal / h.

Pri visokoj temperaturi okoline, na primjer, na 40°C, toplinski učinak se značajno smanjuje, na primjer, na 40 kcal/h (umjesto 70 kcal/h u ugodnom okruženju). Za održavanje stalne tjelesne temperature, proizvodnja topline također se mora smanjiti na oko 40 kcal / sat. Uspostavlja se nova razina toplinske ravnoteže koja osigurava održavanje tjelesne temperature.

Dakle, vodeći čimbenik koji određuje razinu toplinske ravnoteže je temperatura okoline.

S obzirom da proizvodnja topline varira ovisno o vrsti tjelesne aktivnosti čovjeka, a količina prijenosa topline uvelike ovisi o temperaturi okoline, nužni su mehanizmi za regulaciju proizvodnje i prijenosa topline. Izvode se uz sudjelovanje specijaliziranih struktura mozga, ujedinjenih u centru termoregulacije. Princip regulacije je da upravljački uređaj (termoregulacijski centar) prima informacije od termoreceptora. Na temelju tih informacija generira takve naredbe, zbog kojih se aktivnost kontrolnih objekata (radnih struktura koje određuju intenzitet proizvodnje topline i prijenosa topline) mijenja tako da nastaje nova razina toplinske ravnoteže, uslijed čega tijelo temperatura ostaje na konstantnoj razini. Sustav termoregulacije može raditi u načinu praćenja ili prema principu neusklađenosti - promijenila se temperatura krvi, mijenja se aktivnost kontrolnih objekata. No, termoregulacijski sustav osigurava i blaži način održavanja stalne tjelesne temperature, koji se temelji na principu regulacije perturbacijom: hvata se promjena temperature okoline i bez čekanja da ona utječe na temperaturu krvi. , u sustavu se pojavljuju naredbe koje mijenjaju rad kontrolnih objekata na način da temperatura krvi ostane konstantna. Osim toga, termoregulacijski sustav može funkcionirati i u prediktivnom načinu upravljanja, tj. u ranoj kontroli (to su uvjetni refleksi): osoba će tek izaći na zimsku ulicu, a njezina proizvodnja topline se već povećava, što je nužno za nadoknadu toplinskih gubitaka koji će nastati kod čovjeka na otvorenom u uvjetima niskih temperatura. U svim slučajevima, za optimalnu regulaciju intenziteta proizvodnje i prijenosa topline, nužni su podaci o temperaturi tijela (jezgre i ljuske). Prenosi se u CNS iz termoreceptora.

FIZIOLOGIJA TERMORECEPTORA

Termoreceptori se nalaze na različitim dijelovima kože, u unutarnjim organima (u želucu, crijevima, maternici, mjehuru), u dišnim putevima, sluznicama, rožnici oka, skeletnim mišićima, krvnim žilama, uključujući arterije, aortu i karotidne zone, u mnogim velikim venama, kao iu moždanoj kori, leđnoj moždini, retikularnoj formaciji, srednjem mozgu, hipotalamusu.

Termoreceptori CNS-a su najvjerojatnije neuroni koji istovremeno djeluju kao receptori i uloga aferentnog neurona.

Najpotpunije su proučavani kožni termoreceptori. Većina termoreceptora nalazi se na tjemenu (licu) i vratu. U prosjeku se nalazi 1 termoreceptor na 1 mm 2 površine kože. Kožni termoreceptori se dijele na hladnoću i toplinu. Zauzvrat, hladne se dijele na stvarno hladne (specifične), koje reagiraju samo na promjene temperature, i taktilno-hladne, ili nespecifične, koje mogu istovremeno reagirati na promjene temperature i tlaka.

Hladni receptori nalaze se na dubini od 0,17 mm od površine kože. Ukupno ih je oko 250 tisuća. Na promjene temperature reagiraju kratkim latentnim razdobljem. U ovom slučaju, frekvencija akcijskog potencijala linearno ovisi o temperaturi u rasponu od 41 ° do 10 ° C: što je niža temperatura, to je viša frekvencija impulsa. Optimalna osjetljivost je u rasponu od 15° do 30°C, a prema nekim izvorima - do 34°C.

Toplinski receptori leže dublje - na udaljenosti od 0,3 mm od površine kože. Ukupno ih je oko 30 tisuća. Na promjene temperature reagiraju linearno u rasponu od 20° do 50°C: što je temperatura viša, to je veća učestalost stvaranja akcijskog potencijala. Optimalna osjetljivost u rasponu od 34-43°C.

Među receptorima za hladnoću i toplinu postoje populacije receptora različite osjetljivosti: jedni reagiraju na promjenu temperature od 0,1 °C (visoko osjetljivi receptori), drugi na promjenu temperature od 1 °C (srednje osjetljivi receptori), a treći na promjenu na temperaturi.10°C (receptori visokog praga ili niske osjetljivosti).

Informacije iz kožnih receptora idu u CNS duž aferentnih vlakana A-delta skupine i duž vlakana C skupine; do CNS-a dolaze različitim brzinama. Najvjerojatnije je da impulsi iz hladnih receptora putuju duž A-delta vlakana.

Impuls iz kožnih receptora ulazi u leđnu moždinu, gdje se nalaze drugi neuroni, čime nastaje spinotalamički put, koji završava u ventrobazalnim jezgrama talamusa, odakle dio informacija ulazi u senzomotornu zonu moždane kore, a dio ide u hipotalamičke centre termoregulacije.

Viši dijelovi središnjeg živčanog sustava (korteks i limbički sustav) osiguravaju formiranje osjeta topline (toplina, hladnoća, toplinska udobnost, toplinska nelagoda). Osjećaj ugode izgrađen je na protoku impulsa iz termoreceptora ljuske (uglavnom kože). Stoga se tijelo može “prevariti” – ako se pri visokim temperaturama tijelo rashlađuje hladnom vodom, kao što je slučaj kod ljetnog kupanja na vrućini, tada se stvara osjećaj toplinske udobnosti.

TERMOREGULACIJSKI CENTRI

Termoregulacija se uglavnom provodi uz sudjelovanje središnjeg živčanog sustava, iako su mogući i neki termoregulacijski procesi bez središnjeg živčanog sustava. Dakle, poznato je da krvne žile kože mogu same reagirati na hladnoću: zbog toplinske osjetljivosti glatkih mišićnih stanica na hladnoću dolazi do opuštanja glatkih mišića, pa na hladnoći prvo dolazi do refleksnog grča, tj. popraćeno boli, a zatim se posuda širi zbog izravnog djelovanja hladnoće na stanice glatkih mišića. Dakle, kombinacija dvaju regulatornih mehanizama omogućuje, s jedne strane, zadržavanje topline, a s druge strane, sprječavanje tkiva da doživi gladovanje kisikom.

Termoregulacijski centri su, u širem smislu, skup neurona uključenih u termoregulaciju. Nalaze se u različitim područjima središnjeg živčanog sustava, uključujući - u moždanoj kori, limbičkom sustavu (kompleks amigdale, hipokampus), talamusu, hipotalamusu, sredini, duguljastoj moždini i leđnoj moždini. Svaki dio mozga obavlja svoje zadatke. Konkretno, korteks, limbički sustav i talamus osiguravaju kontrolu nad aktivnostima hipotalamičkih centara i struktura kralježnice, formirajući adekvatno ljudsko ponašanje u različitim temperaturnim uvjetima okoline (radni položaj, odjeća, voljna motorička aktivnost) i osjećajima topline, hladnoće ili udobnosti. . Uz pomoć cerebralnog korteksa provodi se napredna (rana) termoregulacija - formiraju se uvjetni refleksi. Na primjer, osoba koja će ići vani zimi ima povećanje proizvodnje topline unaprijed.

U termoregulaciji sudjeluju simpatički i somatski živčani sustav. Simpatički sustav regulira procese proizvodnje topline (glikogenoliza, lipoliza), procese prijenosa topline (znojenje, prijenos topline toplinskim zračenjem, provođenje topline i konvekcija - zbog promjena u tonusu krvnih žila kože). Somatski sustav regulira toničnu napetost, dobrovoljnu i nevoljnu faznu aktivnost skeletnih mišića, odnosno procese kontraktilne termogeneze.

Hipotalamus igra glavnu ulogu u termoregulaciji. Razlikuje nakupine neurona koji reguliraju prijenos topline (centar prijenosa topline) i proizvodnju topline.

Po prvi put postojanje takvih centara u hipotalamusu otkrio je K. Bernard. Napravio je "termalnu injekciju" (mehanički je iritirao hipotalamus životinje), nakon čega se tjelesna temperatura povećala.

Životinje s uništenim jezgrama preoptičke regije hipotalamusa ne podnose dobro visoke temperature okoliša. Nadraženost ovih struktura električnom strujom dovodi do vazodilatacije kože, znojenja i pojave toplinske kratkoće daha. Ovo nakupljanje jezgri (uglavnom paraventrikularnih, supraoptičkih, suprahijazmatskih) naziva se "centar prijenosa topline".

Uz uništavanje neurona u stražnjim dijelovima hipotalamusa, životinja ne podnosi dobro hladnoću. Električna stimulacija ovog područja uzrokuje povećanje tjelesne temperature, drhtanje mišića, povećanje lipolize, glikogenolizu. Vjeruje se da su ti neuroni uglavnom koncentrirani u području ventromedijalne i dorsomedijalne jezgre hipotalamusa. Akumulacija tih jezgri nazvana je "centrom proizvodnje topline".

Uništavanje centara termoregulacije pretvara homoiotermni organizam u poikilotermni.

Prema K. P. Ivanovu (1983, 1984), u centrima proizvodnje i prijenosa topline postoje senzorni, integrirajući i eferentni neuroni. Osjetni neuroni primaju informacije od termoreceptora koji se nalaze na periferiji, kao i izravno iz krvi koja okupa neurone. K. P. Ivanov dijeli senzorne neurone u dvije vrste: 1) percepciju informacija iz perifernih termoreceptora i 2) percepciju temperature krvi. Informacije iz senzornih neurona idu do integrirajućih neurona, gdje se zbrajaju sve informacije o stanju temperature jezgre i ljuske tijela, odnosno ti neuroni "izračunavaju" prosječnu tjelesnu temperaturu. Zatim se informacija šalje na zapovjedne neurone, u kojima se trenutna vrijednost prosječne tjelesne temperature uspoređuje s danom razinom. Pitanje neurona koji postavljaju ovu razinu ostaje otvoreno. No vjerojatno je da takvi neuroni postoje, a mogu se nalaziti u korteksu, limbičkom sustavu ili, vjerojatnije, u hipotalamusu. Dakle, ako se kao rezultat usporedbe otkrije odstupanje od zadane razine, tada se pobuđuju eferentni neuroni: u središtu prijenosa topline, to su neuroni koji reguliraju znojenje, tonus krvnih žila kože i volumen cirkulirajuće krvi. , a u središtu proizvodnje topline, to su neuroni koji reguliraju proces stvaranja topline. Ostaje nejasno da li se svaki centar (prijenos topline i proizvodnja topline) bavi „proračunima“ i samostalno donosi odluke ili postoji neko drugo zasebno središte u kojem se taj proces odvija.

centri za prijenos topline. Kada su eferentni neuroni centra za prijenos topline pobuđeni, vaskularni tonus kože može se smanjiti. To je zbog učinka eferentnih neurona centra za prijenos topline ("kožnih žila") na vazomotorni centar, što zauzvrat utječe na aktivnost spinalnih simpatičkih neurona koji šalju tok impulsa glatkim mišićima žile kože. Kao rezultat toga, kada su neuroni hipotalamusa "kožnih žila" pobuđeni, smanjuje se tonus kožnih žila, povećava se protok krvi u koži i povećava se prijenos topline zbog toplinskog zračenja, provođenja topline i konvekcije. Povećani protok krvi u koži također pridonosi povećanom znojenju (gubitak topline isparavanjem). Ako promjena protoka krvi u koži nije dovoljna za oslobađanje topline, dolazi do pobuđivanja neurona, što dovodi do oslobađanja krvi iz krvnih depoa, a time i do povećanja volumena prijenosa topline. Ako ovaj mehanizam ne doprinosi normalizaciji temperature, tada se pobuđuju eferentni neuroni centra za emitiranje topline, koji pobuđuju simpatičke neurone koji aktiviraju žlijezde znojnice, te se neuroni hipotalamusa mogu uvjetno nazvati "neuroni koji reguliraju znoj". , odnosno neurona koji reguliraju znojenje. Simpatički neuroni koji aktiviraju znojenje nalaze se u bočnim stupovima leđne moždine (Th 2 -L 2), a postganglijski neuroni su lokalizirani u simpatičkim ganglijama. Postganglijska vlakna koja vode do žlijezda znojnica su kolinergična, posrednik im je acetilkolin koji povećava aktivnost žlijezde znojnice zbog interakcije s njezinim M-kolinergičkim receptorima (blokator - atropin).

centri za proizvodnju topline. Eferentni neuroni središta proizvodnje topline također se mogu uvjetno podijeliti u nekoliko tipova, od kojih svaki uključuje odgovarajući mehanizam proizvodnje topline.

a) Neki neuroni, kada su pobuđeni, aktiviraju simpatički sustav, što rezultira povećanjem intenziteta procesa stvaranja energije (lipoliza, glikogenoliza, glikoliza, oksidativna fosforilacija). Konkretno, simpatički živci, zbog interakcije svog posrednika (noradrenalina) s beta-adrenergičkim receptorima, aktiviraju procese glikogenolize i glikolize u jetri, te procese lipolize u smeđoj masti.

Istodobno, kada je simpatički živčani sustav uzbuđen, povećava se lučenje hormona srži nadbubrežne žlijezde – adrenalina i norepinefrina, koji povećavaju proizvodnju topline u jetri, skeletnim mišićima, smeđoj masnoći, aktivirajući glikogenolizu, glikolizu i lipolizu.

b) U hipotalamusu se nalaze eferentni neuroni koji utječu na hipofizu, a preko nje - na štitnjaču: povećava se proizvodnja hormona koji sadrže jod (T 3 i T 4), što, moguće, zbog odvajanja procesa oksidativne fosforilacije , povećavaju protok primarne topline, tj. pod njihovim utjecajem se smanjuje akumulacija energije u ATP-u, a većina energije se raspršuje u obliku topline.

c) U hipotalamičkom centru za proizvodnju topline nalazi se i populacija eferentnih neurona čija ekscitacija dovodi do pojave termoregulacijskog tonusa (istodobno se povećava tonus u skeletnim mišićima, zbog čega se stvaranje topline povećava za oko 40 -60%) ili kontrakcije pojedinih mišića nalik fazama
vlakna, koja se nazivaju "drhtavica". U svim tim slučajevima, naredba s eferentnih neurona hipotalamusa se u konačnici prenosi na alfa motorne neurone. Središnji put tremora je eferentni put od hipotalamusa do alfa motornih neurona kroz srednje formacije, posebno kroz tegmentum srednjeg mozga (tektospinalni put) i kroz crvenu jezgru (rubrospinalni trakt). Detalji ovog puta još su nejasni.

MEHANIZMI PROIZVODNJE TOPLINE

Izvor topline u tijelu su egzotermne reakcije oksidacije proteina, masti, ugljikohidrata, kao i hidroliza ATP-a. Tijekom hidrolize hranjivih tvari dio oslobođene energije pohranjuje se u ATP, a dio se raspršuje u obliku topline (primarna toplina). Pri korištenju energije akumulirane u AHF dio energije se koristi za obavljanje korisnog rada, dio se raspršuje u obliku topline (sekundarna toplina). Dakle, dva toplinska toka - primarni i sekundarni - su proizvodnja topline. Pri visokoj temperaturi okoline ili kada osoba dođe u dodir s vrućim tijelom tijelo može primiti dio topline izvana (egzogena toplina).

Ako je potrebno povećati proizvodnju topline (npr. u uvjetima niske temperature okoline), osim mogućnosti dobivanja topline izvana, u tijelu postoje mehanizmi koji povećavaju proizvodnju topline.

Klasifikacija mehanizama za proizvodnju topline:

1. Kontraktilna termogeneza - proizvodnja topline kao rezultat kontrakcije skeletnih mišića:

a) voljna aktivnost lokomotornog aparata;

b) termoregulacijski ton;

c) hladno drhtanje mišića, ili nevoljna ritmička aktivnost skeletnih mišića.

2. Termogeneza bez drhtanja ili termogeneza bez drhtanja (proizvodnja topline kao rezultat aktivacije glikolize, glikogenolize i lipolize):

a) u skeletnim mišićima (zbog odvajanja oksidativne fosforilacije);

b) u jetri;

c) u smeđoj masti;

d) zbog specifičnog dinamičkog djelovanja hrane.

kontraktilna termogeneza

S kontrakcijom mišića povećava se hidroliza ATP-a, a samim tim i protok sekundarne topline, koja ide na zagrijavanje tijela. Proizvoljna mišićna aktivnost uglavnom se javlja pod utjecajem moždane kore. Ljudsko iskustvo pokazuje da je u uvjetima niske temperature okoliša kretanje neophodno. Stoga se ostvaruju uvjetni refleksni akti, a voljna motorička aktivnost se povećava. Što je veći, to je veća proizvodnja topline. Moguće ga je povećati za 3-5 puta u odnosu na vrijednost glavne razmjene. Obično, sa smanjenjem temperature okoline i temperature krvi, prva reakcija je povećanje termoregulacijskog tonusa. Prvi put je identificiran 1937. godine kod životinja, a 1952. godine kod ljudi. Metodom elektromiografije pokazalo se da se povećanjem mišićnog tonusa uzrokovanog hipotermijom povećava električna aktivnost mišića. Sa stajališta mehanike kontrakcije, hermoregulacijski ton je mikrovibracija. U prosjeku, kada se pojavi, proizvodnja topline se povećava za 20-45% od početne razine. Kod značajnije hipotermije, termoregulacijski ton prelazi u mišićnu hladnoću. Termoregulacijski tonus je ekonomičniji od tremora mišića. U njegovom stvaranju obično sudjeluju mišići glave i vrata.

Drhtanje ili hladno drhtanje mišića je nevoljna ritmička aktivnost površno smještenih mišića, zbog čega se proizvodnja topline povećava 2-3 puta u odnosu na početnu razinu. Obično se najprije javlja drhtanje u mišićima glave i vrata, zatim u trupu i na kraju u udovima. Vjeruje se da je učinkovitost proizvodnje topline tijekom drhtanja 2,5 puta veća nego tijekom dobrovoljne aktivnosti.

Signali iz neurona hipotalamusa prolaze kroz "središnji put drhtanja" (tektum i crvena jezgra) do alfa motornih neurona leđne moždine, odakle signali idu do odgovarajućih mišića, uzrokujući njihovu aktivnost. Curariformne tvari (mišićni relaksanti), zbog blokade H-kolinergičkih receptora, blokiraju razvoj termoregulacijskog tonusa i hladnoće. To se koristi za stvaranje umjetne hipotermije, a uzima se u obzir i tijekom kirurških intervencija u kojima se koriste mišićni relaksanti.

Termogeneza bez drhtanja

Provodi se povećanjem procesa oksidacije i smanjenjem učinkovitosti konjugacije oksidativne fosforilacije. Glavno mjesto proizvodnje topline su skeletni mišići, jetra, smeđa mast. Zbog ove vrste termogeneze, proizvodnja topline može se povećati za 3 puta.

U skeletnim mišićima, povećanje nekontraktilne termogeneze povezano je sa smanjenjem učinkovitosti oksidativne fosforilacije zbog razdvajanja oksidacije i fosforilacije, u jetri – uglavnom kroz aktivaciju glikogenolize i naknadnu oksidaciju glukoze. Smeđa mast povećava proizvodnju topline zbog lipolize (pod utjecajem simpatičkih utjecaja i adrenalina). Smeđa mast se nalazi u okcipitalnoj regiji, između lopatica, u medijastinumu uz velike žile, u pazuhu. U mirovanju se oko 10% topline stvara u smeđoj masti. Kada se ohladi, uloga smeđe masti dramatično se povećava. S prilagodbom na hladnoću (kod stanovnika arktičkih zona) povećava se masa smeđe masti i njezin doprinos ukupnoj proizvodnji topline.

Regulacija procesa termogeneze bez drhtanja provodi se aktiviranjem simpatičkog sustava i proizvodnjom hormona štitnjače (oni razdvoje oksidativnu fosforilaciju) i medule nadbubrežne žlijezde.

MEHANIZMI PRIJENOSA TOPLINE

Najveći dio topline stvara se u unutarnjim organima. Stoga se unutarnji tok topline koji treba ukloniti iz tijela mora približiti koži. Prijenos topline iz unutarnjih organa odvija se zbog provođenja topline (na taj način se prenosi manje od 50% topline) i konvekcije, odnosno prijenosa topline i mase. Krv je zbog svog velikog toplinskog kapaciteta dobar provodnik topline.

Drugi toplinski tok je tok usmjeren od kože prema okolišu. Zove se vanjski tok. Kada se razmatraju mehanizmi prijenosa topline, obično se misli na ovaj tok.

Prijenos topline u okoliš provodi se pomoću 4 glavna mehanizma:

1) isparavanje;

2) provođenje topline;

3) toplinsko zračenje;

4) konvekcija.

Mehanizmi prijenosa topline i kontrola oslobađanja topline.

K - korteks, Kzh - koža, CGt - centri hipotalamusa, Sdts - vazomotorni centar, Pm - oblongata medulla, Sm - kičmena moždina, Gf - hipofiza, TG - hormon koji stimulira štitnjaču, Zhvs - endokrine žlijezde, Hm - hormoni , Ptr - probavni trakt, Ks - krvne žile, L - pluća, a, b - protok aferentnih impulsa.

Doprinos svakog mehanizma prijenosu topline određen je stanjem okoliša i brzinom proizvodnje topline u tijelu. U uvjetima toplinske udobnosti, glavnina topline se odaje zbog provođenja topline, toplinskog zračenja i konvekcije, a samo 19-20% - isparavanjem. Pri visokoj temperaturi okoline isparavanjem se odaje do 75-90% topline.

Provodljivost topline- ovo je način odavanja topline tijelu koje je u izravnom kontaktu s ljudskim tijelom. Što je temperatura ovog tijela niža, to je veći temperaturni gradijent, veća je stopa gubitka topline zbog ovog mehanizma. Obično je ovaj način prijenosa topline ograničen na odjeću i zračni sloj, koji su dobri toplinski izolatori, kao i na potkožni masni sloj. Što je ovaj sloj deblji, manja je vjerojatnost prijenosa topline na hladno tijelo.

Toplinsko zračenje- prijenos topline s područja kože koja nisu pokrivena odjećom. Nastaje dugovalnim infracrvenim zračenjem, pa se ova vrsta prijenosa topline naziva i radijacijski prijenos topline. U uvjetima toplinske udobnosti zahvaljujući ovom mehanizmu odaje se do 60% topline. Učinkovitost toplinskog zračenja ovisi o temperaturnom gradijentu (što je veći, to se više topline odaje), o području iz kojeg dolazi do zračenja, o broju objekata u okolišu koji apsorbiraju infracrvene zrake.

Konvekcija. Zrak u dodiru s kožom se zagrijava i diže, njegovo mjesto zauzima “hladni” dio zraka itd. Na taj način se zbog prijenosa topline i mase odaje do 15% topline u uvjetima toplinska udobnost.

U svim tim mehanizmima važnu ulogu ima protok krvi u koži: kada se njegov intenzitet poveća zbog smanjenja tonusa glatkih mišićnih stanica arteriola i zatvaranja arteriovenskih šantova, prijenos topline se značajno povećava. To je također olakšano povećanjem volumena cirkulirajuće krvi: što je veća njegova vrijednost, veća je mogućnost prijenosa topline u okoliš. Na hladnoći se događaju suprotni procesi - protok krvi u koži se smanjuje, uključujući i zbog izravnog prijenosa arterijske krvi iz arterija u vene, zaobilazeći kapilare, smanjuje se volumen cirkulirajuće krvi, a mijenja se i reakcija ponašanja: osoba ili životinja instinktivno zauzima položaj "kalachik", jer se u ovom slučaju područje prijenosa topline smanjuje za 35%, kod životinja se tome dodaje reakcija - "goosebumps" - porast dlaka na koži (piloerekcija) , što povećava celularnost kože i smanjuje mogućnost prijenosa topline.

Ruke zauzimaju mali dio površine tijela - samo 6%, ali do 60% topline odaje njihova koža pomoću mehanizma prijenosa suhog topline (toplinsko zračenje, konvekcija).

Isparavanje. Prijenos topline nastaje zbog utroška energije (0,58 kcal na 1 ml vode) za isparavanje vode. Postoje dvije vrste isparavanja, odnosno znojenja: neprimjetno i perceptibilno znojenje.

a) neprimjetno znojenje je isparavanje vode iz sluznice dišnih putova i vode koja prodire kroz epitel kože (tkivna tekućina). Normalno, do 400 ml vode ispari kroz respiratorni trakt dnevno, tj. daje se 400x0,58 kcal = 232 kcal / dan. Po potrebi se ova vrijednost može povećati zbog tzv. toplinske dispneje, koja je posljedica utjecaja neurona centra za prijenos topline na respiratorne neurone moždanog debla.

U prosjeku, oko 240 ml vode dnevno procuri kroz epidermu. Slijedom toga, zbog toga se daje 240 0,58 kcal \u003d 139 kcal / dan. Ova vrijednost ne ovisi o procesima regulacije i raznim čimbenicima okoliša.

Obje vrste neprimjetnog znojenja dnevno omogućuju vam da (400 + 240) 0,58 = 371 kcal.

b) osjetno znojenje (oslobađanje topline isparavanjem znoja) U prosjeku se dnevno oslobađa 400-500 ml znoja na ugodnoj temperaturi okoline, dakle, do 300 kcal. Međutim, ako je potrebno, volumen znojenja može se povećati i do 12 l / dan, tj. znojenjem se može dati gotovo 7000 kcal dnevno. Po satu žlijezde znojnice mogu proizvesti do 1,5 litre, a prema nekim izvorima - i do 3 litre znoja.

Učinkovitost isparavanja uvelike ovisi o okolišu: što je viša temperatura i niža vlažnost zraka (zasićenost zraka vodenom parom), to je veća učinkovitost znojenja kao mehanizma prijenosa topline. Pri 100% zasićenosti zraka vodenom parom, isparavanje je nemoguće.

Žlijezde znojnice sastoje se od terminalnog dijela, odnosno tijela, i znojnog kanala, koji se otvara prema van kroz znojne pore. Prema prirodi sekrecije žlijezde znojnice se dijele na ekrine (merokrine) i apokrine. Apokrine žlijezde lokalizirane su uglavnom u pazuhu, u pubičnoj regiji, kao iu području usana, perineuma i areole. Apokrine žlijezde luče masnu tvar bogatu organskim spojevima. Raspravlja se o pitanju njihove inervacije – jedni tvrde da je riječ o adrenergičnoj simpatici, drugi smatraju da je uopće nema, a proizvodnja sekreta ovisi o hormonima srži nadbubrežne žlijezde (adrenalin i norepinefrin).

Modificirane apokrine žlijezde su cilijarne žlijezde smještene u kapcima u blizini trepavica, kao i žlijezde koje proizvode ušni vosak u vanjskom slušnom kanalu, te žlijezde nosa (predvorne žlijezde). Međutim, apokrine žlijezde ne sudjeluju u isparavanju. Ekrine, ili merokrine, znojne žlijezde nalaze se u koži gotovo svih dijelova tijela. Ukupno ih je više od 2 milijuna (iako ima ljudi kod kojih su gotovo potpuno odsutni). Najviše znojnih žlijezda ima na dlanovima i tabanima (preko 400 na 1 cm 2) i u koži pubisa (oko 300 na 1 cm 2). Brzina stvaranja znoja, kao i zahvaćenost žlijezda znojnica u različitim dijelovima tijela, uvelike varira.

Po kemijskom sastavu znoj je hipotonična otopina: sadrži 0,3% natrijevog klorida (gotovo 0,9% u krvi), ureu, glukozu, aminokiseline, amonij i male količine mliječne kiseline. pH znoja varira od 4,2 do 7, s prosjekom pH = 6. Specifična težina je 1,001-1,006. Budući da je znoj hipotoničan medij, pri obilnom znojenju gubi se više vode nego soli, a u krvi može doći do povećanja osmotskog tlaka. Dakle, obilno znojenje je ispunjeno promjenom metabolizma vode i soli.

Žlijezde znojnice inerviraju simpatička kolinergička vlakna - na njihovim se završecima oslobađa acetilkolin, koji stupa u interakciju s M-kolinergičkim receptorima, povećavajući proizvodnju znoja. Preganglijski neuroni smješteni su u bočnim stupovima leđne moždine na razini Th 2 -L 2 , a postganglijski neuroni - u simpatičkom trupu.

Ako je potrebno povećati prijenos topline znojenjem, aktiviraju se neuroni korteksa, limbičkog sustava i, uglavnom, hipotalamusa. Signali iz neurona hipotalamusa idu do neurona leđne moždine i postupno uključuju različite dijelove kože u proces znojenja: prvo lice, čelo, vrat, zatim trup i udove.

Postoje različiti načini aktivnog utjecaja na proces znojenja. Na primjer, mnogi antipiretici, ili antipiretici: aspirin i drugi salicilati - povećavaju znojenje i time smanjuju tjelesnu temperaturu (postoji povećan prijenos topline isparavanjem). Cvatovi lipe, maline, listovi podbjele također imaju dijaforetski učinak.

METABOLIZAM

Metabolizam je proces metabolizma tvari koje ulaze u tijelo, uslijed čega iz tih tvari mogu nastati složenije ili, obrnuto, jednostavnije tvari.

Ljudsko tijelo, kao i organizmi drugih predstavnika životinjskog i biljnog svijeta, otvoreni je termodinamički sustav. Stalno prima tok besplatne energije. Istodobno okolišu daje energiju, uglavnom amortiziranu (vezanu). Zahvaljujući ova dva toka, entropija živog organizma (stupanj nereda, kaosa, degradacije) ostaje na konstantnoj (minimalnoj) razini. Kada se iz nekog razloga smanji protok slobodne energije (negentropija) (ili se poveća stvaranje vezane energije), tada se povećava ukupna entropija organizma, što može dovesti do njegove termodinamičke smrti.

Prema termodinamici živih sustava, život je borba s entropijom, borba između uređenja sustava i degradacije. Prema poznatoj Prigogine jednadžbi, do minimalnog povećanja entropije dolazi ako je brzina toka negentropije jednaka brzini toka entropije u medij.

Besplatna energija za tijelo može doći samo iz hrane. Akumulira se u složenim kemijskim vezama bjelančevina, masti i ugljikohidrata. Kako bi se ova energija oslobodila, hranjive tvari prvo prolaze hidrolizu, a zatim oksidaciju u anaerobnim ili aerobnim uvjetima.

U procesu hidrolize, koji se provodi u gastrointestinalnom traktu, oslobađa se neznatan dio slobodne energije (manje od 0,5%). Ne može se koristiti za potrebe bioenergetike, jer ga ne akumuliraju makroergi tipa ATP. Pretvara se samo u toplinsku energiju (primarnu toplinu), koju tijelo koristi za održavanje temperaturne homeostaze.

2. faza oslobađanja energije je proces anaerobne oksidacije. Konkretno, oko 5% sve slobodne energije iz glukoze oslobađa se na taj način kada se oksidira u mliječnu kiselinu. Tu energiju, međutim, akumulira ATP makroerg i koristi za obavljanje korisnog rada, na primjer, za kontrakciju mišića, za rad natrij-kalijeve pumpe, ali se, na kraju, pretvara i u toplinu, koja se naziva sekundarnom. toplina.

Faza 3 - glavna faza oslobađanja energije - do 94,5% sve energije koja se može osloboditi u uvjetima tijela. Taj se proces provodi u Krebsovom ciklusu: oksidira pirogrožđanu kiselinu (proizvod oksidacije glukoze) i acetil koenzim A (proizvod oksidacije aminokiselina i masnih kiselina). U procesu aerobne oksidacije oslobađa se slobodna energija kao rezultat odvajanja vodika i prijenosa njegovih elektrona i protona kroz lanac respiratornih enzima do kisika. Pritom se oslobađanje energije ne događa odjednom, već postupno, stoga se većina te slobodne energije (otprilike 52-55%) može akumulirati u makroerg energiju (ATP). Ostatak se gubi u obliku primarne topline kao rezultat "nesavršenosti" biološke oksidacije. Nakon što iskoristi slobodnu energiju pohranjenu u ATP-u za obavljanje korisnog rada, ona se pretvara u sekundarnu toplinu.

Tako se sva slobodna energija koja se oslobađa tijekom oksidacije hranjivih tvari u konačnici pretvara u toplinsku energiju. Stoga je mjerenje količine toplinske energije koju tijelo oslobađa metoda za određivanje energetske potrošnje tijela.

Kao rezultat oksidacije, glukoza, aminokiseline i masne kiseline u tijelu se pretvaraju u ugljični dioksid i vodu.

Energetski metabolizam životinjskog organizma (bruto metabolizam) sastoji se od osnovnog metabolizma i povećanja rada do osnovnog metabolizma. Početna vrijednost razine metaboličkih procesa je glavna razmjena. Ovi standardni uvjeti za određivanje bazalnog metabolizma karakteriziraju one čimbenike koji mogu utjecati na intenzitet metaboličkih procesa u ljudi. Na primjer, brzina metabolizma podložna je dnevnim fluktuacijama, koje se ujutro povećavaju, a noću smanjuju. Intenzitet metabolizma se također povećava tijekom fizičkog i psihičkog rada. Konzumacija hranjivih tvari i njihova daljnja probava značajno utječu na razinu metabolizma, posebice ako su hranjive tvari proteinske prirode. Taj se fenomen naziva specifično dinamičko djelovanje hrane.Pojačanje intenziteta metabolizma nakon uzimanja proteinske hrane može trajati 12-18 sati.I na kraju, ako temperatura okoline postane ispod ugodne temperature, tada se povećava intenzitet metaboličkih procesa. . Pomaci u smjeru hlađenja dovode do većeg povećanja metabolizma od odgovarajućih pomaka u smjeru povećanja temperature.

Čak i uz puno i strogo poštivanje standardnih uvjeta, vrijednost bazalnog metabolizma u zdravih ljudi može varirati. Ova se varijabilnost objašnjava razlikama u dobi, spolu, visini i tjelesnoj težini. U pravilu se vrijednost od 4,2 kJ / kg h uzima kao približna vrijednost standardne (osnovne) brzine metabolizma; za osobu težine 70 kg, odgovarajuća bazalna brzina metabolizma je približno 7100 kJ / dan (1700 kcal / dan).

ISHRANA

Prehrana je proces asimilacije u tijelu tvari potrebnih za izgradnju i obnovu tjelesnih tkiva, kao i za pokrivanje energetskih troškova.

Općenito, evolucija prehrambenih potreba životinjskih organizama uključivala je proces ograničavanja vlastite sinteze niza spojeva uz istodobnu ekspanziju potrošnje određenih vrsta organskih spojeva. To je dovelo do izolacije cijele skupine tvari koje su neophodne za više životinje i ljude, odnosno potrebne za metabolizam, ali se ne sintetiziraju samostalno.

Upotreba prehrambenih proizvoda, koji se uglavnom sastoje od složenih spojeva biljnog ili životinjskog podrijetla, za energetske ili plastične potrebe organizma moguća je tek nakon hidrolize tih proizvoda i pretvorbe u relativno jednostavne spojeve, lišene specifičnosti vrste. Prehrambene potrebe različitih životinjskih vrsta različite su ovisno o tome koje hranjive tvari tijelo može sintetizirati, a koje moraju doći izvana. Pa ipak, razlike u prehrambenim potrebama uglavnom su posljedica načina probave (hidrolize) hrane. To je zbog činjenice da se u višim životinjskim organizmima srednji metabolički procesi odvijaju na sličan način.

U metabolizmu (metabolizmu) i energiji razlikuju se dva procesa: anabolizam i katabolizam. Pod anabolizmom razumjeti sveukupnost procesa usmjerenih na izgradnju struktura tijela uglavnom kroz sintezu složenih organskih tvari; pod katabolizmom – skup procesa razgradnje složenih organskih spojeva i korištenje relativno jednostavnih tvari nastalih u procesu razmjene energije. Anabolizam i katabolizam temelje se na procesima asimilacije, odnosno disimilacije, koji su međusobno povezani u tijelu i uravnoteženi u normalnom tijelu.

Općenito, potrebe životinja su prilično homogene: potrebne su im hranjive tvari slične strukture za razmjenu energije; u tvarima kao što su aminokiseline, purini i neki lipidi za izgradnju složenih proteinskih molekula i staničnih struktura; u posebnim metaboličkim katalizatorima i stabilizatorima stanične membrane; u anorganskim ionima i spojevima za fizikalne i kemijske procese u tijelu i, konačno, u univerzalnom biološkom otapalu - vodi - za stvaranje okruženja za stanični metabolizam.

U konačnici, hrana visoko organiziranih organizama uključuje organske tvari, od kojih veliku većinu čine proteini, lipidi i ugljikohidrati. Produkti njihove hidrolize – aminokiseline, masne kiseline, glicerol i monosaharidi – troše se na opskrbu tijela energijom. U procesima izmjene energije aminokiseline, masne kiseline i monosaharidi međusobno su povezani zajedničkim putevima njihove transformacije. Stoga se, kao nositelji energije, prehrambene tvari mogu izmjenjivati ​​u skladu s energetskom vrijednošću (izodinamičko pravilo).

Energetska (kalorična) vrijednost hrane procjenjuje se količinom toplinske energije koja se oslobađa tijekom izgaranja 1 g prehrambene tvari (fiziološka kalorijska vrijednost), koja se tradicionalno izražava u kilokalorijama ili u SI - u džulima (1 kcal = 4,187 kJ). Proračuni su pokazali da je energetska vrijednost masti (38,9 kJ/g; 9,3 kcal/g) dvostruko veća od bjelančevina i ugljikohidrata (17,2 kJ/g; 4,1 kcal/g). Proteini i ugljikohidrati imaju istu energetsku vrijednost i mogu se zamijeniti 1:1 u težinskom omjeru.

Za održavanje stacionarnog stanja organizma, ukupni utrošak energije mora se pokriti unosom nutrijenata koji u svojim kemijskim vezama nose ekvivalentnu rezervu energije. Ako količina pristigle hrane nije dovoljna da pokrije utrošak energije, tada se utrošak energije nadoknađuje unutarnjim rezervama, uglavnom mastima. Ako masa ulazne hrane u smislu nositelja energije premašuje potrošnju energije, tada je u tijeku proces skladištenja masti, bez obzira na sastav hrane.

Međutim, uvijek treba imati na umu da su ova tri izvora energije također plastični materijal životinjskog organizma. Stoga je neprihvatljivo dugotrajno isključenje jednog od tri nutrijenta iz prehrane i zamjena s energetski jednakom količinom druge tvari.

ZAKLJUČAK

Život je povezan s kontinuiranim trošenjem energije, koja je neophodna za funkcioniranje tijela. Sa stajališta termodinamike, živi organizmi pripadaju otvorenim sustavima, budući da za svoje postojanje kontinuirano izmjenjuju tvari i energiju s vanjskim okolišem. Izvor energije živih organizama su kemijske transformacije organskih tvari koje dolaze iz okoliša. Transformacija ovih tvari iz složenih u jednostavne dovodi do oslobađanja energije sadržane u kemijskim vezama. Ekstrakcija energije iz kemijskih veza provodi se uglavnom uz utrošak molekularnog kisika (aerobna izmjena); oksidaciji u nizu lanaca prethodi cijepanje bez kisika (anaerobni metabolizam).

Glavni akumulator energije za njegovu upotrebu u staničnim procesima je adenozin trifosfat (ATP). Uz pomoć energije ATP-a moguće je sintetizirati proteine, diobu stanica, održavati njihov osmotski gradijent, mišićnu kontrakciju itd. Prema prvom zakonu termodinamike, kemijska energija ATP-a, prošavši međufaze, na kraju se pretvara u topline, koju tijelo gubi. Stoga je intenzitet energetske razmjene tijela zbroj utroška energije na funkciju staničnog sustava, akumulirane energije i njezinog gubitka u obliku topline.

Život organizma ovisi o tijeku kemijskih reakcija s pretvaranjem svih vrsta energije u toplinu. Brzina kemijskih reakcija, a time i razmjena energije, ovisi o temperaturi tkiva. Toplina kao konačna transformacija energije može prijeći iz područja više temperature u područje niže. Temperatura tkiva određena je omjerom brzine metaboličke proizvodnje topline njihovih staničnih struktura i brzine disipacije nastale topline u okoliš. Stoga je izmjena topline između organizma i vanjske okoline bitan uvjet za postojanje životinjskih organizama. Za održavanje normalne (optimalne) tjelesne temperature, životinjski organizmi imaju sustav za regulaciju razmjene topline s okolinom.

Životinjski organizmi se dijele na poikilotermne i homeotermne. Poikiloterme (stoje na nižim prečkama filogenetskih ljestvica) imaju nesavršene, ali još uvijek prilično učinkovite mehanizme termoregulacije. Ovi mehanizmi uključuju sustav kemijske temperaturne kompenzacije koji omogućuje održavanje stabilne izmjene energije uz značajne promjene tjelesne temperature, bihevioralne termoregulacije (odabir optimalne temperature okoliša) i temperaturnu histerezu (sposobnost da se toplina iz okoline uhvati brže nego da je izgubi).

Homeotermija je kasnije stjecanje evolucije životinjskog svijeta. Ptice i sisavci klasificiraju se kao istinski homoiotermne životinje, budući da su te životinje sposobne održavati stalnu tjelesnu temperaturu unutar 2°C tijekom relativno velikih fluktuacija temperature vanjskog okoliša.

Homoiotermija se temelji na višoj razini izmjene energije nego u poikilotermnih životinja zbog povećane uloge hormona štitnjače koji potiču rad stanične natrijeve pumpe. Visoka izmjena energije dovela je do stvaranja savršenih mehanizama za regulaciju toplinske energije u tijelu.

Određeni broj životinja pripada skupini heterotermnih organizama: u nekim uvjetima su poikilotermni organizmi, pod drugim su homoiotermni.

Za održavanje stalne tjelesne temperature, homoiotermne životinje imaju kemijsku i fizičku termoregulaciju. Fizička termoregulacija se provodi promjenom toplinske vodljivosti pokrivnih tkiva tijela (promjena krvotoka kože, piloerekcija, isparavanje vlage s površine tijela ili usne šupljine).

Kemijska termoregulacija se provodi povećanjem stvaranja topline u tijelu. Dva su glavna izvora kemijske termoregulacije (kontrolirano stvaranje topline): kontraktilna termogeneza zbog dobrovoljne aktivnosti lokomotornog aparata, termoregulacijski tonus i drhtanje mišića i nekontraktilna termogeneza zbog smeđeg masnog tkiva, specifičnog dinamičkog djelovanja hrane, itd.

Izmjenu topline kontrolira aktivnost termoreceptora, informacija iz kojih ulazi u termoregulacijski centar hipotalamusa, koji kontrolira reakcije kemijske i fizičke termoregulacije.

Dugotrajno izlaganje visokim ili niskim temperaturama okoline dovodi do značajnih promjena u svojstvima tijela, povećavajući njegovu otpornost na djelovanje odgovarajućih temperaturnih čimbenika.

Izgradnja i obnova tjelesnih tkiva, kao i pokrivanje energetskih utrošaka tijela, moraju se osigurati odgovarajućom prehranom. Postoje dva procesa u metabolizmu i energiji: anabolizam i katabolizam. Anabolizam se shvaća kao skup procesa usmjerenih na izgradnju struktura tijela, uglavnom kroz sintezu složenih organskih tvari. Katabolizam je skup procesa razgradnje složenih organskih tvari u svrhu oslobađanja energije. Anabolizam i katabolizam temelje se na procesima asimilacije, odnosno disimilacije, koji su međusobno povezani i uravnoteženi.

Prehrambene potrebe životinja prilično su homogene: potrebne tvari za energetski metabolizam (proteini, masti, ugljikohidrati), tvari za izgradnju složenih proteinskih molekula i staničnih struktura (aminokiseline, purini, lipidi, ugljikohidrati), posebni katalizatori metabolizma (vitamini) i stabilizatori stanične membrane (antioksidansi), anorganski ioni i univerzalno biološko otapalo - voda.

Energetska vrijednost hrane određena je količinom toplinske energije koja se oslobađa pri izgaranju 1 g prehrambene tvari (fiziološka kalorijska vrijednost).

Pod racionalnom prehranom podrazumijeva se ishrana koja je količinski dovoljna i kvalitetno potpuna. Temelj racionalne prehrane je ravnoteža, odnosno optimalan omjer konzumirane hrane. Uravnotežena prehrana treba uključivati ​​proteine, masti i ugljikohidrate u masenom omjeru od približno 1:1:4. Što se tiče kvalitete, hrana treba biti potpuna, odnosno sadržavati proteine ​​(uključujući esencijalne aminokiseline), esencijalne masne kiseline (tzv. vitamin F), vitamine, od kojih je većina dio katalitičkog sustava, te veliku skupinu vitamina. -slične tvari, anorganski elementi i voda.

BIBLIOGRAFIJA

1) McMurray V. Metabolizam u ljudi. M., 1980.

2) Norton A., Edholm O. Čovjek u hladnim uvjetima. M., 1957.

3) Opći tečaj fiziologije čovjeka i životinja / priredio A. D. Nozdrachev. M., 1991. knj. 2.

4) Osnove fiziologije / ur. P. Sterki. M., 1984.

5) Slonim A.D. Evolucija termoregulacije. L., 1986.

6) Fiziologija termoregulacije: Vodič za fiziologiju / ur.K. P. Ivanova. L., 1984.

7) Humana fiziologija / ur. N.A. Agadzhanyan, V.I. Tsirkin. SPb., 1998.

8) Humana fiziologija / ur. R. Schmidt, G. Thevs. M., 1986. T. 4.

Ako tjelesna temperatura prelazi temperaturu okoline, tada će tijelo odavati toplinu okolini. Oslobađanje topline u okoliš vrši se zračenjem, provođenjem topline, konvekcijom i isparavanjem.

Povećanje temperature okoline iznad tjelesne temperature dovodi do povećanja tjelesne temperature zbog zračenja i provođenja. U tim uvjetima oslobađanje od viška topline i hlađenje se provodi samo isparavanjem znoja. Kretanje zraka u blizini kože povećava brzinu isparavanja i time povećava učinkovitost gubitka topline (učinak hlađenja ventilatora).

Fizička termoregulacija (odvođenje topline.) Ako tjelesna temperatura prelazi temperaturu okoline, tada će tijelo odavati toplinu okolini. Toplina se oslobađa u okoliš zračenje, provođenje topline, konvekcija i isparavanje.

Radijacija. Gola osoba na sobnoj temperaturi gubi oko 60% od topline koju daje zračenje infracrvenih valova duljine 760 nm.

Konvekcija (15% oddana toplina) - gubitak topline prijenosom pokretnih čestica zraka ili vode. Količina izgubljene topline konvekcijskom metodom raste s povećanjem brzine zraka (ventilator, vjetar). U vodi je vrijednost prijenosa topline vođenjem i konvekcijom višestruko veća nego u zraku.

Držanje- kontaktni prijenos topline ( 3% ispušta toplinu) kada površina tijela dođe u dodir s bilo kojim fizičkim tijelima (stolica, pod, jastuk, odjeća itd.).

Zračenje, konvekcija i provođenje nastaju kada je tjelesna temperatura viša od temperature okoline . Ako je temperatura površine tijela jednaka ili niža od temperature okoline, tada ove metode gubitka topline od strane tijela postaju neučinkovite. Na primjer, u normalnim uvjetima, provođenje topline igra malu ulogu, jer. zrak i odjeća ne provode dobro toplinu.

Isparavanje- neophodan mehanizam za oslobađanje topline pri visokim temperaturama. Isparavanje vode s površine tijela dovodi do gubitka 2,43 kJ (0,58 kcal) topline po gramu isparene vode.

neprimjetan isparavanje - rezultat kontinuirane difuzije molekula vode kroz kožu i dišne ​​površine, nije kontroliran sustavom regulacije temperature.Čak i bez vidljivog znojenja, voda isparava s površine kože i pluća unutar 700 - 850 ml vode u danu(300 - 350 ml - s površine pluća, 400 - 500 ml - s površine kože) , uzrokujući gubitak topline reda 12-16 kcal/sat.

Intenzitet procesa ovisi o relativna vlažnost : u zraku zasićenom vodenom parom ne dolazi do isparavanja. Stoga se u kadi znoj oslobađa u velikim količinama, ali ne isparava i istječe s površine kože - neučinkovito znojenje .

Tijekom teškog fizičkog rada u uvjetima visoke temperature okoline može doći do znojenja 10-12 l / dan. Nakon teškog mišićnog opterećenja, isparava se 75% toplina, zračenje 12%, konvekcija 13% (za usporedbu: u u mirovanju u 20 0 S – udio zračenja je 66%, isparavanja - 19%, konvekcije - 15%).

Zajedno s znojem gubi se velika količina soli (prije svega natrijevog klorida) i vitamina C. S tim u vezi, norme za konzumaciju tih tvari treba značajno proširiti u prehrani ljudi koji rade u vrućim trgovinama iu vrućim klimama.

sudjelovati u prijenosu topline kože, sluznice, pluća, kardiovaskularnog i izlučnog sustava .

Posebno važnu ulogu u procesima prijenosa topline igra stanje žila kože, kao i učestalost srčanih kontrakcija i disanja.

Kardiovaskularni sustav utječe na intenzitet prijenosa topline zbog preraspodjele krvi u žilama i promjena volumena cirkulirajuće krvi.

Na hladnoći kožne krvne žile, uglavnom arteriole, sužene; otvorene arteriovenske anastomoze. Time se smanjuje količina krvi u kapilarama. Zbog toga se povećava toplinska izolacija tijela, a toplina se zadržava ograničavanjem prijenosa topline. Zbog preraspodjele krvi povećava se volumetrijska brzina protoka krvi u unutarnjim organima - to pridonosi očuvanju topline u njima - reakcija očuvanja topline .

Kada temperatura okoline poraste:

1) kožne žile se šire, povećava se količina krvi koja cirkulira u njima;

2) povećava se volumen cirkulirajuće krvi zbog prijenosa vode iz tkiva u žile i izbacivanja krvi iz slezene i drugih depoa krvi. Kao rezultat toga, povećava se prijenos topline zračenjem i konvekcijom.

Dišni sustav - sličan rezultat javlja se kod pojačanog disanja zbog uklanjanja više zagrijanog zraka iz tijela. Posebno je važan kod životinja koje se ne znoje ( ili bez žlijezda znojnica ili ima gustu kosu koja ometa znojenje)- psi, mačke itd. S porastom temperature okoline razvijaju se toplinska dispneja - vrlo brzo, ali izrazito plitko disanje. Povećava isparavanje vode iz usne sluznice i gornjih dišnih puteva.

Prijenos topline je spriječen :

1) potkožni masni sloj - zbog niske toplinske vodljivosti masti;

2) odjeća - zbog činjenice da se između njega i kože nalazi sloj mirnog zraka, koji je loš provodnik topline (njegova temperatura doseže 30 0 C). Toplinska izolacijska svojstva odjeće su to bolja, što je njena struktura finija - vunena i krzna. Odjeća koja je nepropusna za zrak (guma) slabo se podnosi – sloj zraka između nje i tijela brzo se zasiti vodenom parom i isparavanje prestaje.

3) promjena položaja tijela : kada je hladno, životinje se "smotaju u loptu", što smanjuje površinu prijenosa topline; kada je vruće, naprotiv, zauzimaju položaj u kojem se povećava;

4) reakcija mišića kože - za ljude ima rudimentarno značenje ("goosebumps"), kod životinja mijenja celularnost dlake, zbog čega se poboljšava toplinska izolacijska uloga vune.

Konstantnost tjelesne temperature osigurava se zajedničkim djelovanjem mehanizama koji reguliraju, s jedne strane, intenzitet metabolizma i stvaranje topline koja o njemu ovisi (kemijska termoregulacija), as druge strane prijenos topline (fizička termoregulacija) .

Tako, koristan adaptivni rezultat aktivnost razmatranog funkcionalnog sustava nije postojanost temperature kože (temperaturna "ljuska"), već temperatura unutarnjih organa (temperatura "jezgra")

FUNKCIONALNI SUSTAV KOJI Osigurava KONSTANTNU TJELESNU TEMPERATURU

1 poveznica - koristan adaptivni rezultat - održavanje tjelesne temperature na konstantnoj razini.

2 poveznica - receptori . Termorecepciju provode slobodni završeci tankih osjetnih vlakana tipa A (delta) i C.

( Regulacija konstantnosti temperature je složen refleksni čin, koji se provodi kao rezultat iritacije receptora kože, kože i potkožnih žila, kao i središnjeg živčanog sustava.)

3 karika funkcionalnog sustava - živčani centar

4-link funkcionalni sustav – izvršna tijela. Tjelesna temperatura određena je omjerom intenziteta:

1) stvaranje topline

2) odvođenje topline

MEHANIZMI TERMOREGULACIJE

Živčani mehanizmi termoregulacije u osnovi imaju refleksne lukove, koji uključuju receptorske formacije (receptore topline i hladnoće). Putem aferentnih živčanih vlakana impulsi iz receptorskog aparata dopiru do niza glavnih centara autonomne regulacije, prvenstveno do struktura hipotalamusa. Eferentni dio refleksnog luka su simpatička i parasimpatička živčana vlakna koja inerviraju unutarnje organe, kao i žile. Eferentni impulsi se također provode duž motoričkih somatskih vlakana koja reguliraju aktivnost skeletnih mišića.

Lokalizacija i svojstva termoreceptora.

Periferna termoreceptori su u koži, potkožnom tkivu, koži i potkožnim žilama. Kožni termoreceptori su nekapsulirani živčani završeci. .

Centralni termoreceptori nalazi se u medijalnoj preoptičkoj regiji hipotalamusa (centralni termosenzorski neuroni), retikularnoj formaciji srednjeg mozga i leđnoj moždini.)

Toplinski i hladni receptori u središnjem živčanom sustavu reagiraju na promjene temperature krvi koja teče u živčane centre. Zabilježeno je povećanje stvaranja topline tijekom hlađenja karotidne arterije, koja dovodi krv u mozak.

Dokazi za središnje termoreceptore :

1 ) uranjanje denerviranih stražnjih udova psi u hladnoj vodi izazivaju drhtanje mišića glave, prednjih udova, trupa i povećanje stvaranja topline. To je zbog činjenice da "hladna" krv iritira središnje termoreceptore;

2)tijekom hlađenja karotidne arterije, koja dovodi krv u mozak , razvijaju se drhtanje i vazokonstrikcija kože, što dovodi do povećanja proizvodnje topline, odnosno ograničenja prijenosa topline.

Termoreceptori su pronađeni u respiratornom traktu, u produženoj moždini i u motornom korteksu.

Dakle, ljudsko tijelo ima dvostruki sustav za kontrolu tjelesne temperature: otkriva se utjecaj vanjskog okruženja (topline ili hladnoće). formacije kožnih receptora bilježi se temperatura unutarnjeg okoliša termoreceptori unutarnjih organa i struktura središnjeg živčanog sustava.

Funkcionalna mobilnost termoreceptora. Sposobnost kožnih termoreceptora da mijenjaju svoju osjetljivost na temperaturne učinke ovisno o promjenama u općem stanju tijela odražava univerzalno svojstvo receptora koje je otkrio P.G. Snyakin i nazvao "funkcionalna pokretljivost receptora".

Osim toga, termoreceptori su podijeljeni za toplinu i hladnoću .

x sladni receptori nalaze se u debljini kože, na dubini oko 0,17 mm, toplinski receptori - na dubini od 0,3 mm . Ukupan broj točaka na površini kože koje percipiraju hladnoću značajno premašuje broj točaka koje percipiraju toplinu. Receptori hladnoće i topline nalaze se neravnomjerno na površini kože. Postoje pojedinačne zone preferencijalne lokalizacije termoreceptora topline i hladnoće.

Perifernim termoreceptorima dominiraju hladnom , među središnjim - toplinski . Na temperaturi okoline koja je optimalna za ljude, termoreceptori stvaraju pražnjenja sa stacionarnom frekvencijom. Sa smanjenjem temperature okoline povećava se učestalost impulsa i receptora za hladnoću, dok se oni toplinskih receptora smanjuju. Naprotiv, s povećanjem temperature okoline, učestalost impulsa toplinskih receptora se povećava i smanjuje - hladno.

Frekvencija pulsa receptora hladne kože je maksimalna na temperaturi od 20-30 0 C, a za termalne receptore temperatura je 38-43 0 S . Osjecati se vruce - gorući- javlja se na temperaturama iznad 45 0 C i percipiraju ga drugi receptori - vruće ili spaljivanje receptora (oko pripadaju polimodalnim nociceptorima i posredna su karika između termoreceptora i nociceptora).

Uloga živčanih centara.

Održavanje tjelesne temperature na optimalnoj razini za metabolizam provodi se zbog regulacijskog utjecaja središnjeg živčanog sustava. Po prvi put je otkrivena prisutnost u mozgu centra sposobnog mijenjati tjelesnu temperaturu u 80-ima XIX u. C. Bernard . Njegovo iskustvo, nazvano "termalna injekcija", sastojalo se od sljedećeg: elektroda je uvedena u regiju diencephalona kroz otvor za bušenje, uzrokujući iritaciju ove regije. Nakon 2-3 sata nakon uvođenja elektrode, došlo je do trajnog povećanja tjelesne temperature životinje. U daljnjim istraživanjima ustanovljeno je da najvažnija uloga u procesima termoregulacije pripada hipotalamusu.

Prema suvremenim konceptima, provodi se termoregulacija distribuirani sustav , čiji je glavni dio termoregulacijski mehanizam hipotalamusa

Eksperimentalno je utvrđeno da se glavni (glavni) centri termoregulacije nalaze u hipotalamusu (zbog njih se percipiraju promjene u vanjskom i unutarnjem okruženju). Kada se uništi hipotalamus – gubi se sposobnost regulacije tjelesne temperature i životinja postaje poikilotermna.. Neuroni hipotalamusa također su adresirani impulsom koji se javlja u termoreceptorima unutarnjih organa i površine kože. Senzorna informacija iz termoreceptora širi se duž A-delta živčanih vlakana i kroz lemniskalne puteve do talamičkih neurona, a zatim do hipotalamusa i senzomotornog područja moždane kore.

Poznato je da regulacija procesa stvaranje topline(kemijska termoregulacija) se provodi aktivnošću jezgre stražnjeg hipotalamusa; procesa fizička termoregulacija(prijenos topline) zbog jezgre prednjeg hipotalamusa. Dakle, postoje dva regulatorna centra u hipotalamusu: centar za generiranje topline i centar za prijenos topline .

Centri za prijenos topline (prednje jezgre hipotalamusa) uništavanje ovih struktura dovodi do činjenice da životinje gube sposobnost održavanja stalne tjelesne temperature u uvjetima visoke temperature okoline. Istodobno, njihova tjelesna temperatura počinje rasti, životinje prelaze u stanje hipertermija, a hipertermija se može razviti i na sobnoj temperaturi. Iritacija ovih struktura kroz implantirane elektrode strujni udar uzrokuje karakterističan sindrom kod životinja: otežano disanje, širenje površinskih žila kože, pad tjelesne temperature. Prestaje drhtanje mišića uzrokovano prethodnim hlađenjem.

Centri za proizvodnju topline (lateralno-dorzalni hipotalamus) - njihovo uništavanje dovodi do činjenice da životinje gube sposobnost održavanja stalne tjelesne temperature u uvjetima niske temperature okoline. Njihova tjelesna temperatura u tim uvjetima počinje padati, a životinje prelaze u stanje hipotermije. Električna stimulacija odgovarajućih centara hipotalamusa uzrokuje kod životinja sljedeći sindrom: 1) sužavanje površinskih žila kože;

Regulacija temperature sastoji se u koordinaciji procesa proizvodnje topline (kemijska termoregulacija) i prijenosa topline (fizička termoregulacija).
Procesi proizvodnje topline. U svim organima, kao rezultat metaboličkih procesa, dolazi do proizvodnje topline. Stoga krv koja teče iz organa u pravilu ima višu temperaturu od one koja teče. Ali uloga različitih organa u proizvodnji topline je različita. U mirovanju jetra čini oko 20% ukupne proizvodnje topline, za ostale unutarnje organe - 56%, za - 20%, tijekom tjelesne aktivnosti na skeletne mišiće - do 90%, za unutarnje organe - samo 8%.
Dakle, snažan rezervni izvor proizvodnje topline su mišići tijekom njihove kontrakcije. Promjena aktivnosti njihovog metabolizma tijekom lokomocije glavni je mehanizam proizvodnje topline. Među raznim lokomocijama može se razlikovati nekoliko faza sudjelovanja mišića u proizvodnji topline.
1. Termoregulacijski ton. U tom slučaju mišići se ne kontrahiraju. Samo im se povećava tonus i metabolizam. Ovaj se ton općenito javlja u mišićima vrata, trupa i udova. Kao rezultat toga, proizvodnja topline se povećava za 50-100%.
2. Drhtanje se javlja nesvjesno i sastoji se u periodičnoj aktivnosti motoričkih jedinica visokog praga na pozadini termoregulacijskog tonusa. Tijekom drhtanja sva energija je usmjerena samo na povećanje stvaranja topline, dok se tijekom uobičajenog kretanja dio energije troši na pomicanje odgovarajućeg uda, a dio na termogenezu. Uz drhtanje, proizvodnja topline se povećava za 2-3 puta. Drhtanje često počinje s mišićima vrata, lica. To je zbog činjenice da bi, prije svega, trebala porasti temperatura krvi koja teče u mozak.
3. Proizvoljne kontrakcije sastoje se u svjesnom povećanju mišićne kontrakcije. To se opaža u uvjetima niske vanjske temperature, kada prve dvije faze nisu dovoljne. Uz proizvoljne kontrakcije, proizvodnja topline može se povećati za 10-20 puta.
Regulacija proizvodnje topline u mišićima je posljedica utjecaja a-motoneurona na funkciju i metabolizam/mišiće, u drugim tkivima - simpatički živčani sustav i kateholamini (povećavaju brzinu metabolizma za 50%) te djelovanje hormona, posebno tiroksina, što gotovo udvostručuje proizvodnju topline.
Značajnu ulogu u termogenezi imaju lipidi, koji tijekom hidrolize oslobađaju mnogo više energije (9,3 kcal/g) nego ugljikohidrati (4,1 kcal/g). Od posebne je važnosti, osobito kod djece, smeđa mast.
Procesi prijenosa topline javlja se na sljedeće načine - zračenje, konvekcija, isparavanje i provođenje topline.
Zračenje se javlja uz pomoć infracrvenog dugovalnog zračenja. To zahtijeva temperaturni gradijent između tople kože i hladnih zidova i drugih objekata iz okoliša. Dakle, količina zračenja ovisi o temperaturi i površini kože.
Toplinska vodljivost se provodi izravnim kontaktom tijela s predmetima (stolica, krevet itd.). U ovom slučaju, brzina prijenosa topline s više zagrijanog tijela na manje zagrijani predmet određena je temperaturnim gradijentom i njihovom toplinskom vodljivošću. Prijenos topline na ovaj način značajno se povećava (14 puta) kada je osoba u vodi. Djelomično vođenjem, toplina se prenosi s unutarnjih organa na površinu tijela. Ali ovaj proces je inhibiran zbog niske toplinske vodljivosti masti.
konvekcijski put. Zrak u dodiru s površinom tijela, u prisutnosti temperaturnog gradijenta, zagrijava se. Istodobno, postaje lakši i, dižući se iz tijela, stvara prostor za nove porcije zraka. Tako oduzima dio topline. Intenzitet prirodne konvekcije može se povećati dodatnim kretanjem zraka, smanjujući prepreke pri ulasku u tijelo (odgovarajuća odjeća).
Isparavanje znoja. Na sobnoj temperaturi u razodjevene osobe isparavanjem se odaje oko 20% topline.
Toplinska vodljivost, konvekcija i zračenje su pasivni putevi prijenosa topline temeljeni na zakonima fizike. Oni su učinkoviti samo ako se održava pozitivan temperaturni gradijent. Što je manja temperaturna razlika između tijela i okoline, to se manje topline odaje. S istim pokazateljima ili pri visokoj temperaturi okoline, spomenuti načini ne samo da su neučinkoviti, već se tijelo zagrijava. U tim uvjetima u tijelu se pokreće samo jedan mehanizam prijenosa topline, povezan s procesima znojenja i znojenja. Ovdje se koriste i fizikalni zakoni (troškovi energije za proces isparavanja) i biološki (znojenje). Hlađenje kože olakšava činjenica da se za isparavanje 1 ml znoja potroši 0,58 kcal. Ako se ne dogodi
isparavanjem znoja, učinkovitost prijenosa topline naglo se smanjuje. M
Shotuova brzina isparavanja ovisi o temperaturnom gradijentu i zasićenosti okolnog zraka vodenom parom. Što je veća vlažnost, to je ovaj put prijenosa topline manje učinkovit. Učinkovitost prijenosa topline naglo se smanjuje kada je u vodi ili u uskoj odjeći. U tom slučaju tijelo je prisiljeno nadoknaditi nedostatak znojenja povećanjem znojenja.
Isparavanje ima dva mehanizma: a) znojenje - bez sudjelovanja žlijezda znojnica b) isparavanje - uz aktivno sudjelovanje žlijezda znojnica.
Znojenje- isparavanje vode s površine pluća, sluznice, kože, koja je uvijek mokra. Ovo isparavanje nije regulirano, ovisi o temperaturnom gradijentu i vlažnosti okolnog zraka, njegova vrijednost je oko 600 ml/dan. Što je veća vlažnost, to je ovaj način prijenosa topline manje učinkovit.
Mehanizam lučenja znoja. Žlijezda znojnica sastoji se od dva dijela: stvarne žlijezde, koja se nalazi u subdermalnom sloju, i izvodnih kanala koji se otvaraju na površini kože. U žlijezdi nastaje primarna tajna, a u kanalima zbog reapsorpcije nastaje sekundarna tajna – znoj.
Primarna tajna slična krvnoj plazmi. Razlika je u tome što u ovoj tajni nema proteina i glukoze, manje je Na+. Dakle, u početnom znoju koncentracija natrija je oko 144 nmol / l, klora - 104 nmol / l. Ti se ioni aktivno apsorbiraju tijekom prolaska znoja kroz izvodne kanale, što osigurava apsorpciju vode. Proces apsorpcije uvelike ovisi o brzini stvaranja i promicanja znoja da su ti procesi aktivni, što više Na + i Cl- ostaje. Kod jakog znojenja u znoju može ostati do polovice koncentracije tih iona. Jako znojenje je popraćeno povećanjem koncentracije uree (do 4 puta više nego u plazmi) i kalija (do 1,2 puta više nego u plazmi). Ukupna visoka koncentracija iona, tvoreći visoku razinu osmotskog tlaka, osigurava smanjenje reapsorpcije i oslobađanje velike količine vode s znojem.
S jakim znojenjem može se potrošiti puno NaCl (do 15-30 g / dan). Međutim, u tijelu postoje mehanizmi koji osiguravaju očuvanje ovih važnih iona tijekom jakog znojenja. Oni su uključeni u procese prilagodbe, posebice aldosteron pojačava reapsorpciju Na +.
Funkcije žlijezda znojnica regulirane su posebnim mehanizmima. Na njihovu aktivnost utječe simpatički živčani sustav, ali posrednik je ovdje acetilkolin. Sekretorne stanice, osim M-kolinergičkih receptora, imaju i adrenoreceptore koji reagiraju na kateholamine u krvi. Aktiviranje funkcije žlijezda znojnica popraćeno je povećanjem njegove opskrbe krvlju.
Količina oslobođenog znoja može doseći 1,5 l / h, a kod prilagođenih ljudi - do 3 l / h.
Na sobnoj temperaturi kod gole osobe se oko 60% topline odaje radijacijom, oko 12-15% - konvekcijom zraka, oko 20% - isparavanjem, 2-5% - toplinskom vodljivošću. Ali taj omjer ovisi o brojnim uvjetima, posebice o temperaturi okoline.
Glavnu ulogu u regulaciji procesa prijenosa topline imaju promjene u prokrvljenosti kože. Sužavanje žila kože, otvaranje arteriovenskih anastomoza doprinosi manjem dotoku topline iz jezgre u ljusku i njenom očuvanju u tijelu. Naprotiv, s širenjem žila kože, njegova temperatura može porasti za 7-8 ° C. Istodobno se povećava i prijenos topline.
Uobičajeno, koža se može nazvati radijatorskim sustavom tijela. Protok krvi u koži može varirati od 0 do 30% IOC-a. Tonus krvnih žila kože kontrolira simpatički živčani sustav.
Dakle, tjelesna temperatura je ravnoteža između procesa proizvodnje topline i prijenosa topline. Kada proizvodnja topline prevladava nad gubitkom topline, tjelesna temperatura raste i, obrnuto, ako je gubitak topline veći od proizvodnje topline, tjelesna temperatura opada.

Pitanje 1. Što je termoregulacija?

Termoregulacija je skup fizioloških procesa u ljudskom tijelu i toplokrvnim životinjama čiji je cilj održavanje stalne tjelesne temperature.

Pitanje 2. Zašto je tijelu potrebna termoregulacija?

Termoregulacija je neophodna. Sa smanjenjem tjelesne temperature dolazi do povećanja proizvodnje topline (s odstupanjem od optimalne temperature). Kada se osoba ohladi, uslijed djelovanja na hladne receptore, pojavljuje se drhtavica, što je slučajna nevoljna kontrakcija mišića. Zbog drhtanja povećavaju se troškovi energije, što podrazumijeva povećanje proizvodnje topline i, sukladno tome, tjelesne temperature.

Kad temperatura okoline poraste, krvne žile kože se šire, kroz njih protječe više krvi, koža se zagrijava, a prijenos topline u okolinu se povećava.

Pitanje 3. Koji su mehanizmi termoregulacije?

Krvne žile prožimaju cijelo naše tijelo, prodiru u mišiće, jetru i druge organe gdje se stvara toplina. Krv se u tim organima zagrijava i, tečeći kroz žile u druge dijelove tijela, odaje dio svoje topline. Dakle, krv prenosi toplinu po cijelom tijelu, kao da izjednačava temperaturu unutar tijela.

Pitanje 4. Kolika je temperatura ljudskog tijela?

I zimi i ljeti, temperatura na površini kože zdrave osobe iznosi 36,6 ° C, a njezine prirodne fluktuacije ne prelaze 2 ° C.

Pitanje 5. Kako se mijenja lumen krvnih žila s promjenom temperature zraka?

Kada temperatura okoline postane visoka, krvne žile kože se šire, kroz njih protječe više krvi, koža se zagrijava, a prijenos topline u okolinu se povećava. Ako temperatura okolnog zraka padne, tijelo teži očuvanju topline. Lumeni krvnih žila se sužavaju, prijenos topline se smanjuje.

Pitanje 6. Koju ulogu igra koža u procesu termoregulacije?

Više od 80% topline gubi se kroz površinu kože. Kada se kapilare šire, oslobađa se toplina; kada se skupljaju, toplina se zadržava. Izlučivanje vlage solima i ureom u obliku znoja. Za tu funkciju zaslužan je unutarnji sloj kože, sama koža (dermis). To je uloga kože u procesu termoregulacije.

Pitanje 7. Što je znoj?

Znoj je vodena otopina soli i organskih tvari koje luče žlijezde znojnice. Isparavanje znoja služi za termoregulaciju kod mnogih vrsta sisavaca.

Pitanje 8. Kako se provodi znojenje?

Znojenje je proces izlučivanja tekućeg sekreta (znoja) žlijezdama znojnicama na površinu kože. Kod osobe znojenje provodi hl. arr. ekrine žlijezde, smještene gotovo na cijeloj površini kože, dok je izlučivanje apokrinih žlijezda znojnica smanjeno.

Normalno, znojenje ima refleksnu prirodu. Početna karika u refleksu znojenja su termoreceptori kože, unutarnjih organa i mišića, a odgovarajuća iritacija je visoka temperatura zraka, vruća ili začinjena hrana i tekućine, pojačano stvaranje topline tijekom fizičkog napora, povišena temperatura ili emocionalna iskustva. Eferentni živci koji inerviraju žlijezde znojnice pripadaju simpatičkom živčanom sustavu, ali su kolinergičke prirode; lučenje znoja pojačava acetilkolin, a potiskuje atropin.

U eferentnom dijelu refleksnog luka refleksa znojenja može se razlikovati 5 razina: 1) put od kore velikog mozga do hipotalamusa; 2) od hipotalamusa do duguljaste moždine; 3) iz duguljaste moždine, djelomično se križaju, vlakna se približavaju neuronima bočnih rogova leđne moždine na razini Th2-L2; 4) od neurona bočnih rogova leđne moždine do čvorova graničnog simpatičkog lanca; 5) od neurona simpatičkog lanca do žlijezda znojnica.

Pitanje 9. Što utječe na intenzitet znojenja?

Postoji nekoliko razloga za znojenje. To su temperatura zraka, njegovo kretanje i vlažnost.

RAZMIŠLJATI

Zašto ljudska tjelesna temperatura ne raste čak ni po jako vrućem vremenu?

U ekstremnim vrućinama, kada je tjelesna temperatura ispod temperature okoline, širenje krvnih žila više ne može povećati prijenos topline. U tom slučaju opasnost od pregrijavanja otklanja se znojenjem. Isparavajući, znoj upija veliku količinu topline s površine kože. Zato se ljudska tjelesna temperatura ne povećava ni u najtoplijem vremenu. Osoba bi mogla izdržati temperaturu od 70-80 ° C, ali bi u isto vrijeme trebala imati 9-16 litara znoja u nekoliko sati.

Uvod

1. Hipotalamus je vaš termostat

1.1 Kondukcija i konvekcija

1.2 Zračenje

1.3 Isparavanje

2.1 Žlijezde znojnice

2.2 Glatki mišići koji okružuju arteriole

2.3 Skeletni mišići

2.4 Endokrine žlijezde

3. Prilagodba i termoregulacija

3.1 Prilagodba na izlaganje niskim temperaturama

3.1.1 Fiziološki odgovori na vježbanje na niskim temperaturama okoline

3.1.2 Metaboličke reakcije

3.2 Prilagodba na visoke temperature

3.3 Procjena toplinskih podražaja

4. Mehanizmi termoregulacije

Mehanizmi koji reguliraju tjelesnu temperaturu slični su termostatu koji regulira temperaturu okolnog zraka, iako su složeniji u radu i točniji. Osjetni živčani završeci – termoreceptori – otkrivaju promjene tjelesne temperature i tu informaciju prenose tjelesnom termostatu – hipotalamusu. Kao odgovor na promjenu receptorskih impulsa, hipotalamus aktivira mehanizme koji reguliraju zagrijavanje ili hlađenje tijela. Poput termostata, hipotalamus ima početnu razinu temperature koju pokušava održavati. Ovo je normalna tjelesna temperatura. Najmanje odstupanje od ove razine dovodi do signala termoregulacijskom centru smještenom u hipotalamusu o potrebi korekcije (slika 1.).

Promjene tjelesne temperature percipiraju dvije vrste termoreceptora - središnji i periferni. Središnji receptori nalaze se u hipotalamusu i kontroliraju temperaturu krvi koja okružuje mozak. Vrlo su osjetljivi na najmanje (od 0,01°C) promjene temperature krvi. Promjena temperature krvi koja prolazi kroz hipotalamus aktivira reflekse koji, ovisno o potrebi, ili zadržavaju ili odaju toplinu.

Periferni receptori, lokalizirani na cijeloj površini kože, kontroliraju temperaturu okoline. Oni šalju informacije u hipotalamus kao i u cerebralni korteks, osiguravajući svjesnu percepciju temperature na način da možete proizvoljno kontrolirati prisutnost niskih ili visokih temperatura.

Da bi tijelo odavalo toplinu u okolinu, toplina koju proizvodi mora "imati pristup" vanjskom okruženju. Toplina iz dubine tijela (jezgre) se krvlju prenosi do kože, odakle može prijeći u okoliš putem jednog od sljedeća četiri mehanizma: vodljivosti, konvekcije, zračenja i isparavanja. (slika 2)

1.1 Kondukcija i konvekcija

Provođenje topline je prijenos topline s jednog objekta na drugi zbog izravnog molekularnog kontakta. Na primjer, toplina stvorena duboko u tijelu može se prenositi kroz susjedna tkiva sve dok ne dođe do površine tijela. Zatim se može prenijeti na odjeću ili okolni zrak. Ako je temperatura zraka viša od temperature površine kože, toplina zraka se prenosi na površinu kože, podižući njezinu temperaturu.

Konvekcija je prijenos topline kroz pokretnu struju zraka ili tekućine. Zrak oko nas je u stalnom kretanju. Kružeći oko našeg tijela, dodirujući površinu kože, zrak odnosi molekule koje su primile toplinu kao rezultat kontakta s kožom. Što je kretanje zraka jače, to je veći intenzitet prijenosa topline zbog konvekcije. U kombinaciji s kondukcijom, konvekcija također može osigurati povećanje tjelesne temperature kada se nalazi u okruženju s visokom temperaturom zraka.

1.2 Zračenje

U mirovanju, zračenje je glavni proces prijenosa viška topline u tijelo. Pri normalnoj sobnoj temperaturi tijelo nage osobe prenosi oko 60% "viška" topline putem zračenja. Toplina se prenosi u obliku infracrvenih zraka.

1.3 Isparavanje

Isparavanje je glavni proces odvođenja topline tijekom vježbanja. Tijekom mišićne aktivnosti zbog isparavanja tijelo gubi oko 80% topline, dok u mirovanju - ne više od 20%. Do nekog isparavanja dolazi a da to ne primijetimo, ali kako tekućina isparava, gubi se i toplina. To su takozvani neprimjetni gubici topline. Oni čine oko 10%. Treba napomenuti da su neprimjetni toplinski gubici relativno konstantni. S povećanjem tjelesne temperature, proces znojenja se intenzivira. Kada znoj dospije na površinu kože, zbog topline kože prelazi iz tekućeg u plinovito stanje. Dakle, s porastom tjelesne temperature, uloga znojenja značajno raste.

Prijenos tjelesne topline na vanjske štete provodi se vođenjem, konvekcijom, zračenjem i isparavanjem. Pri obavljanju tjelesne aktivnosti glavni mehanizam prijenosa topline je isparavanje, osobito ako se temperatura okoline približi tjelesnoj.

2. Efektori koji mijenjaju tjelesnu temperaturu

Uz fluktuacije tjelesne temperature, vraćanje normalne tjelesne temperature u pravilu se provodi pomoću sljedeća četiri čimbenika:

1) znojne žlijezde;

2) glatki mišići koji okružuju arteriole;

3) skeletni mišići;

4) niz endokrinih žlijezda.

Kada temperatura kože ili krvi poraste, hipotalamus šalje impulse žlijezdama znojnicama o potrebi aktivnog znojenja, što vlaži kožu. Što je tjelesna temperatura viša, više se znoja. Njegovo isparavanje uzima toplinu s površine kože.

Kako temperatura kože i krvi raste, hipotalamus šalje signale arteriolama glatkih mišića koje opskrbljuju kožu krvlju, uzrokujući njihovo širenje. Kao rezultat toga, dotok krvi u kožu je povećan. Krv prenosi toplinu iz dubine tijela na površinu kože, gdje se vođenjem, konvekcijom, zračenjem i isparavanjem raspršuje u vanjski okoliš.

Skeletni mišić stupa u akciju kada postoji potreba za stvaranjem više topline. U uvjetima niske temperature zraka termoreceptori u koži šalju signale u hipotalamus. Slično, sa smanjenjem temperature krvi, promjenu fiksiraju središnji receptori hipotalamusa. Kao odgovor na primljene informacije, hipotalamus aktivira moždane centre koji reguliraju tonus mišića. Ti centri potiču proces drhtanja, što je brzi ciklus nevoljne kontrakcije i opuštanja skeletnih mišića. Kao rezultat ove povećane mišićne aktivnosti, proizvodi se više topline za održavanje ili povećanje tjelesne temperature.

Tjelesne stanice pojačavaju intenzitet svog metabolizma pod utjecajem niza hormona. To utječe na ravnotežu topline, jer povećanje metabolizma uzrokuje povećanje proizvodnje energije. Hlađenje tijela potiče oslobađanje tiroksina iz štitnjače. Tiroksin može povećati intenzitet metabolizma u tijelu za više od 100%. Osim toga, epinefrin i norepinefrin povećavaju aktivnost simpatičkog živčanog sustava. Posljedično, oni izravno utječu na brzinu metabolizma gotovo svih tjelesnih stanica. Što se događa s ljudskim tijelom kada se promijene temperaturni parametri? U tom slučaju razvija specifične adaptacijske reakcije s obzirom na svaki čimbenik, odnosno prilagođava se. Adaptacija je proces prilagodbe uvjetima okoline. Kako se prilagođava temperaturnim promjenama?

4. Mehanizmi termoregulacije

Kod toplokrvnih životinja i ljudi (tzv. homoiotermnih organizama), za razliku od hladnokrvnih (ili poikilotermnih), stalna tjelesna temperatura je preduvjet postojanja, jedan od kardinalnih parametara homeostaze (ili postojanosti) unutarnje okoline tijela.

Fiziološki mehanizmi koji osiguravaju toplinsku homeostazu tijela (njegovu "jezgru") dijele se u dvije funkcionalne skupine: mehanizme kemijske i fizičke termoregulacije. Kemijska termoregulacija je regulacija proizvodnje tjelesne topline. Toplina se neprestano proizvodi u tijelu u procesu redoks reakcija metabolizma. Pritom se dio toga daje vanjskoj okolini što je veća razlika između temperature tijela i okoline. Stoga održavanje stabilne tjelesne temperature uz smanjenje temperature okoliša zahtijeva odgovarajuće povećanje metaboličkih procesa i popratno stvaranje topline, što nadoknađuje gubitak topline i dovodi do očuvanja ukupne toplinske ravnoteže tijela i održavanja stalne unutarnje temperature. . Proces refleksnog povećanja proizvodnje topline kao odgovor na smanjenje temperature okoline naziva se kemijska termoregulacija. Oslobađanje energije u obliku topline prati funkcionalno opterećenje svih organa i tkiva i karakteristično je za sve žive organizme. Specifičnost ljudskog tijela je da je promjena proizvodnje topline kao reakcija na promjenu temperature posebna reakcija tijela koja ne utječe na razinu funkcioniranja glavnih fizioloških sustava.

Specifična termoregulacijska generacija topline koncentrirana je uglavnom u skeletnim mišićima i povezana je s posebnim oblicima funkcioniranja mišića koji ne utječu na njihovu izravnu motoričku aktivnost. Do povećanja stvaranja topline tijekom hlađenja može doći i u mišiću u mirovanju, kao i kada je kontraktilna funkcija umjetno isključena djelovanjem specifičnih otrova.

Jedan od najčešćih mehanizama stvaranja specifične termoregulacijske topline u mišićima je tzv. termoregulacijski tonus. Izražava se mikrokontrakcijama fibrila, zabilježenim kao povećanje električne aktivnosti vanjsko nepokretnog mišića tijekom njegovog hlađenja. Termoregulacijski tonus povećava potrošnju kisika u mišićima, ponekad i za više od 150%. S jačim hlađenjem, uz nagli porast termoregulacijskog tonusa, uključuju se vidljive kontrakcije mišića u obliku hladnog drhtanja. Izmjena plina u ovom slučaju raste do 300-400%. Karakteristično je da su mišići nejednaki po udjelu sudjelovanja u termoregulacijskom stvaranju topline.

Kod produljenog izlaganja hladnoći, kontraktilni tip termogeneze može se u jednom ili drugom stupnju zamijeniti (ili nadopuniti) prebacivanjem disanja tkiva u mišićima na tzv. naknadno raspadanje ATP-a ispada. Ovaj mehanizam nije povezan s kontraktilnom aktivnošću mišića. Ukupna masa topline koja se oslobađa tijekom slobodnog disanja praktički je ista kao tijekom termogeneze kvasca, ali se najveći dio toplinske energije troši odmah, a oksidativni procesi se ne mogu inhibirati nedostatkom ADP-a ili anorganskog fosfata.

Posljednja okolnost omogućuje slobodno održavanje visoke razine proizvodnje topline dugo vremena.

Promjene u intenzitetu metabolizma uzrokovane utjecajem temperature okoliša na ljudski organizam su prirodne. U određenom rasponu vanjskih temperatura, proizvodnja topline koja odgovara razmjeni organizma u mirovanju potpuno je nadoknađena njegovim "normalnim" (bez aktivnog intenziviranja) prijenosom topline. Izmjena topline tijela s okolinom je uravnotežena. Ovaj temperaturni raspon naziva se termoneutralna zona. Razina razmjene u ovoj zoni je minimalna. Često govore o kritičnoj točki, podrazumijevajući određenu temperaturnu vrijednost pri kojoj se postiže toplinska ravnoteža s okolišem. Teoretski, to je točno, ali je praktički nemoguće eksperimentalno utvrditi takvu točku zbog stalnih nepravilnih fluktuacija u metabolizmu i nestabilnosti toplinskoizolacijskih svojstava pokrova.

Smanjenje temperature okoliša izvan termoneutralne zone uzrokuje refleksno povećanje razine metabolizma i proizvodnje topline sve dok se toplinska ravnoteža tijela ne uravnoteži u novim uvjetima. Zbog toga tjelesna temperatura ostaje nepromijenjena.

Povećanje temperature okoliša izvan termoneutralne zone također uzrokuje povećanje razine metabolizma, što je uzrokovano aktiviranjem mehanizama za aktiviranje prijenosa topline, koji zahtijevaju dodatne troškove energije za njihov rad. Time se formira zona fizičke termoregulacije, tijekom koje temperatura također ostaje stabilna. Nakon postizanja određenog praga, mehanizmi za povećanje prijenosa topline pokazuju se neučinkovitima, počinje pregrijavanje i, konačno, smrt organizma.

Rubner je još 1902. godine predložio da se razlikuju dvije vrste ovih mehanizama - "kemijska" i "fizička" termoregulacija. Prvi je povezan s promjenom proizvodnje topline u tkivima (napon kemijskih reakcija izmjene), drugi je karakteriziran prijenosom topline i preraspodjelom topline. Uz cirkulaciju, važnu ulogu u fizičkoj termoregulaciji ima znojenje, stoga posebna funkcija prijenosa topline pripada koži - ovdje se krv zagrijana u mišićima ili u "jezgri" hladi, mehanizmi znojenja i znojenja ovdje se ostvaruju.

b U "normalnoj" vodljivosti topline može se zanemariti, jer toplinska vodljivost zraka je niska. Toplinska vodljivost vode je 20 puta veća, pa prijenos topline vođenjem igra značajnu ulogu i postaje značajan faktor hipotermije u slučaju mokre odjeće, vlažnih čarapa i sl.

b Učinkovitiji prijenos topline konvekcijom (tj. kretanje čestica plina ili tekućine, miješanje njihovih zagrijanih slojeva s ohlađenim). U zračnom okruženju, čak i u mirovanju, prijenos topline konvekcijom čini do 30% gubitka topline. Uloga konvekcije na vjetru ili u kretanju osobe još se više povećava.

b Prijenos topline zračenjem sa zagrijanog tijela na hladno odvija se prema Stefan-Boltzmannovom zakonu i proporcionalan je razlici četvrtog stupnja temperature kože (odjeće) i površine okolnih predmeta. Na taj način u uvjetima "udobnosti" gola osoba daje i do 45% toplinske energije, ali za toplo odjevenu osobu gubitak topline zračenjem ne igra posebnu ulogu.

b Isparavanje vlage s kože i površine pluća također je učinkovit način prijenosa topline (do 25%) u "udobnim" uvjetima. U uvjetima visoke temperature okoline i intenzivne mišićne aktivnosti, prijenos topline isparavanjem znoja ima dominantnu ulogu - 0,6 kcal energije nosi 1 gram znoja. Lako je izračunati ukupnu količinu topline izgubljene znojem, s obzirom na to da u uvjetima intenzivne mišićne aktivnosti osoba može dati do 10-12 litara tekućine u osmosatnom radnom danu. Na hladnoći je gubitak topline kroz znoj kod dobro odjevene osobe mali, ali i ovdje se mora voditi računa o prijenosu topline zbog disanja. U tom se procesu istodobno kombiniraju dva mehanizma prijenosa topline - konvekcija i isparavanje. Gubitak topline i tekućine s disanjem je prilično značajan, osobito tijekom intenzivne mišićne aktivnosti u uvjetima niske atmosferske vlažnosti.

Značajan čimbenik koji utječe na procese termoregulacije su vazomotorne (vazomotorne) reakcije kože. Uz najizraženije sužavanje vaskularnog korita, gubitak topline može se smanjiti za 70%, s maksimalnim širenjem - povećati za 90%.

Specifične razlike u kemijskoj termoregulaciji izražavaju se u razlici u razini glavnog (u zoni termoneutralnosti) metabolizma, položaju i širini termoneutralne zone, intenzitetu kemijske termoregulacije (porast metabolizma sa smanjenjem ambijentalne temperature). temperature za 1C), kao i u području učinkovite termoregulacije. Svi ovi parametri odražavaju ekološku specifičnost pojedinih vrsta i prilagodljivo se mijenjaju ovisno o geografskom položaju regije, godišnjem dobu, nadmorskoj visini i nizu drugih okolišnih čimbenika.

Regulatorne reakcije usmjerene na održavanje stalne tjelesne temperature tijekom pregrijavanja predstavljene su različitim mehanizmima za povećanje prijenosa topline u vanjsko okruženje. Među njima je prijenos topline široko rasprostranjen i ima visoku učinkovitost jer pojačava isparavanje vlage s površine tijela i (i) gornjih dišnih puteva. Kada vlaga isparava, toplina se troši, što može pridonijeti održavanju toplinske ravnoteže. Reakcija se uključuje kada postoje znakovi početnog pregrijavanja tijela.

Dakle, adaptivne promjene prijenosa topline u ljudskom tijelu mogu biti usmjerene ne samo na održavanje visoke razine metabolizma, kao kod većine ljudi, već i na postavljanje niske razine u uvjetima koji prijete iscrpljivanju energetskih rezervi.

Tjelesna temperatura ovisi o dva čimbenika: intenzitetu stvaranja topline (proizvodnja topline) i količini gubitka topline (prijenos topline). Glavni uvjet za održavanje stalne tjelesne temperature kod homoiotermnih životinja, uključujući ljude ...

Prilagodba tijela na djelovanje različitih temperatura

Do poremećaja termoregulacije može doći kod oštećenja središnjeg i perifernog aparata temperaturne osjetljivosti (krvarenja, tumori u hipotalamusu, neke infekcije)...

Glomerulonefritis i trudnoća

Hemodinamski mehanizmi hipertenzije kod kroničnog glomerulonefritisa su različiti. Prema našim podacima razvija se eukinetički (s normalnim minutnim volumenom) ili hipokinetički (sa smanjenim minutnim volumenom krvi) tip cirkulacije...

Akupunktura

Suvremena medicina u dijagnostici, proučavanju etiologije, patogeneze i metoda liječenja bolesti radije koristi specifične kategorije (morfološke, fiziološke, biokemijske itd.) ...

Intenzivna njega za teške traumatske ozljede mozga

Kod kraniocerebralnih ozljeda osigurava se dodjela zona primarnog i sekundarnog oštećenja. Zona primarnog oštećenja je problem neurokirurga. Zona sekundarnog oštećenja je područje mozga...

Koronarna bolest. Bronhijalna astma. Opća svojstva vitamina

Ishemijska bolest srca je kronični patološki proces uzrokovan nedovoljnom opskrbom miokarda krvlju, u velikoj većini slučajeva zbog ateroskleroze koronarnih arterija (97 - 98%)...

Kiselinsko-bazna ravnoteža

U procesu metabolizma nastaju kiseli produkti: 1) hlapljivi - CO2 oko 15 000 mmol/dan (0,13 mmol/kg * min-1); 2) nehlapljiv - H+ oko 30-80 mmol (1 mmol/kg* dan-1); 3) mliječna i pirugrožđana (prilikom oksidacije ugljikohidrata), sumporna, fosforna, mokraćna kiselina...

Intestinalna disbioza i kronične infekcije: urogenitalne itd.

Kršenje gore navedenih kvantitativnih i kvalitativnih omjera mikroorganizama u naznačenim područjima tankog i debelog crijeva (što se označava pojmom "crijevna disbioza") popraćeno je prevalentnošću utjecaja ...

Mehanizmi i posljedice tromboze

Tromboza (od grčkog, fspmvpo-kvržica) je lokalna parijetalna tvorba u žilama ili srcu gustog konglomerata krvnih stanica i stabiliziranog fibrina. Sam konglomerat je tromb...

4. Kršenje srčanog ritma. 2.1 Retrakcija jezika Kod bolesnika koji je još uvijek u narkotičkom snu mišići lica, jezika i tijela su opušteni. Opušteni jezik može se pomaknuti prema dolje i zatvoriti dišni put...

Značajke njege bolesnika u postoperativnom razdoblju

Kršenje termoregulacije nakon anestezije može se izraziti u oštrom porastu ili smanjenju tjelesne temperature, jakoj zimici. Ako je potrebno, morate pokriti pacijenta, ili obrnuto...

Homeotermija - postojanost tjelesne temperature - čini osobu neovisnom o temperaturnim uvjetima boravka, jer oni koji osiguravaju njegovu vitalnu aktivnost ...

Regulacija temperature sastoji se u koordinaciji procesa proizvodnje topline (kemijska termoregulacija) i prijenosa topline (fizička termoregulacija).
Procesi proizvodnje topline. U svim organima, kao rezultat metaboličkih procesa, dolazi do proizvodnje topline. Stoga krv koja teče iz organa u pravilu ima višu temperaturu od one koja teče. Ali uloga različitih organa u proizvodnji topline je različita. U mirovanju jetra čini oko 20% ukupne proizvodnje topline, za ostale unutarnje organe - 56%, za - 20%, tijekom tjelesne aktivnosti na skeletne mišiće - do 90%, za unutarnje organe - samo 8%.
Dakle, snažan rezervni izvor proizvodnje topline su mišići tijekom njihove kontrakcije. Promjena aktivnosti njihovog metabolizma tijekom lokomocije glavni je mehanizam proizvodnje topline. Među raznim lokomocijama može se razlikovati nekoliko faza sudjelovanja mišića u proizvodnji topline.
1. Termoregulacijski ton. U tom slučaju mišići se ne kontrahiraju. Samo im se povećava tonus i metabolizam. Ovaj se ton općenito javlja u mišićima vrata, trupa i udova. Kao rezultat toga, proizvodnja topline se povećava za 50-100%.
2. Drhtanje se javlja nesvjesno i sastoji se u periodičnoj aktivnosti motoričkih jedinica visokog praga na pozadini termoregulacijskog tonusa. Tijekom drhtanja sva energija je usmjerena samo na povećanje stvaranja topline, dok se tijekom uobičajenog kretanja dio energije troši na pomicanje odgovarajućeg uda, a dio na termogenezu. Uz drhtanje, proizvodnja topline se povećava za 2-3 puta. Drhtanje često počinje s mišićima vrata, lica. To je zbog činjenice da bi, prije svega, trebala porasti temperatura krvi koja teče u mozak.
3. Proizvoljne kontrakcije sastoje se u svjesnom povećanju mišićne kontrakcije. To se opaža u uvjetima niske vanjske temperature, kada prve dvije faze nisu dovoljne. Uz proizvoljne kontrakcije, proizvodnja topline može se povećati za 10-20 puta.
Regulacija proizvodnje topline u mišićima je posljedica utjecaja a-motoneurona na funkciju i metabolizam/mišiće, u drugim tkivima - simpatički živčani sustav i kateholamini (povećavaju brzinu metabolizma za 50%) te djelovanje hormona, posebno tiroksina, što gotovo udvostručuje proizvodnju topline.
Značajnu ulogu u termogenezi imaju lipidi, koji tijekom hidrolize oslobađaju mnogo više energije (9,3 kcal/g) nego ugljikohidrati (4,1 kcal/g). Od posebne je važnosti, osobito kod djece, smeđa mast.
Procesi prijenosa topline javlja se na sljedeće načine - zračenje, konvekcija, isparavanje i provođenje topline.
Zračenje se javlja uz pomoć infracrvenog dugovalnog zračenja. To zahtijeva temperaturni gradijent između tople kože i hladnih zidova i drugih objekata iz okoliša. Dakle, količina zračenja ovisi o temperaturi i površini kože.
Toplinska vodljivost se provodi izravnim kontaktom tijela s predmetima (stolica, krevet itd.). U ovom slučaju, brzina prijenosa topline s više zagrijanog tijela na manje zagrijani predmet određena je temperaturnim gradijentom i njihovom toplinskom vodljivošću. Prijenos topline na ovaj način značajno se povećava (14 puta) kada je osoba u vodi. Djelomično vođenjem, toplina se prenosi s unutarnjih organa na površinu tijela. Ali ovaj proces je inhibiran zbog niske toplinske vodljivosti masti.
konvekcijski put. Zrak u dodiru s površinom tijela, u prisutnosti temperaturnog gradijenta, zagrijava se. Istodobno, postaje lakši i, dižući se iz tijela, stvara prostor za nove porcije zraka. Tako oduzima dio topline. Intenzitet prirodne konvekcije može se povećati dodatnim kretanjem zraka, smanjujući prepreke pri ulasku u tijelo (odgovarajuća odjeća).
Isparavanje znoja. Na sobnoj temperaturi u razodjevene osobe isparavanjem se odaje oko 20% topline.
Toplinska vodljivost, konvekcija i zračenje su pasivni putevi prijenosa topline temeljeni na zakonima fizike. Oni su učinkoviti samo ako se održava pozitivan temperaturni gradijent. Što je manja temperaturna razlika između tijela i okoline, to se manje topline odaje. S istim pokazateljima ili pri visokoj temperaturi okoline, spomenuti načini ne samo da su neučinkoviti, već se tijelo zagrijava. U tim uvjetima u tijelu se pokreće samo jedan mehanizam prijenosa topline, povezan s procesima znojenja i znojenja. Ovdje se koriste i fizikalni zakoni (troškovi energije za proces isparavanja) i biološki (znojenje). Hlađenje kože olakšava činjenica da se za isparavanje 1 ml znoja potroši 0,58 kcal. Ako se ne dogodi
isparavanjem znoja, učinkovitost prijenosa topline naglo se smanjuje. M
Shotuova brzina isparavanja ovisi o temperaturnom gradijentu i zasićenosti okolnog zraka vodenom parom. Što je veća vlažnost, to je ovaj put prijenosa topline manje učinkovit. Učinkovitost prijenosa topline naglo se smanjuje kada je u vodi ili u uskoj odjeći. U tom slučaju tijelo je prisiljeno nadoknaditi nedostatak znojenja povećanjem znojenja.
Isparavanje ima dva mehanizma: a) znojenje - bez sudjelovanja žlijezda znojnica b) isparavanje - uz aktivno sudjelovanje žlijezda znojnica.
Znojenje- isparavanje vode s površine pluća, sluznice, kože, koja je uvijek mokra. Ovo isparavanje nije regulirano, ovisi o temperaturnom gradijentu i vlažnosti okolnog zraka, njegova vrijednost je oko 600 ml/dan. Što je veća vlažnost, to je ovaj način prijenosa topline manje učinkovit.
Mehanizam lučenja znoja. Žlijezda znojnica sastoji se od dva dijela: stvarne žlijezde, koja se nalazi u subdermalnom sloju, i izvodnih kanala koji se otvaraju na površini kože. U žlijezdi nastaje primarna tajna, a u kanalima zbog reapsorpcije nastaje sekundarna tajna – znoj.
Primarna tajna slična krvnoj plazmi. Razlika je u tome što u ovoj tajni nema proteina i glukoze, manje je Na+. Dakle, u početnom znoju koncentracija natrija je oko 144 nmol / l, klora - 104 nmol / l. Ti se ioni aktivno apsorbiraju tijekom prolaska znoja kroz izvodne kanale, što osigurava apsorpciju vode. Proces apsorpcije uvelike ovisi o brzini stvaranja i promicanja znoja da su ti procesi aktivni, što više Na + i Cl- ostaje. Kod jakog znojenja u znoju može ostati do polovice koncentracije tih iona. Jako znojenje je popraćeno povećanjem koncentracije uree (do 4 puta više nego u plazmi) i kalija (do 1,2 puta više nego u plazmi). Ukupna visoka koncentracija iona, tvoreći visoku razinu osmotskog tlaka, osigurava smanjenje reapsorpcije i oslobađanje velike količine vode s znojem.
S jakim znojenjem može se potrošiti puno NaCl (do 15-30 g / dan). Međutim, u tijelu postoje mehanizmi koji osiguravaju očuvanje ovih važnih iona tijekom jakog znojenja. Oni su uključeni u procese prilagodbe, posebice aldosteron pojačava reapsorpciju Na +.
Funkcije žlijezda znojnica regulirane su posebnim mehanizmima. Na njihovu aktivnost utječe simpatički živčani sustav, ali posrednik je ovdje acetilkolin. Sekretorne stanice, osim M-kolinergičkih receptora, imaju i adrenoreceptore koji reagiraju na kateholamine u krvi. Aktiviranje funkcije žlijezda znojnica popraćeno je povećanjem njegove opskrbe krvlju.
Količina oslobođenog znoja može doseći 1,5 l / h, a kod prilagođenih ljudi - do 3 l / h.
Na sobnoj temperaturi kod gole osobe se oko 60% topline odaje radijacijom, oko 12-15% - konvekcijom zraka, oko 20% - isparavanjem, 2-5% - toplinskom vodljivošću. Ali taj omjer ovisi o brojnim uvjetima, posebice o temperaturi okoline.
Glavnu ulogu u regulaciji procesa prijenosa topline imaju promjene u prokrvljenosti kože. Sužavanje žila kože, otvaranje arteriovenskih anastomoza doprinosi manjem dotoku topline iz jezgre u ljusku i njenom očuvanju u tijelu. Naprotiv, s širenjem žila kože, njegova temperatura može porasti za 7-8 ° C. Istodobno se povećava i prijenos topline.
Uobičajeno, koža se može nazvati radijatorskim sustavom tijela. Protok krvi u koži može varirati od 0 do 30% IOC-a. Tonus krvnih žila kože kontrolira simpatički živčani sustav.
Dakle, tjelesna temperatura je ravnoteža između procesa proizvodnje topline i prijenosa topline. Kada proizvodnja topline prevladava nad gubitkom topline, tjelesna temperatura raste i, obrnuto, ako je gubitak topline veći od proizvodnje topline, tjelesna temperatura opada.

TERMOREGULACIJA I ZDRAVLJE

Područje ljudskog stanovanja proteže se od polarnih zona, gdje temperatura zraka ponekad doseže -86°C, do ekvatorijalnih savana i pustinja, u čijim se najtoplijim dijelovima u hladu približava +50°C! Ipak, u tako širokom rasponu temperatura, osoba zadržava aktivnu vitalnost i dovoljnu učinkovitost zbog svoje toplinske stabilnosti, kada tjelesna temperatura varira u relativno uskim granicama - od 36 do 37 ° C.

homeotermija - konstantnost tjelesne temperature - čini osobu neovisnom o temperaturnim uvjetima boravka, budući da se biokemijske reakcije koje osiguravaju njegov život nastavljaju odvijati na optimalnoj razini zbog očuvanja odgovarajuće aktivnosti enzima tkiva i vitamina koji ih osiguravaju, kataliziranje i aktiviranje određenih aspekata metabolizma, tkivnih hormona, neurotransmitera i drugih tvari o kojima ovisi normalno funkcioniranje organizma. Pomak temperature u jednom ili drugom smjeru oštro mijenja aktivnost ovih tvari, i to u različitoj mjeri za svaku od njih - kao rezultat toga, dolazi do disocijacije u aktivnosti tijeka pojedinih aspekata metabolizma. Kod poikilotermnih, hladnokrvnih životinja, čija je tjelesna temperatura određena temperaturom okoline (povećava se ili smanjuje zajedno s potonjom), aktivnost njihovih tkivnih enzima kao bioloških katalizatora mijenja se zajedno s promjenama vanjskih toplinskih uvjeta. Zato se pri padu temperature stupanj ispoljavanja njihove vitalne aktivnosti smanjuje do potpunog prestanka - tzv. suspendirane animacije, a pri vrlo visokoj temperaturi dolazi ili do smrti ili sušenja, što u nekim od poikilotermi. također je vrsta suspendirane animacije. Dakle, s promjenom vanjske temperature, vitalna aktivnost nekih insekata (skakavaca) može se obnoviti i nakon smrzavanja na temperaturu tekućeg dušika (–189°C) i nakon sušenja. Opisan je slučaj oživljavanja, premda kratkotrajnog, divovskog mrmota smrznutog u ledenjaku, prema riječima stručnjaka, prije najmanje oko 5000 godina.

Dakle, sposobnost održavanja stalne tjelesne temperature u različitim uvjetima postojanja čini toplokrvnih životinja neovisnima o okolnostima prirode i sposobnima održati visoku razinu održivosti. Ova sposobnost je posljedica složenog sustava termoregulacije, koji osigurava smanjenje proizvodnje topline i njezin aktivni povratak u slučaju opasnosti od pregrijavanja i aktivacije termogeneze s ograničenim prijenosom topline - u slučaju hipotermije.

Statistike pokazuju da je u Rusiji više od 40% svih slučajeva privremene nesposobnosti posljedica prehlade, što laiku daje razloga da sustav termoregulacije smatra nesavršenim. Međutim, postoje mnoge činjenice koje upućuju na visoku prirodnu otpornost osobe na djelovanje niskih temperatura. Dakle, jogiji se na temperaturama ispod -20°C natječu u brzini sušenja mokrih plahti s toplinom svojih tijela, sjedeći goli na ledu zaleđenog jezera. Plivanje posebno obučenih plivača preko Beringovog tjesnaca od Aljaske do Čukotke (više od 40 km) na temperaturi vode od +4°C - +6°C postalo je tradicionalno. Jakuti trljaju novorođenčad snijegom, a Ostyaci i Tungusi ih uranjaju u snijeg, polivaju hladnom vodom i onda ih umotaju u jelenje kože... U ovom slučaju, očito, radije bi trebalo govoriti o izopačenosti savršenih mehanizama ljudska termoregulacija daleko od uvjeta koji su ih formirali u evolucijskom životu moderne osobe nego o nesavršenosti samih mehanizama.

Dok većina vitalnih funkcija - cirkulacija, disanje, probava itd. - ima neki specifičan strukturni i funkcionalni aparat, termoregulacija nema takav organ i funkcija je cijelog organizma u cjelini.

Prema shemi koju je predložio I. P. Pavlov, toplokrvni organizam može se predstaviti kao relativno termostabilna "jezgra" i "ljuska" sa širokim temperaturnim rasponom. Jezgra, čija se temperatura kreće od 36,8-37,5 ° C, uključuje uglavnom vitalne unutarnje organe: srce, jetru, želudac, crijeva itd. Posebno se ističe uloga jetre, koja ima relativno visoku temperaturu - iznad 37,5 °C, i debelog crijeva, čija mikroflora tijekom svog životnog djelovanja proizvodi mnogo topline koja održava temperaturu susjedna tkiva. Termolabilnu ljusku čine udovi, koža i potkožno tkivo, mišići itd. Temperatura različitih dijelova ljuske uvelike varira. Tako je temperatura nožnih prstiju oko 24°C, skočnog zgloba 30-31°C, vrha nosa 25°C, pazuha, rektuma 36,5-36,9°C itd. Međutim, temperatura ljuske je vrlo pokretna, što je određeno uvjetima vitalne aktivnosti i stanjem tijela, pa stoga njezina debljina može varirati od vrlo tanke u toplini do vrlo moćne, komprimirajući jezgru - na hladnoći. Takvi odnosi između jezgre i ljuske posljedica su činjenice da prva pretežno proizvodi toplinu (u mirovanju), dok druga mora osigurati očuvanje te topline. To objašnjava činjenicu da kod otvrdnutih osoba ljuska na hladnoći brzo i pouzdano obavija jezgru, održavajući optimalne uvjete za održavanje aktivnosti vitalnih organa i sustava, dok kod neočvrsnutih osoba ljuska i pod tim uvjetima ostaje tanka, stvarajući opasnost od hipotermije jezgre (na primjer, sa smanjenjem temperature pluća za samo 0,5°C postoji opasnost od upale pluća).

Toplinsku stabilnost organizma osiguravaju uglavnom dva komplementarna mehanizma regulacije – fizikalni i kemijski. Fizička termoregulacija Uglavnom se aktivira kada postoji opasnost od pregrijavanja i sastoji se u prijenosu topline u okolinu. To uključuje sve moguće mehanizme prijenosa topline: toplinsko zračenje, prijenos topline, konvekciju i isparavanje. Toplinsko zračenje provodi se zbog infracrvenih zraka koje izlaze iz kože koja ima visoku temperaturu. Provođenje topline ostvaruje se zbog temperaturne razlike između kože i okolnog zraka. Povećanje ove razlike posljedica je hiperemije – širenja kožnih žila i dotoka više tople krvi iz unutarnjih organa, zbog čega boja kože na vrućini postaje ružičasta. Istodobno, učinkovitost prijenosa topline određena je toplinskom vodljivošću i toplinskim kapacitetom vanjskog okruženja: na primjer, ovi pokazatelji pri odgovarajućim temperaturama za vodu su 20-27 puta veći nego za zrak. Iz ovoga postaje jasno zašto je termoudobna temperatura zraka za osobu oko 18 ° C, a vode - 34 ° C. Prijenos topline zbog isparavanja znoja vrlo je učinkovit, jer kada 1 ml znoja ispari s površine tijela, tijelo gubi 0,56 kcal topline. Ako uzmemo u obzir da odrasla osoba proizvodi oko 800 ml znoja čak iu uvjetima niske tjelesne aktivnosti, tada postaje jasna učinkovitost ove metode.

U različitim uvjetima života, omjer gubitka topline na ovaj ili onaj način značajno se mijenja. Dakle, u mirovanju i pri optimalnoj temperaturi zraka tijelo gubi 31% stvorene topline kondukcijom, 44% zračenjem, 22% isparavanjem (uključujući i vlagu iz dišnog trakta) i 3% konvekcijom. S jakim vjetrom povećava se uloga konvekcije, s povećanjem vlažnosti zraka - provođenje, a s povećanim radom - isparavanje (na primjer, uz intenzivnu tjelesnu aktivnost, isparavanje znoja ponekad doseže 3-4 litre na sat!).

Učinkovitost prijenosa topline tijela je iznimno visoka. Biofizički proračuni pokazuju da bi kršenje ovih mehanizama, čak i kod osobe u stanju mirovanja, dovelo do porasta tjelesne temperature u roku od sat vremena do 37,5 °C, a nakon 6 sati - do 46-48 °C, kada bi počinje nepovratno uništavanje proteinskih struktura.

Kemijska termoregulacija je od posebne važnosti kada postoji opasnost od hipotermije. Gubitak vunenog pokrivača od strane čovjeka u odnosu na životinje učinio ga je posebno osjetljivim na djelovanje niskih temperatura, o čemu svjedoči činjenica da čovjek ima gotovo 30 puta više receptora za hladnoću nego receptore za toplinu. Istodobno, poboljšanje mehanizama prilagodbe na hladnoću dovelo je do toga da osoba puno lakše podnosi smanjenje tjelesne temperature nego njezino povećanje. Dakle, dojenčad lako podnose pad tjelesne temperature za 3-5 ° C, ali teško podnose povećanje od 1-2 ° C. Odrasla osoba bez ikakvih posljedica podnosi hipotermiju do 33-34 ° C, ali gubi svijest kada se pregrije od vanjskih izvora do 38,6 ° C, iako s temperaturom od infekcije može zadržati svijest i na 42 ° C. Istodobno su zabilježeni slučajevi oživljavanja smrznutih ljudi čija je temperatura kože pala ispod točke smrzavanja.

Bit kemijske termoregulacije je promijeniti aktivnost metaboličkih procesa u tijelu: pri visokoj vanjskoj temperaturi ona se smanjuje, a pri niskoj se povećava. Istraživanja pokazuju da se sa smanjenjem temperature okoline za 1 °C kod gole osobe u mirovanju, metabolička aktivnost povećava za 10%. (Međutim, anestezija i tzv. neuroleptici isključuju više regulatorne mehanizme toplinske stabilnosti kod toplokrvnih životinja čini ih ovisnima o temperaturi okoline, a kada im se tjelesna temperatura ohladi na 32°C, potrošnja kisika im se smanjuje na 50°C. %, pri 20°C - do 20%, a kada +1°S – do 1% početne razine.)

Za održavanje tjelesne temperature od posebne je važnosti tonus skeletnih mišića koji se povećava sa smanjenjem temperature okoline, a smanjuje zagrijavanjem. Značajno je da se ti procesi odvijaju što aktivnije, što je opasnije prijeteće kršenje toplinske stabilnosti. Dakle, pri temperaturi zraka od 25–28°C (a posebno u kombinaciji s visokom vlagom) mišići su u velikoj mjeri opušteni, a toplinska energija koju oni reproduciraju je zanemariva. Naprotiv, s opasnošću od hipotermije, drhtanje postaje sve važnije - nekoordinirane kontrakcije mišićnih vlakana, kada vanjski mehanički rad gotovo u potpunosti izostaje, a gotovo sva energija kontrakcijskih vlakana pretvara se u toplinsku energiju (ovaj se fenomen naziva nekontraktilna termogeneza). Stoga nema ništa iznenađujuće u činjenici da se tijekom drhtanja tjelesna proizvodnja topline može povećati za više od tri puta, a tijekom napornog fizičkog rada - za 10 ili više puta.

Pluća također imaju nesumnjivu ulogu u kemijskoj termoregulaciji, koja zbog promjena u metaboličkoj aktivnosti visokokaloričnih masti uključenih u njihovu strukturu održavaju relativno konstantnu temperaturu, zbog čega pri visokoj vanjskoj temperaturi krv koja teče iz pluća su hladnija, a pri niskoj temperaturi toplija od udahnutog zraka.

Fizikalni i kemijski mehanizmi termoregulacije djeluju s visokim stupnjem koordinacije zbog prisutnosti u središnjem živčanom sustavu odgovarajućeg centra u diencefalonu (hipotalamusu).Zato pri visokim temperaturama okoline, s jedne strane, dolazi do prijenosa topline. povećava se (zbog povećanja temperature kože, isparavanja znoja i sl.), a s druge strane, smanjuje se proizvodnja topline (zbog smanjenja mišićnog tonusa, prijelaza na apsorpciju proizvoda koji manje sadrže energiju u tijelu ); na niskim temperaturama, naprotiv: proizvodnja topline se povećava, a prijenos topline se smanjuje.

Dakle, savršeni mehanizmi ljudske termoregulacije omogućuju održavanje optimalne održivosti u širokom rasponu vanjskih temperatura.

Poput fluktuacija sadržaja kisika i pH vrijednosti, promjene unutarstanične temperature značajno moduliraju metabolizam u stanicama. Mnogi vitalni enzimi djeluju u uskom temperaturnom rasponu, što zahtijeva odgovarajuće mehanizme za održavanje toplinske ravnoteže.

Toplina se stvara tijekom metabolizma. Svako povećanje staničnog metabolizma (kao rezultat povećane razine hormona štitnjače, adrenalina ili norepinefrina u krvi, povećanja bazalnog metabolizma ili tijekom vježbanja) povećava proizvodnju topline. U ljudskom tijelu 60% sve topline stvara se u mišićima, 30% u jetri i 10% u drugim organima. U prosjeku, osoba težine 70 kg u mirovanju izdvaja oko 72 kcal / sat, a da biste povećali svoju temperaturu za 1 ° C, trebate potrošiti oko 58 kcal.

Toplinska ravnoteža je omjer procesa proizvodnje topline, zadržavanja topline i prijenosa topline, t.j. ravnoteža između sustava koji proizvode toplinu i sustava u kojima se ta toplina gubi.

Proizvodnja topline uglavnom je rezultat biokemijskih procesa, prijenos topline i zadržavanje topline- uglavnom rezultat fizičkih procesa.

Mehanizmi proizvodnje topline. Glavna količina topline u tijelu nastaje tijekom oksidacije proteina, masti i ugljikohidrata, kao i kao rezultat hidrolize ATP-a. U uvjetima niske temperature okoline u tijelu, aktiviraju se dodatni mehanizmi stvaranja topline:

1. kontraktilna termogeneza(generacija topline zbog kontrakcije skeletnih mišića):

a) voljna motorička aktivnost;

b) hladno drhtanje mišića;

c) hladan mišićni tonus (povećanje mišićnog tonusa na hladnoći).

2. Termogeneza bez drhtanja(generacija topline kao rezultat aktivacije procesa katabolizma - glikoliza, glikogenoliza, lipoliza). Može se uočiti u skeletnim mišićima, jetri, smeđoj masnoći (zbog specifičnog dinamičkog djelovanja hrane).

mehanizmi prijenosa topline. Otpuštanje topline iz tijela u okoliš provodi se na sljedeće načine (slika):

1) isparavanje– prijenos topline zbog isparavanja vode;

2) provođenje topline- prijenos topline izravnim kontaktom s hladnim zrakom okoline (smanjuje se u prisutnosti odjeće i potkožnog masnog sloja);

3) toplinsko zračenje- prijenos topline s područja kože koja nisu pokrivena odjećom;

4) konvekcija- prijenos topline zbog zagrijavanja susjednih slojeva zraka, podižući te zagrijane slojeve i zamjenjujući ih hladnim dijelovima zraka.

U uvjetima toplinske udobnosti (20 - 22 °C) glavna količina topline se odaje zbog provođenja topline, toplinskog zračenja i konvekcije, a samo 20% se gubi isparavanjem. Pri visokim temperaturama okoline isparavanjem se gubi do 80 - 90% topline.

Zadržavanje topline osigurava potkožni masni sloj, linija kose, odjeća i održavanje držanja u kojem su površina tijela i procesi prijenosa topline minimalni. U toplokrvnih životinja temperatura se održava na konstantnoj razini. U ovom slučaju mogu se razlikovati 2 zone za održavanje tjelesne temperature: homoiotermni"core" ili "core" gdje se temperatura zapravo održava konstantnom i poikilotermni"koš" - sva tkiva koja se nalaze ne dublje od 3 cm od površine tijela (koža, potkožno tkivo itd.), čija temperatura uvelike ovisi o temperaturi okoline. Za određivanje prosječne tjelesne temperature koristite Bartonovu formulu:

T tijelo = 2/3 T jezgra + 1/3 T ljuska.

Slika. (Raff, 2001.)

Kod ljudi se prosječna temperatura mozga, krvi, unutarnjih organa približava 37 ° C. Fiziološka granica njezinih fluktuacija je 1,5 ° C. Tjelesna temperatura iznad 43 ° C praktički je nespojiva s ljudskim životom. postojati cirkadijanski, tj. cirkadijalne fluktuacije tjelesne temperature unutar 1 °C. Minimalna temperatura se promatra u ranim jutarnjim satima, maksimalna - u poslijepodnevnim satima.

Pri ugodnoj temperaturi (20 - 22 °C) okoliša održava se određena ravnoteža između proizvodnje topline i prijenosa topline. Pri temperaturi okoline ispod 12 ° C povećava se zadržavanje topline i, sukladno tome, proizvodnja topline; na temperaturi okoline iznad 22 ° C prevladavaju procesi prijenosa topline i smanjuje se proizvodnja topline.

Centri za termoregulaciju nalaze se u hipotalamusu. U prednjem hipotalamusu nalaze se centri prijenosa topline, u stražnjem - centri proizvodnje topline.

Termoreceptori se nalaze u koži, unutarnjim organima, dišnim putevima, skeletnim mišićima i središnjem živčanom sustavu. Većina termoreceptora nalazi se u tjemenu i vratu. Postoje termoreceptori hladnoće i topline. Simpatički živčani sustav regulira procese proizvodnje topline (glikogenoliza, lipoliza) i prijenosa topline (znojenje, promjene tonusa žila kože itd.). Somatski sustav regulira toničnu napetost, voljnu i nevoljnu aktivnost skeletnih mišića, t.j. procesi kontraktilne termogeneze.

hipertermija javlja se pri temperaturi okoline iznad 37 0 C (osobito pri visokoj vlazi) ili pri preintenzivnom stvaranju topline u tijelu tijekom teškog fizičkog rada. Istodobno, u prvoj (kompenziranoj) fazi, periferne žile se šire, znojenje se povećava, disanje se ubrzava, što pomaže u uklanjanju viška topline. U drugoj fazi (također kompenziranoj), unatoč povećanju prijenosa topline, tjelesna temperatura raste, disanje i puls postaju učestaliji, a glava počinje boljeti. Treća faza (nekompenzirana) karakterizira pad krvnog tlaka, inhibicija disanja, nestanak refleksa do smrti.

Hipotermija nastaje kada postoji neravnoteža između proizvodnje topline i prijenosa topline s prevladavanjem prijenosa topline. Najčešće se hipotermija razvija zbog hipotermije pri niskim temperaturama okoline. Alkoholna intoksikacija, nedostatak pokreta mišića, iscrpljenost olakšavaju razvoj hipotermije. U prvoj fazi hipotermije dolazi do povećanja proizvodnje topline u tijelu (zbog podrhtavanja mišića i pojačanog metabolizma) i smanjenja prijenosa topline (zbog spazma perifernih žila, smanjenog znojenja) itd. U drugoj (dekompenziranoj) fazi pada tjelesna temperatura, usporavaju se moždane funkcije i pada krvni tlak. Obnova tjelesnih funkcija moguća je samo ako je tjelesna temperatura pala na 24 - 26 0 C, ali ne niže.