Температураны реттеу жылу өндіру (химиялық терморегуляция) және жылу беру (физикалық терморегуляция) процестерін үйлестіруден тұрады.
Жылу өндірісі процестері.Барлық мүшелерде зат алмасу процестерінің нәтижесінде жылу пайда болады. Демек, мүшелерден ағып жатқан қан, әдетте, ішке түсетінге қарағанда жоғары температураға ие. Бірақ жылу өндірудегі әртүрлі органдардың рөлі әртүрлі. Тыныштық жағдайында бауыр жалпы жылу өндірудің шамамен 20% құрайды, басқа ішкі органдар үшін - 56%, үшін - 20%, қаңқа бұлшықеттерінде физикалық жүктеме кезінде - 90% дейін, ішкі органдар үшін - тек 8%.
Осылайша, жылу өндірудің қуатты резервтік көзі олардың жиырылуы кезіндегі бұлшықеттер болып табылады. Қозғалыс кезінде олардың зат алмасу белсенділігінің өзгеруі жылу өндірудің негізгі механизмі болып табылады. Әртүрлі қозғалыстардың арасында бұлшықеттердің жылу өндіруге қатысуының бірнеше кезеңдерін бөлуге болады.
1. Терморегуляциялық тон.Бұл жағдайда бұлшықеттер жиырылмайды. Тек олардың тонусы мен зат алмасуы жоғарылайды. Бұл тон негізінен мойынның, магистральдың және аяқтың бұлшықеттерінде болады. Нәтижесінде жылу өндірісі 50-100%-ға артады.
2. Дірілдеу бейсаналық түрде пайда болады және терморегуляциялық тонның фонында жоғары табалдырықтағы мотор бөлімшелерінің мерзімді белсенділігінен тұрады.Дірілдеу кезінде барлық энергия тек жылу өндіруді арттыруға бағытталады, ал қарапайым қозғалыс кезінде энергияның бір бөлігі тиісті мүшені жылжытуға, ал бір бөлігі термогенезге жұмсалады. Дірілдегенде жылу өндіру 2-3 есе артады. Діріл көбінесе мойынның, беттің бұлшықеттерінен басталады. Себебі, ең алдымен миға келетін қанның температурасы көтерілуі керек.
3. Ерікті жиырылу бұлшықет жиырылуының саналы түрде жоғарылауынан тұрады.Бұл төменгі сыртқы температура жағдайында, алғашқы екі кезең жеткіліксіз болған кезде байқалады. Ерікті жиырылу кезінде жылу өндірісі 10-20 есе артуы мүмкін.
Бұлшықеттердегі жылу өндірісінің реттелуі а-мотонейрондардың қызметі мен метаболизміне/бұлшық еттерге, басқа тіндерге – симпатикалық әсерге байланысты. жүйке жүйесіжәне катехоламиндер (метаболизмнің қарқындылығын 50% арттырады) және гормондардың, әсіресе тироксиннің әсері, бұл жылу өндірісін екі есе дерлік арттырады.
Термогенезде маңызды рөл липидтер болып табылады, олар гидролиз кезінде көмірсуларға (4,1 ккал/г) қарағанда әлдеқайда көп энергия (9,3 ккал/г) бөледі. Ерекше маңыздылығы, әсіресе балаларда, қоңыр май болып табылады.
Жылу алмасу процестерікелесі жолдармен жүреді – сәулелену, конвекция, булану және жылу өткізгіштік.
Радиация инфрақызыл ұзын толқынды сәулеленудің көмегімен пайда болады. Бұл жылы тері мен суық қабырғалар мен басқа заттар арасындағы температура градиентін қажет етеді. қоршаған орта. Осылайша, сәулелену мөлшері терінің температурасына және бетіне байланысты.
Жылу өткізгіштік дененің заттармен (орындық, төсек және т.б.) тікелей жанасуымен жүзеге асырылады. Бұл жағдайда көп қызған денеден аз қызған объектіге жылу беру жылдамдығы температура градиентімен және олардың жылу өткізгіштігімен анықталады. Адам суда болған кезде осылайша жылу беру айтарлықтай артады (14 есе). Ішінара өткізгіштік арқылы жылу ішкі мүшелерден дененің бетіне өтеді. Бірақ бұл процесс майдың төмен жылу өткізгіштігіне байланысты тежеледі.
конвекция жолы.Температура градиенті болған кезде дененің бетімен жанасатын ауа қызады. Сонымен бірге ол жеңілірек болады және денеден көтеріліп, ауаның жаңа бөліктеріне орын береді. Осылайша, ол жылудың бір бөлігін алады. Табиғи конвекцияның қарқындылығын ауаның қосымша қозғалысы арқылы арттыруға болады, ол денеге түскен кезде кедергілерді азайтады (тиісті киім).
Тердің булануы.Бөлме температурасында шешінбеген адамда жылудың шамамен 20% булану арқылы бөлінеді.
Жылу өткізгіштік, конвекция және сәулелену физика заңдарына негізделген пассивті жылу алмасу жолдары. Олар оң температура градиенті сақталған жағдайда ғана тиімді. Дене мен қоршаған орта арасындағы температура айырмашылығы неғұрлым аз болса, соғұрлым жылу аз бөлінеді. Бірдей индикаторлармен немесе қоршаған ортаның жоғары температурасында аталған жолдар тиімсіз ғана емес, дене қызады. Бұл жағдайларда денеде терлеу және терлеу процестерімен байланысты жылу берудің бір ғана механизмі іске қосылады. Мұнда физикалық заңдар да (булану процесіне жұмсалатын энергия шығындары) және биологиялық (терлеу) қолданылады. Терінің салқындауы 1 мл терді булану үшін 0,58 ккал жұмсалатындығымен жеңілдетіледі. Болмаса
тердің булануы, жылу берудің тиімділігі күрт төмендейді. М
Шотудың булану жылдамдығы температура градиентіне және қоршаған ауаның су буымен қанығуына байланысты. Ылғалдылық неғұрлым жоғары болса, бұл жылу беру жолы соғұрлым тиімді болмайды. Жылу берудің тиімділігі суда немесе тығыз киімде болған кезде күрт төмендейді. Бұл жағдайда дене терлеуді арттыру арқылы терлеудің жетіспеушілігін өтеуге мәжбүр болады.
Буланудың екі механизмі бар:а) терлеу – тер бездерінің қатысуынсыз б) булану – тер бездерінің белсенді қатысуымен.
Терлеу- өкпенің, шырышты қабаттардың, терінің үнемі ылғалды болатын бетіндегі судың булануы. Бұл булану реттелмейді, ол температура градиентіне және қоршаған ауаның ылғалдылығына байланысты, оның мәні шамамен 600 мл/тәу. Ылғалдылық неғұрлым жоғары болса, жылу берудің бұл түрі соғұрлым тиімді емес.
Тердің бөліну механизмі. Тер безі екі бөліктен тұрады: тері асты қабатында орналасқан нақты без және тері бетінде ашылатын шығару түтіктері. Безде біріншілік құпия, ал өзектерде реабсорбцияға байланысты екіншілік құпия – тер түзіледі.
Қан плазмасына ұқсас бастапқы құпия. Айырмашылығы - бұл құпияда белоктар мен глюкоза жоқ, Na + аз. Сонымен, бастапқы тер кезінде натрийдің концентрациясы шамамен 144 нмоль / л, хлор - 104 нмоль / л құрайды. Бұл иондар судың сіңуін қамтамасыз ететін экскреторлық түтіктер арқылы тердің өтуі кезінде белсенді түрде сіңеді. Сіңу процесі көбінесе тердің түзілу жылдамдығына және бұл процестер белсенді екеніне байланысты, соғұрлым көп Na + және Cl-қалады. Қатты терлеу кезінде бұл иондардың концентрациясының жартысына дейін терде қалуы мүмкін. Күшті терлеу мочевина (плазмадағыдан 4 есе жоғары) және калий (плазмадағыдан 1,2 есе жоғары) концентрациясының жоғарылауымен бірге жүреді. Осмостық қысымның жоғары деңгейін құрайтын иондардың жалпы жоғары концентрациясы реабсорбцияның төмендеуін және термен бірге көп мөлшерде судың бөлінуін қамтамасыз етеді.
Күшті терлеу кезінде NaCl көп жұмсалуы мүмкін (тәулігіне 15-30 г дейін). Дегенмен, денеде қатты терлеу кезінде осы маңызды иондардың сақталуын қамтамасыз ететін механизмдер бар. Олар бейімделу процестеріне қатысады, атап айтқанда, альдостерон Na+ реабсорбциясын күшейтеді.
Пот бездерінің қызметі арнайы механизмдер арқылы реттеледі. Олардың белсенділігіне симпатикалық жүйке жүйесі әсер етеді, бірақ бұл жерде медиатор ацетилхолин болып табылады. Секреторлық жасушаларда М-холинергиялық рецепторлардан басқа қанның катехоламиндеріне жауап беретін адренорецепторлар да болады. Пот бездерінің қызметін белсендіру оның қанмен қамтамасыз етілуінің жоғарылауымен бірге жүреді.
Шығарылатын тердің мөлшері 1,5 л/сағ жетуі мүмкін, ал бейімделген адамдарда 3 л/сағ.
Бөлме температурасында жалаңаш адамда жылудың шамамен 60%-ы радиация әсерінен, 12-15%-ға жуығы – ауа конвекциясы, 20%-ға жуығы – булану, 2-5%-ы – жылу өткізгіштік әсерінен бөлінеді. Бірақ бұл арақатынас бірқатар жағдайларға, атап айтқанда қоршаған орта температурасына байланысты.
Жылу алмасу процестерін реттеудегі негізгі рөлді терінің қанмен қамтамасыз етілуінің өзгеруі атқарады. Тері тамырларының тарылуы, артериовенозды анастомоздардың ашылуы өзектен қабықшаға жылу ағынының азаюына және оның ағзада сақталуына ықпал етеді. Керісінше, тері тамырларының кеңеюімен оның температурасы 7-8 ° C-қа көтерілуі мүмкін. Сонымен қатар, жылу беру де артады.
Шартты түрде теріні дененің радиаторлық жүйесі деп атауға болады. Терідегі қан ағымы ХОК 0-ден 30% -ға дейін өзгеруі мүмкін. Терінің қан тамырларының тонусын симпатикалық жүйке жүйесі басқарады.
Осылайша, дене температурасы жылу өндіру мен жылу беру процестері арасындағы тепе-теңдік болып табылады. Жылу өндірісі жылуды жоғалтудан басым болса, дене температурасы көтеріледі, ал керісінше, жылу жоғалту жылу өндіруден жоғары болса, дене температурасы төмендейді.
ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ ЖӘНЕ ДЕНСАУЛЫҚ
Адамның мекендеу аймағы ауа температурасы кейде -86°С-қа жететін полярлық аймақтардан экваторлық саванналар мен шөлдерге дейін созылады, олардың ең ыстық бөліктерінде көлеңкеде +50°С-қа жетеді! Осыған қарамастан, температураның осындай кең диапазонында адам дене температурасы салыстырмалы түрде тар шектерде - 36-дан 37 ° C-қа дейін ауытқып тұрғанда, оның термиялық тұрақтылығының арқасында белсенді өміршеңдік пен жеткілікті өнімділікті сақтайды.
Гомеотермия -дене температурасының тұрақтылығы - адамды тұрудың температуралық жағдайларынан тәуелсіз етеді, өйткені оның өмірін қамтамасыз ететін биохимиялық реакциялар тіндік ферменттер мен оларды қамтамасыз ететін витаминдердің адекватты белсенділігінің сақталуына байланысты оңтайлы деңгейде жүргізілуде; метаболизмнің белгілі бір аспектілерін, тіндік гормондарды, нейротрансмиттерлерді және дененің қалыпты жұмыс істеуіне байланысты басқа заттарды катализдеу және белсендіру. Температураның бір немесе басқа бағытта ығысуы бұл заттардың белсенділігін күрт өзгертеді және олардың әрқайсысы үшін әртүрлі дәрежеде - нәтижесінде зат алмасудың жеке аспектілерінің ағынының белсенділігінде диссоциация жүреді. Дене температурасы қоршаған орта температурасымен анықталатын пойкилотермді, суық қанды жануарларда (соңғымен бірге жоғарылайды немесе төмендейді) олардың биологиялық катализатор ретіндегі тіндік ферменттерінің белсенділігі сыртқы жылулық жағдайлардың өзгеруімен бірге өзгереді. Сондықтан температура төмендеген кезде олардың өмірлік белсенділігінің көріну дәрежесі толық тоқтағанға дейін төмендейді - тоқтатылған анимация деп аталады, ал өте жоғары температурада кейбір пойкилотермдерде өлу немесе кептіру орын алады. сонымен қатар тоқтатылған анимацияның бір түрі болып табылады. Сонымен, сыртқы температураның өзгеруімен кейбір жәндіктердің (шегірткелердің) өмірлік белсенділігі сұйық азот температурасына дейін (–189 ° C) мұздағаннан кейін де, кептіруден кейін де қалпына келтірілуі мүмкін. Сарапшылардың пікірінше, кем дегенде шамамен 5000 жыл бұрын мұздықта қатып қалған алып тритонның қысқа мерзімді болса да қайта жандануы туралы оқиға сипатталған.
Осылайша, әртүрлі тіршілік жағдайында дене температурасын тұрақты ұстап тұру қабілеті жылы қанды жануарларды табиғат жағдайларына тәуелсіз және өміршеңдіктің жоғары деңгейін сақтай алады. Бұл қабілет терморегуляцияның күрделі жүйесіне байланысты, ол жылу өндірісінің төмендеуін және оның қызып кету қаупі кезінде белсенді қайтарылуын қамтамасыз етеді және жылу беру шектелген термогенезді белсендіру - гипотермия қаупі кезінде.
Статистика көрсеткендей, Ресейде уақытша еңбекке жарамсыздықтың барлық жағдайларының 40% -дан астамы суық тиюге байланысты, бұл қарапайым адамға терморегуляция жүйесін жетілмеген деп санауға негіз береді. Дегенмен, адамның төмен температураның әсеріне жоғары табиғи төзімділігін көрсететін көптеген фактілер бар. Сонымен, йогилер мұздатылған көлдің мұзында жалаңаш отырып, дымқыл парақтарды денелерінің жылуымен кептіру жылдамдығымен -20 ° C-тан төмен температурада жарысады. Арнайы дайындалған жүзушілердің Беринг бұғазы арқылы Аляскадан Чукоткаға дейін (40 км-ден астам) судың температурасы +4°С - +6°С аралығында жүзуі дәстүрге айналған. Якуттар жаңа туған нәрестелерді қармен ысқылайды, ал остяктар мен тунгустар оларды қарға батырады, салқын суға батырады, содан кейін бұғы терісіне орап тастайды ... Бұл жағдайда мінсіз механизмдердің бұрмалануы туралы айту керек сияқты. адамның терморегуляциясы механизмдердің жетілмегендігінен гөрі қазіргі адамның эволюциялық өмірінде оларды қалыптастырған жағдайлардан әлдеқайда алыс.
Өмірлік маңызды функциялардың көпшілігінде - қан айналымы, тыныс алу, ас қорыту және т.б. - белгілі бір құрылымдық-қызметтік аппаратқа ие болса, терморегуляцияның мұндай органы жоқ және тұтастай алғанда бүкіл ағзаның қызметі болып табылады.
И.П.Павлов ұсынған схемаға сәйкес, жылы қанды ағзаны салыстырмалы түрде термотұрақты «өзек» және кең температура диапазоны бар «қабық» түрінде көрсетуге болады. Температурасы 36,8-37,5 ° C аралығындағы ядроға негізінен өмірлік маңызды ішкі органдар кіреді: жүрек, бауыр, асқазан, ішек және т.б. Температурасы салыстырмалы түрде жоғары – 37,5°С-тан жоғары бауыр мен микрофлорасы тіршілік әрекеті барысында көп жылу шығаратын тоқ ішектің рөлін ерекше атап өтуге болады. көрші тіндер. Термолабильді қабық аяқ-қолдардан, тері және тері астындағы тіндерден, бұлшықеттерден және т.б. Қабықтың әртүрлі бөлімдерінің температурасы кең ауқымда өзгереді. Сонымен, саусақтардың температурасы 24°С шамасында, тобық буынының температурасы 30–31°С, мұрын ұшы 25°С, қолтық асты, тік ішек 36,5–36,9°С және т.б. Дегенмен, қабықтың температурасы өте мобильді, ол өмірлік белсенділік пен дененің күйімен анықталады, сондықтан оның қалыңдығы ыстықта өте жұқадан өте күшті, өзегін қысатын - суықта өзгеруі мүмкін. Өзек пен қабық арасындағы мұндай қарым-қатынастар біріншісінің жылуды (тыныштық кезінде) басым болуына байланысты, ал екіншісі осы жылудың сақталуын қамтамасыз етуі керек. Бұл қатайған адамдарда қабықтың суықта тез және сенімді түрде өзегін орап, өмірлік маңызды органдар мен жүйелердің белсенділігін сақтау үшін оңтайлы жағдайларды сақтайтынын түсіндіреді, ал қатаймаған адамдарда қабық осы жағдайларда да жұқа болып қалады, өзекшенің гипотермия қаупін тудырады (мысалы, өкпе температурасының 0,5 ° C-қа төмендеуі кезінде пневмония қаупі бар).
Организмнің термиялық тұрақтылығы негізінен реттеудің бір-бірін толықтыратын екі механизмі – физикалық және химиялық арқылы қамтамасыз етіледі. Физикалық терморегуляцияОл негізінен қызып кету қаупі болған кезде іске қосылады және жылуды қоршаған ортаға беруден тұрады. Бұл жылу берудің барлық мүмкін механизмдерін қамтиды: жылу сәулелену, жылу беру, конвекция және булану. Жылу сәулеленуі жоғары температураға ие теріден шығатын инфрақызыл сәулелер есебінен жүзеге асырылады. Жылу өткізгіштігі тері мен қоршаған ауа арасындағы температура айырмашылығына байланысты жүзеге асады. Бұл айырмашылықтың артуы гиперемияға байланысты - тері тамырларының кеңеюі және ішкі органдардан көбірек жылы қанның түсуі, сондықтан ыстықта терінің түсі қызғылт болады. Сонымен бірге жылу беру тиімділігі сыртқы ортаның жылу өткізгіштігі мен жылу сыйымдылығымен анықталады: мысалы, су үшін сәйкес температуралардағы бұл көрсеткіштер ауаға қарағанда 20–27 есе жоғары. Осыдан адам үшін термокомфортты ауа температурасы неге шамамен 18 ° C, ал су - 34 ° C екені белгілі болады. Тердің булануы есебінен жылу беру өте тиімді, өйткені 1 мл тер дене бетінен буланғанда, дене 0,56 ккал жылуды жоғалтады. Егер ересек адамның физикалық белсенділігі төмен жағдайда да шамамен 800 мл тер бөлетінін ескерсек, онда бұл әдістің тиімділігі айқын болады.
Өмірдің әртүрлі жағдайларында жылуды жоғалтудың қатынасы бір немесе басқа жолмен айтарлықтай өзгереді. Сонымен, тыныштықта және оңтайлы ауа температурасында дене түзілетін жылудың 31% -ын өткізгіштік, 44% -ын сәулелену, 22% -ын булану (оның ішінде тыныс алу жолынан ылғалдың әсерінен) және 3% -ын конвекция арқылы жоғалтады. Қатты жел кезінде конвекцияның рөлі артады, ауа ылғалдылығының жоғарылауымен - өткізгіштік, ал жұмыстың жоғарылауымен - булану (мысалы, қарқынды физикалық белсенділік кезінде тердің булануы кейде сағатына 3-4 литрге жетеді!).
Дененің жылу беру тиімділігі ерекше жоғары. Биофизикалық есептеулер көрсеткендей, бұл механизмдердің бұзылуы, тіпті тыныштықтағы адамда да, оның дене температурасының бір сағат ішінде 37,5 ° C-қа дейін, ал 6 сағаттан кейін - 46-48 ° C-қа дейін көтерілуі мүмкін. ақуыз құрылымдарының қайтымсыз бұзылуы басталады.
Химиялық терморегуляциягипотермия қаупі бар кезде ерекше маңызды. Жануарларға қатысты адамның жүн жамылғысын жоғалтуы оны төмен температураның әсеріне ерекше сезімтал етті, бұл адамда жылу рецепторларына қарағанда суық рецепторлардың 30 есе дерлік көп екендігі дәлелденді. Сонымен қатар, суыққа бейімделу механизмдерінің жетілдірілуі адамның дене температурасының төмендеуіне оның жоғарылауына қарағанда әлдеқайда оңай төзетіндігіне әкелді. Осылайша, нәрестелер дене температурасының 3-5 ° C төмендеуіне оңай төзеді, бірақ 1-2 ° C жоғарылауына шыдау қиын. Ересектер ешқандай салдары жоқ гипотермияға 33-34 ° C-қа дейін шыдайды, бірақ сыртқы көздерден 38,6 ° C-қа дейін қызып кеткенде есін жоғалтады, дегенмен инфекцияның қызуы кезінде ол 42 ° C-та есін сақтай алады. Сонымен қатар, тері температурасы қату нүктесінен төмен мұздатылған адамдардың қайта тірілу жағдайлары атап өтілді.
Химиялық терморегуляцияның мәні организмдегі зат алмасу процестерінің белсенділігін өзгерту болып табылады: жоғары сыртқы температурада ол төмендейді, ал төменгі температурада жоғарылайды. Зерттеулер көрсеткендей, тыныштықта жалаңаш адамда қоршаған орта температурасының 1 ° C төмендеуімен метаболикалық белсенділік 10% -ға артады. (Алайда, анестезия және антипсихотиктер деп аталатындар жылы қанды жануарларда термиялық тұрақтылықтың жоғары реттеуші механизмдерін өшіреді, оларды қоршаған орта температурасына тәуелді етеді, ал олардың дене температурасы 32 ° C дейін салқындаған кезде олардың оттегі тұтынуы 50-ге дейін төмендейді. %, 20°С кезінде – 20%-ға дейін, ал +1°С кезінде – бастапқы деңгейден 1%-ға дейін.)
Дене температурасын ұстап тұру үшін қаңқа бұлшықеттерінің тонусы ерекше маңызды болып табылады, ол қоршаған орта температурасының төмендеуімен жоғарылайды және жылыну кезінде төмендейді. Бұл процестер неғұрлым белсенді жүріп жатқаны маңызды, соғұрлым термиялық тұрақтылықтың бұзылуына қауіп төндіреді. Осылайша, 25-28 ° C ауа температурасында (және әсіресе жоғары ылғалдылықпен бірге) бұлшықеттер негізінен босаңсыған, ал олар шығаратын жылу энергиясы шамалы. Керісінше, гипотермия қаупімен діріл барған сайын маңыздырақ болады - бұлшықет талшықтарының үйлестірілмеген жиырылуы, сыртқы механикалық жұмыс толығымен дерлік болмаған кезде және жиырылатын талшықтардың барлық дерлік энергиясы оған ауысады. жылу энергиясы(Бұл құбылыс қалтыраусыз термогенез деп аталады). Сондықтан таңқаларлық ештеңе жоқ, дірілдеу кезінде дененің жылу өндірісі үш еседен астам, ал ауыр физикалық жұмыс кезінде - 10 және одан да көп есе артуы мүмкін.
Өкпе сонымен қатар химиялық терморегуляцияда сөзсіз рөл атқарады, ол олардың құрылымына кіретін жоғары калориялы майлардың метаболикалық белсенділігінің өзгеруіне байланысты салыстырмалы түрде тұрақты температураны сақтайды, сондықтан жоғары сыртқы температурада қаннан ағып жатқан қан. өкпе салқынырақ, ал төмен температурада дем алған ауаға қарағанда жылы болады.
Терморегуляцияның физикалық-химиялық механизмдері орталық жүйке жүйесінде диэнцефалондағы (гипоталамус) сәйкес орталықтың болуына байланысты жоғары дәрежеде үйлестірумен жұмыс істейді.Сондықтан қоршаған ортаның жоғары температурасында, бір жағынан, жылу беру артады. (тері температурасының жоғарылауына, тердің булануына және т.б. байланысты), ал екінші жағынан, жылу өндірісі төмендейді (бұлшықет тонусының төмендеуіне, ағзаның энергиясы аз өнімдерді сіңіруге өтуіне байланысты) ; төмен температурада, керісінше: жылу өндірісі артады және жылу беру азаяды.
Осылайша, адамның терморегуляциясының тамаша механизмдері сыртқы температураның кең ауқымында оңтайлы өміршеңдігін сақтауға мүмкіндік береді.
терморегуляция- Бұл қоршаған ортаның температурасына қарамастан ағзаның дене температурасын белгілі бір деңгейде ұстау мүмкіндігін қамтамасыз ететін процесс.
Терморегуляция орталығы гуморальды түрде де (ол арқылы өтетін қанның температурасы бойынша) және рефлекторлы түрде де (тері рецепторлары ыстықтан немесе суықтан тітіркенгенде) қозуы мүмкін. Терморегуляция орталығының қозуы барлық жылу реттеу механизмдерін белсендіреді: тотығу процестерінің қарқындылығы, қаңқа бұлшықеттерінің тонусы, вазомоторлы реакциялар, тер бездерінің секрециясы, тыныс алу қозғалыстары. Тотығу процестерінің қарқындылығы не вегетативті жүйке жүйесі арқылы, не қалқанша без гормондары мен бүйрек үсті безінің миының секрециясын өзгерту арқылы өзгеруі мүмкін. Бұлшықет жұмысының өзгеруі, қан тамырларының кеңеюі немесе тарылуы, тердің бөлінуі, тыныс алу қозғалысының өзгеруі рефлекторлы түрде вазомоторлы, тыныс алу және терлеу орталықтары арқылы жүреді.
Кортекс
Терморегуляция орталығы өз кезегінде ми қыртысының бақылауында болады. Егер жануар белгілі бір ортада қызып кетуге ұшыраса және онда сәйкес реттеу реакциялары пайда болса, біраз уақыттан кейін қоршаған ортаның өзі (қызып кетпей) онда қызып кету сияқты реакцияларды тудырады. Осылайша, бұл жерде ми қыртысының қатысуымен болатын шартты рефлекторлық реакция пайда болады.
Тіршіліктің температуралық шекаралары өте кең. Көптеген бактериялардың споралары 150°-қа дейін қызуға шыдайды, ал кейбіреулері абсолютті нөлге жақын температурада өміршеңдігін жоғалтпайды. Екінші жағынан, кейбір кірпікшелілер Иския (Италия) аралының ыстық көздерінде шамамен 85 ° температурада тұрады. Бұл жерде әлі де жақсы түсінбейтін көп нәрсе бар. Балықты, жәндіктерді және тіпті сүтқоректілерді мұздатуға, содан кейін ақырын ерітуге болады. Мысалы, тұқы балықтар 15 градус аязға дейін қатып, бірте-бірте шіри бастады, қайта тірілді, бірақ 15 градустан төмен мұздату жануар үшін қазірдің өзінде апатты. Дегенмен, сперматозоидтарды минус 200°С-қа жақын температураға дейін мұздатып, осы температурада ұзақ уақыт сақтағанда олардың едәуір бөлігі өзінің қалыпты өміршеңдігі мен ұрықтандыру қабілетін сақтайтыны да белгілі.
Бұл бетте тақырыптар бойынша материалдар:
Суық және жылу жағдайында дененің жылу беру механизмдері»>
Суық және жылу жағдайында организмнің жылу алмасу механизмдері: а) ішкі ағзалардың тамырлары мен тері бетінің тамырлары арасында қанның қайта бөлінуі; б) тері тамырларындағы қанның қайта бөлінуі.
Физикалық терморегуляция эволюцияның кейінгі кезеңдерінде пайда болды. Оның механизмдері жасушалық метаболизм процестеріне әсер етпейді. Физикалық терморегуляция механизмдері рефлексті түрде белсендіріледі және кез келген рефлекторлық механизм сияқты үш негізгі компоненттен тұрады. Біріншіден, бұл организмдегі немесе қоршаған ортадағы температураның өзгеруін қабылдайтын рецепторлар. Екінші буын – терморегуляция орталығы. Үшінші буын – дене температурасын тұрақты деңгейде ұстап тұратын жылу алмасу процестерін өзгертетін эффекторлар. Ағзада, тер безінен басқа, физикалық терморегуляцияның рефлекторлық механизмінің өзіндік эффекторлары жоқ.
Физикалық терморегуляцияның маңызы
Физикалық терморегуляция – жылу алмасуды реттеу. Оның механизмдері дене қызып кету қаупі бар жағдайларда да, салқындату кезінде де дене температурасын тұрақты деңгейде ұстауды қамтамасыз етеді.
Физикалық терморегуляция дененің жылу бөлінуінің өзгеруі арқылы жүзеге асады. Ол қоршаған ортаның жоғары температурасы жағдайында дененің болуы кезінде тұрақты дене температурасын сақтауда ерекше маңыздылыққа ие.
Жылу беру жылу сәулеленуімен (радиациялық жылу беру), конвекциямен, яғни денемен қыздырылған ауаның қозғалысы және араласуы, жылу өткізгіштігі, т.б. дененің бетімен жанасқан заттың жылуды бөлуі. Ағзаның жылу беру сипаты зат алмасудың қарқындылығына байланысты өзгереді.
Жылудың жоғалуын киім мен тері арасындағы тыныш ауа қабаты болдырмайды, өйткені ауа жылуды нашар өткізеді. Тері астындағы майлы тіннің қабаты көп мөлшерде майдың жылу өткізгіштігінің төмен болуына байланысты жылу беруді болдырмайды.
Температураны реттеу
Терінің температурасы, демек, жылу сәулеленуі мен жылу өткізгіштігінің қарқындылығы, тамырлардағы қанның қайта бөлінуі және айналымдағы қан көлемінің өзгеруі нәтижесінде суық немесе ыстық орта жағдайында өзгеруі мүмкін.
Суықта терінің қан тамырлары, негізінен артериолалар тарылады; іш қуысының тамырларына көбірек қан түседі, осылайша жылу беру шектеледі. Жылы қанды аз қабылдайтын терінің беткі қабаттары жылуды аз шығарады, сондықтан жылу беру азаяды. Сонымен қатар, терінің қатты салқындауы кезінде артериовенозды анастомоздар ашылады, бұл капиллярларға түсетін қанның мөлшерін азайтады және осылайша жылу алмасуды болдырмайды.
Суықта пайда болатын қанның қайта бөлінуі - үстіңгі тамырлар арқылы айналатын қан мөлшерінің азаюы және ішкі ағзалардың тамырлары арқылы өтетін қан мөлшерінің жоғарылауы - ішкі органдарда жылуды сақтауға, оның температурасы тұрақты деңгейде сақталады.
Қоршаған ортаның температурасы көтерілген кезде терінің тамырлары кеңейеді, оларда айналатын қан мөлшері артады. Денедегі айналымдағы қанның көлемі де судың ұлпалардан тамырларға өтуіне байланысты, сондай-ақ көкбауыр мен басқа қан қоймалары жалпы қан айналымына қосымша қан бөлетіндіктен артады. Дененің беткі тамырлары арқылы айналатын қан мөлшерінің ұлғаюы сәулелену және конвекция арқылы жылудың берілуіне ықпал етеді. Қоршаған ортаның жоғары температурасында тұрақты дене температурасын сақтау үшін судың булану процесінде жылудың берілуіне байланысты пайда болатын терлеу де маңызды.
Адамның және одан жоғары жануарлардың дене температурасы қоршаған орта температурасының ауытқуына қарамастан салыстырмалы түрде тұрақты деңгейде сақталады. Бұл тұрақты дене температурасы деп аталады изотермалар.
Изотерма тек деп аталатынға ғана тән гомоиотермиялық,немесе жылы қанды, жануарлар мен жоқ пойкилотермиялық,немесе суық қанды, дене температурасы өзгермелі және қоршаған ортаның температурасынан аз айырмашылығы бар жануарлар.
Онтогенез процесіндегі изотермия бірте-бірте дамиды. Жаңа туылған нәрестеде тұрақты дене температурасын сақтау қабілеті мінсіз емес. Нәтижесінде салқындату пайда болуы мүмкін. (гипотермия)немесе қызып кету (гипертермия)ересек адамға әсер етпейтін қоршаған орта температурасында дене. Сол сияқты, баланың ұзақ жылауы сияқты аздаған бұлшықет жұмысы да дене температурасының жоғарылауына әкелуі мүмкін. Шала туылған нәрестелердің денесі тұрақты дене температурасын сақтай алмайды, бұл оларда қоршаған ортаның температурасына байланысты.
Жылу түзілуі үздіксіз жүретін экзотермиялық реакциялар нәтижесінде пайда болады. Бұл реакциялар барлық органдар мен тіндерде болады, бірақ әртүрлі қарқындылықпен. Белсенді жұмыс атқаратын тіндер мен мүшелерде – бұлшықет тінінде, бауырда, бүйректе – белсенділігі төмендерге – дәнекер тініне, сүйектерге, шеміршектерге қарағанда көбірек жылу бөлінеді.
Ағзалар мен ұлпалардың жылуды жоғалтуы көп жағдайда олардың орналасуына байланысты: тері, қаңқа бұлшықеттері сияқты үстіңгі орналасқан мүшелер салқындаудан көбірек қорғалған ішкі мүшелерге қарағанда көбірек жылу бөледі және қатты салқындатылады.
Дені сау адамның дене температурасы 36,5-36,9 °C. Демалыс пен ұйқы төмендейді, бұлшықет белсенділігі дене температурасын көтереді. Ең жоғары температура сағат 16-18, ең төменгісі таңғы 3-4 шамасында байқалады. Ұзақ түнгі ауысымда жұмыс істейтін жұмысшылар үшін температураның ауытқуын өзгертуге болады.
Адамның дене температурасының тұрақтылығын бүкіл ағзаның жылу шығаруы мен жылуды жоғалтуы тең болған жағдайда ғана сақтауға болады. Бұған терморегуляцияның физиологиялық механизмдері арқылы қол жеткізіледі. нейроэндокриндік механизмдермен реттелетін жылу түзілу және жылу беру процестерінің өзара әрекеттесуінің нәтижесінде көрінеді. Терморегуляция әдетте химиялық және физикалық болып бөлінеді.
Химиялық терморегуляцияжылу генерациясының деңгейін өзгерту арқылы жүзеге асырылады, яғни. дененің жасушаларында метаболизмнің қарқындылығын күшейту немесе әлсірету және қалыпты жағдайда да, қоршаған орта температурасы өзгерген кезде де тұрақты дене температурасын сақтау үшін маңызды.
Денедегі ең қарқынды жылу генерациясы бұлшықеттерде болады. Тіпті адам қозғалыссыз жатса, бірақ оның бұлшықеттері кернеулі болса да, тотығу процестерінің қарқындылығы және сонымен бірге жылу генерациясы 10% -ға артады. Кішкентай физикалық белсенділік жылудың 50-80% -ға, ал ауыр бұлшықет жұмысы - 400-500% -ға артуына әкеледі.
Суық жағдайда бұлшық еттердегі жылу генерациясы адам қозғалмайтын болса да артады. Бұл суық тітіркенуді қабылдайтын рецепторларға әсер ететін дене бетінің салқындауы діріл (қалтырау) түрінде көрінетін ретсіз еріксіз бұлшықет жиырылуын рефлексті түрде қоздырады. Сонымен қатар, дененің метаболикалық процестері айтарлықтай күшейеді, бұлшықет тінінің оттегі мен көмірсулардың тұтынылуы артады, бұл жылу генерациясының ұлғаюына әкеледі. Тіпті ерікті шайқау жылуды 200% арттырады. Денеге бұлшықет босаңсытқыштары енгізілсе - жүйке импульстарының жүйкеден бұлшықетке берілуін бұзатын және сол арқылы бұлшықеттердің рефлекторлық треморын жоятын заттар, тіпті қоршаған орта температурасының жоғарылауымен де дене температурасының төмендеуі әлдеқайда жылдам жүреді.
Химиялық терморегуляцияда маңызды рөлбауыр мен бүйрек те ойнайды. Бауыр венасының қан температурасы бауыр артериясының қан температурасынан жоғары, бұл осы органда қарқынды жылу генерациясын көрсетеді. Дене салқындаған кезде бауырда жылу бөлінуі артады.
Ағзадағы энергияның бөлінуі белоктардың, майлардың және көмірсулардың тотығу ыдырауы есебінен жүреді; сондықтан тотығу процестерін реттейтін барлық механизмдер жылу түзілуін де реттейді.
Физикалық терморегуляциядененің жылу бөлуінің өзгеруімен жүзеге асырылады. Ол қоршаған ортаның жоғары температурасы жағдайында дененің болуы кезінде тұрақты дене температурасын сақтауда ерекше маңыздылыққа ие.
Жылу беру арқылы жүзеге асырылады жылу сәулеленуі (радиациялық жылу алмасу),немесе конвекция,анау. қызған ауаның қозғалысы мен қозғалысы, жылу өткізгіштігі,анау. дененің бетімен тікелей жанасатын заттарға жылу беру, және судың булануытерінің және өкпенің бетінен.
Адамдарда қалыпты жағдайда өткізгіштік арқылы жылуды жоғалту аз, өйткені ауа мен киім жылуды нашар өткізеді. Радиация, булану және конвекция қоршаған ортаның температурасына байланысты әртүрлі қарқындылықпен жүреді. Тыныштықтағы адамда ауа температурасы шамамен 20 ° C және жалпы жылу беру сағатына 419 кДж (100 ккал) тең болса, 66% радиацияның әсерінен, 19% судың булануынан, 15% жоғалады. конвекцияға байланысты дененің жалпы жылу жоғалтуының. Қоршаған ортаның температурасы 35 ° C-қа дейін көтерілгенде, радиация мен конвекцияны қолдану арқылы жылу беру мүмкін болмайды және дене температурасы тек тері бетінен және өкпе альвеолаларынан судың булануы арқылы тұрақты деңгейде сақталады.
Киім жылу беруді азайтады. Жылудың жоғалуын киім мен тері арасындағы тыныш ауа қабаты болдырмайды, өйткені ауа жылуды нашар өткізеді. Киімнің жылу өткізбейтін қасиеттері неғұрлым жоғары болса, соғұрлым оның құрылымының ауасы бар жасушалық құрылымы жұқа болады. Бұл жүннен және үлбірден жасалған киімдердің жақсы жылу өткізбейтін қасиеттерін түсіндіреді. Киім астындағы ауа температурасы 30°C. Керісінше, жалаңаш дене жылуды жоғалтады, өйткені оның бетіндегі ауа үнемі ауыстырылады. Сондықтан дененің жалаңаш бөліктерінің терісінің температурасы киінгенге қарағанда әлдеқайда төмен.
Суықта терінің қан тамырлары, негізінен артериолалар тарылады: құрсақ қуысының тамырларына көбірек қан түседі, осылайша жылу беру шектеледі. Терінің беткі қабаттары жылы қанды аз қабылдайды, жылуды аз шығарады - жылу беру азаяды. Терінің қатты салқындауы кезінде, сонымен қатар, артериовенозды анастомоздардың ашылуы пайда болады, бұл капиллярларға түсетін қанның мөлшерін азайтады және осылайша жылу беруді болдырмайды.
Суықта пайда болатын қанның қайта бөлінуі – үстіңгі тамырлар арқылы айналатын қан көлемінің азаюы және ішкі ағзалардың тамырлары арқылы өтетін қан мөлшерінің жоғарылауы – ішкі ағзаларда жылуды сақтауға ықпал етеді. .
Қоршаған ортаның температурасы көтерілген кезде терінің тамырлары кеңейеді, оларда айналатын қан мөлшері артады. Денедегі айналымдағы қанның көлемі де судың ұлпалардан тамырларға өтуіне байланысты, сондай-ақ көкбауыр мен басқа қан қоймалары жалпы қан айналымына қосымша қан бөлетіндіктен артады. Дененің беткі тамырлары арқылы айналатын қанның мөлшерін ұлғайту радиация және конвекция арқылы жылудың берілуіне ықпал етеді.
Қоршаған ортаның жоғары температурасында адам денесінің тұрақты температурасын ұстап тұру үшін ауаның салыстырмалы ылғалдылығына байланысты тердің терінің бетінен булануы бірінші кезектегі мәнге ие. Су буымен қаныққан ауада су булана алмайды. Сондықтан атмосфералық ауаның жоғары ылғалдылығында жоғары температураға шыдау төмен ылғалдылыққа қарағанда қиынырақ. Су буымен қаныққан ауада (мысалы, ваннада) тер бөлінеді көп мөлшерде, бірақ буланбайды және теріден ағып кетеді. Мұндай терлеу жылудың бөлінуіне ықпал етпейді: тердің терінің бетінен буланатын бөлігі ғана жылу беру үшін маңызды (тердің бұл бөлігі деп аталады). тиімді терлеу).
Тердің булануын болдырмайтын ауа өткізбейтін киім (резеңке және т.б.) нашар төзімді: киім мен дене арасындағы ауа қабаты бумен тез қаныққан және тердің одан әрі булануы тоқтайды.
Адам ылғалды ауада салыстырмалы түрде төмен қоршаған орта температурасына (32 ° C) шыдамайды. Толық құрғақ ауада адам 50-55 ° C температурада 2-3 сағат бойы айтарлықтай қызып кетпей тұра алады.
Судың бір бөлігі өкпеде дем шығарылған ауаны қанықтыратын бу түрінде буланатындықтан, дене температурасын тұрақты деңгейде ұстауға тыныс алу да қатысады. Қоршаған ортаның жоғары температурасында тыныс алу орталығы рефлекторлы қоздырады, төмен температурада ол депрессияға ұшырайды, тыныс алу тереңдігі азаяды.
Сонымен, дене температурасының тұрақтылығы, бір жағынан, зат алмасудың қарқындылығын реттейтін және оған байланысты жылу түзілу механизмдерінің (жылудың химиялық реттелуі) бірлескен әрекеті арқылы, ал екінші жағынан, жылу беруді реттейтін механизмдер (жылудың физикалық реттелуі) (9.10-сурет) .
Күріш. 9.10.
Изотермиялық реттеу.Дене температурасын тұрақты ұстап тұратын реттеуші реакциялар тері рецепторларының, тері және тері астындағы тамырлардың, сондай-ақ орталық жүйке жүйесінің жылулық стимуляциясына жауап ретінде пайда болатын күрделі рефлекторлық әрекеттер болып табылады. Суық пен жылуды қабылдайтын бұл рецепторлар терморецепторлар деп аталады. Салыстырмалы түрде тұрақты қоршаған орта температурасында орталық жүйке жүйесіндегі рецепторлардан олардың тоникалық белсенділігін көрсететін ырғақты импульстар келеді. Бұл импульстардың жиілігі 20-30 ° C температурада терінің және тері тамырларының суық рецепторлары үшін, ал терінің жылу рецепторлары үшін - 38-43 ° C температурада максималды болады. Терінің күрт салқындауы кезінде суық рецепторлардағы импульстардың жиілігі артады, ал тез жылыну кезінде ол азаяды немесе тоқтайды. Жылу рецепторлары бірдей температураның төмендеуіне керісінше әрекет етеді. ОЖЖ-нің жылу және суық рецепторлары жүйке орталықтарына (орталық терморецепторлар) келетін қанның температурасының өзгеруіне жауап береді. Жылудың негізгі бөлігін өзекті құрайтын қаңқа бұлшықеттері мен ішкі мүшелер шығарады, ал тері денеден жылуды сақтауға немесе алуға бағытталған қабықша жасайды (9.11-сурет).
Күріш. 9.11.
Гипоталамуста негізгі бар терморегуляция орталықтары,дене температурасының тұрақты деңгейде сақталуын қамтамасыз ететін көптеген күрделі процестерді үйлестіреді. Бұл гипоталамустың бұзылуы дене температурасын реттеу қабілетінен айырылып, жануарды пойкилотермиялық етеді, ал ми қыртысының, жолақ пен таламустың жойылуы жылу мен жылу процестеріне айтарлықтай әсер етпейтіндігімен дәлелденеді. аудару.
Дене температурасының гипоталамусты реттелуін жүзеге асыруда ішкі секреция бездері, негізінен қалқанша және бүйрек үсті бездері қатысады.
Қалқанша безінің терморегуляцияға қатысуы, жануардың қанына ұзақ уақыт суықта болған басқа жануардың қан сарысуын енгізу біріншісінде зат алмасудың жоғарылауын тудырады. Бұл әсер қалқанша безі екінші жануарда сақталғанда ғана байқалады. Әлбетте, салқындату жағдайында болу кезінде қалқанша безінің гормонының қанға шығарылуының жоғарылауы байқалады, бұл метаболизмді арттырады, демек, жылу пайда болады.
Бүйрек үсті бездерінің терморегуляцияға қатысуы қанға адреналиннің бөлінуіне байланысты, ол тіндерде, атап айтқанда бұлшықеттерде тотығу процестерін күшейте отырып, жылу түзілуін арттырады және тері тамырларын тарылтады, жылу беруді азайтады. Сондықтан адреналин дене температурасының жоғарылауын тудыруы мүмкін ( адреналинді гипертермия).
Гипотермия және гипертермия.Егер адам ұзақ уақыт бойы қоршаған орта температурасының айтарлықтай жоғарылауы немесе төмендеуі жағдайында болса, онда дене температурасы қалыпты жағдайда тұрақты болып қалатын жылуды физикалық және химиялық терморегуляциялау механизмдері жеткіліксіз болуы мүмкін: дененің гипотермиясы. пайда болады немесе қызып кету - гипертермия.
Гипотермия -дене температурасы 35 ° C-тан төмен түсетін мемлекет. Суық суға батырылған кезде гипотермия тез пайда болады. Бұл жағдайда алдымен симпатикалық жүйке жүйесінің қозуы байқалады, жылу алмасу рефлексті түрде шектеледі және жылу өндіру күшейеді. Соңғысы бұлшықеттің жиырылуымен жеңілдетіледі - бұлшықет треморы. Біраз уақыттан кейін дене температурасы әлі де төмендей бастайды. Бұл жағдайда анестезияға ұқсас жағдай байқалады: сезімталдықтың жоғалуы, рефлекторлық реакциялардың әлсіреуі және жүйке орталықтарының қозғыштығының төмендеуі. Метаболизмнің қарқындылығы күрт төмендейді, тыныс алу баяулайды, жүректің жиырылуы баяулайды, жүрек соғысы азаяды, қан қысымы төмендейді (дене температурасы 24-25 ° C, ол бастапқыдан 15-20% болуы мүмкін).
AT Соңғы жылдарыДенені 24-28 ° C дейін салқындатумен жасанды түрде жасалған гипотермия жүрек пен орталық жүйке жүйесіне операцияларды орындайтын хирургиялық клиникаларда қолданылады. Бұл оқиғаның мағынасы гипотермия мидың метаболизмін айтарлықтай төмендетеді, демек, осы органның оттегіге деген қажеттілігі. Нәтижесінде мидың ұзағырақ қан кетуі мүмкін болады (қалыпты температурада 3-5 минуттың орнына 25-28 ° C температурада 15-20 минутқа дейін), бұл гипотермия кезінде пациенттер жүрек қызметінің уақытша тоқтатылуына оңай төзеді. және тыныс алуды тоқтату.
Криотерапия кейбір басқа ауруларға да қолданылады.
Гипертермия -дене температурасы 37 ° C-тан жоғары көтерілетін мемлекет. Бұл қоршаған ортаның жоғары температурасының ұзақ уақыт әсер етуінде, әсіресе ауа ылғалды болған кезде пайда болады, сондықтан тиімді терлеу аз. Гипертермия организмде жылу түзілуін арттыратын кейбір эндогендік факторлардың (тироксин, май қышқылдары және т.б.) әсерінен де болуы мүмкін. Дене температурасы 40-41 ° C дейін жететін өткір гипертермия дененің ауыр жалпы жағдайымен бірге жүреді және жылу соққысы деп аталады.
Температураның мұндай өзгеруін сыртқы жағдайлар өзгермеген кезде, бірақ терморегуляцияның нақты процесі бұзылған кезде гипертермиядан ажырату керек. Мұндай бұзылыстың мысалы - инфекциялық безгегі. Оның пайда болу себептерінің бірі - жылу алмасуды реттеудің гипоталамус орталықтарының кейбір химиялық қосылыстарға, атап айтқанда, бактериялық токсиндерге жоғары сезімталдығы.
Осылайша, жылуды өндіруге және жылу беруге жауапты факторлардың балансы терморегуляцияның негізгі механизмі болып табылады.
Сұрақтар мен тапсырмалар
- 1. Белоктардың ағзадағы рөлі қандай? Ақуыз алмасуының реттелуінің мәні неде?
- 2. Көмірсулардың ағзадағы рөлі қандай? Көмірсулар алмасуының реттелуінің мәні неде?
- 3. Майлардың ағзадағы рөлі қандай? Май алмасуының реттелуінің мәні неде?
- 4.Дәрумендердің адам өміріндегі маңызы қандай?
- 5. Ағзадағы физикалық және химиялық терморегуляцияның маңызы. Жауабын түсіндіріңіз.
- 6. Соңғы жылдары денені 24-28°С дейін салқындататын жасанды түрде жасалған гипотермия жүрек және орталық жүйке жүйесіне операциялар жасайтын хирургиялық клиникаларда тәжірибеде қолданылуда. Бұл оқиғаның мәні неде?