Тренировки во время жары

Источник:
Эндокриная система, спорт и двигательная активность.
Перевод с англ./под ред. У.Дж. Кремера и А.Д. Рогола. - Э64
Издательство: Олимп. литература, 2008 год.

Влияние нейроэндокринной системы на терморегуляцию организма при повышенных температурах

Деятельность нервной и эндокринной систем, направленная на поддержание гомеостаза организма, в частности поддержание в норме температуры тела и других жизненно важных физиологических показателей, характеризуется поразительной согласованностью. Поскольку невозможно однозначно разделить суммарные воздействия нервной и эндокринной систем (Galbo, 1986), для обозначения такой анатомической и функциональной взаимосвязи между нервными и эндокринными органами был предложен термин нейроэндокринный. Исследования в области нейроэндокринологии в большинстве своем нацелены на изучение изменений концентрации переносимых с кровью гормонов и нейропептидов у человека и тканевого уровня нейротрансмиттеров в центральной нервной системе (ЦНС) у животных. Определения этих и других терминов приведены ниже.

Гормон представляет собой сигнальную молекулу, которая регулирует физиологические и метаболические функции, воздействуя на рецепторы, локализованные на поверхности клеток-мишеней и внутри них. Стимуляция гормонов может происходить под влиянием других гормонов, нервных рефлексов или химических молекул-передатчиков сигнала. Некоторые гормоны секретируются специализированными железами, переносятся с кровью и контролируют реакции специфических тканей-мишеней (например, адренокортикотропный гормон, АКТГ) или тканей, расположенных в различных частях организма (например, адреналин, соматотропин, тиреоидин), — такая секреция называется эндокринной. Другие сигнальные молекулы выделяются в межтканевую жидкость и воздействуют на рецепторы клеток, расположенных по соседству, в этом случае наблюдается паракринная секреция. Если гормон выделяется в межклеточную жидкость и воздействует на клетку, которая его выделяет, то такой тип секреции называют аутокринным (Borer, 2003).

Нейротрансмиттер — это химический посредник, синтез которого происходит в цитозоле пресинаптичсского нервного окончания и который взаимодействует с рецепторными молекулами на постсинаптической мембране. Нейротрансмиттер действует очень быстро (в течение 1—2 мс) на небольшом расстоянии и вызывает изменение функции ионных каналов, а также электрической активности в постсинаптической нервной клетке. В определенных случаях такие небольшие молекулы трансмиттеры стимулируют нервное возбуждение или потенциал действия, посредством которого происходит передача афферентных сенсорных сигналов в мозг и эфферентных двигательных импульсов к мышцам. В формировании ответа организма на стресс наряду с норадреналином принимают участие еще несколько других нейротрансмиттеров медиаторов (DeSouza, Appel, 1991; Toates, 1995). Например, серотонин (5-гидрокситриптамин, 5-НТ) оказывает непосредственное воздействие на секрецию АКТГ и пролактина. Концентрация нейротрансмиттера дофамина (т. е. катехоламинового предшественника норадреналина), функционирующего в головном мозге, возрастает при воздействии различных стрессовых факторов, а также влияет на секрецию пролактина. Ацетилхолин вызывает выделение кортиколиберина из клеток гипоталамуса (и в результате гормонов АКТГ и кортизола органами гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы). Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) подавляет функцию гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы; глицин и глутамат — еще две аминокислоты также выполняют роль нейротрансмиттеров. Оксид азота, который выступает как нейротрансмиттер в центральной и периферической нервной системах, имеет важное значение для терморегуляции организма, поскольку вызывает расширение кровеносных сосудов. Интересно, что оксид азота способен регулировать эндокринную, аутокринную и паракринную функции.

Некоторые нейропептиды действуют очень медленно на довольно больших расстояниях и оказывают пролонгированное воздействие на ряд возбуждающих или подавляющих рецепторов, длительное открывание или закрывание ионных каналов, а также активацию—инактивацию отдельных генов клеточного ядра. Следующие нейропептиды начали вызывать значительный научный интерес в среде нейрофизиологов, начиная с середины 1970-х годов: АКТГ, пролактин, метэнкефалин, эндорфин, соматотропный гормон (СТГ), пептид F, пептид У, аргининвазопрессин (АВП), лютеинизирующий гормон (ЛГ), предсердный натрийуретический пептид, вазоактивный интестинальный пептид (ВИП), соматостатин, окситоцин, галанин, а-меланоцитстимулирующий гормон, холецистокинин, инсулин, глюкагон, ангиотензин II, брадикинии, кальцитонин и тиролиберин (Guyton, Hall, 1996; Gibbins, Morris, 2000).

Многие нейропептиды, которые выделяются в кровь гипофизом как гормоны, выделяются также и в ЦНС как нейротрансмиттеры в гораздо более высоких концентрациях по сравнению с их количеством в плазме. Таким образом, степень воздействия одних и тех же веществ на различные клетки-мишени в различных органах может варьировать в зависимости от концентрации нейротрансмиттера и чувствительности клеток-мишеней. Плотность рецепторов, которая может изменяться вследствие изменения образования белка, и функциональные различия подтипов рецепторов также могут модулировать характер воздействия нейропептидов (Zeisberger, Roth, 1996). Например, идентифицировано не менее трех мембранных рецепторов 5-НТ, которые отличаются по своим связывающим способностям и активизируемым эфферентным сигнальным путям.

Единство нервной и эндокринной функций

Автономная нервная система (АНС) регулирует висцеральные функции организма, такие, как поддержание температуры тела, потоотделение и артериальное давление. Активация АНС происходит под влиянием гипоталамуса, коры головного мозга, ствола мозга и спинного мозга при отсутствии произвольного контроля (Mosqueda-Garcia, 1996). Эфферентные сигналы АНС передаются через два ее отдела, которые носят название симпатической и парасимпатической нервных систем, к железам, гладким мышцам и сердечной мышце. Симпатические нервные волокна отходят от спинного мозга между первым грудным и вторым поясничным позвонками. Примерно 75 % всех парасимпатических нервных волокон выходит из головного мозга в виде пары блуждающих нервов, которые осуществляют иннервацию всей грудной и брюшной области (Hammel, 1965). Симпатические и парасимпатические нервные волокна образуют синаптические контакты с нейронами в автономных ганглиях, расположенных за пределами спинного мозга. В большинстве этих ганглионарных точек контакта в качестве нейротрансмиттера используется ацетилхолин. Постганглионарные волокна начинаются от ганглионарных нейронов и осуществляют иннервацию эффекторных органов. Постганглионарные нервные окончания большинства симпатических нервных волокон секретируют нейротрансмиттер норадреналин и называются адренергическими, а большинство нервных окончаний парасимпатических нервов секретируют ацетилхолин и носят название холинергических. Существует важное исключение; иннервация подкожных потовых желез, мышц-пилоэректоров (отвечающих за поднимание волос) и некоторых кровеносных сосудов осуществляется холинергическими симпатическими нервными окончаниями.

В условиях повышенных температур об активации симпатической нервной системы свидетельствует повышение содержания норадреналина в плазме крови. Это явление обусловлено повышением уровня секреции норадреналина в нескольких местах на периферии организма и часто рассматривается в качестве свидетельства активации симпатоадреномедуллярной системы (Zeisberger, 1998). Симпатическая иннервация мозгового слоя надпочечников как компонента этой системы представляет собой прекрасный пример интегрированного воздействия нервной и эндокринной систем. В ответ на нарушение стабильности состояния организма, как в случае гипертермии, снижения объема крови или артериального давления, а также физической нагрузки, мозговой слой надпочечников выделяет довольно большие количества адреналина и норадреналина, которые с кровью разносятся по всему организму. Воздействие этих гормонов на органы по характеру сопоставимо с прямой стимуляцией симпатических нервов, однако продолжается в 5—10 раз дольше (т. с. 1 —2 мин), что обусловлено небольшой скоростью их метаболизма (Guyton, Hall, 1996). Таким образом, стимуляция органов может происходить одновременно с использованием двух механизмов: путем прямой стимуляции через нервные окончания симпатической нервной системы и опосредованно, с помощью гормонов мозгового слоя надпочечников. Кроме того, адреналин и норадреналин осуществляют стимуляцию органов, не имеющих прямой иннервации симпатическими нервными волокнами — это имеет важное значение, поскольку скорость обменных процессов и выработка тепла могут возрастать практически во всех клетках организма.

Роль нейротрансмиттеров в регуляции температуры тела: результаты исследований на животных

Первоначальные модели терморегуляции организма, предполагавшие существование жестких контуров нервной регуляции, эволюционировали в сложные системы представлений, описывающие интеграцию на уровне гипоталамуса различных нейротрансмиттерных систем, функционирующих одновременно (Zeisberger, Roth, 1996). Несмотря на многочисленные анатомические исследования, о функциональной роли таких трансмиттеров известно сравнительно немного, поскольку практически все они могут выполнять стимулирующую или подавляющую роль в терморегуляции организма в зависимости от концентрации и конкретного органа-мишени.

Периферические эффекты. Температура тела регулируется с помощью нейротрансмиттеров норадреналина и ацетилхолина, которые воздействуют на терморегуляторные эффекторные органы (Zeisberger, 1998) следующим образом. Во-первых, сила мышечного сокращения и продукция тепла, индуцированная выполнением физической работы, контролируется соматомоториой системой путем выделения ацетилхолина в местах нервно-мышечного контакта. Во-вторых, потоотделение стимулируется соматическими холинергическими нервными ганглиями, в передаче сигнала в таких ганглиях принимает участие ацетилхолин. В-третьих, изменения интенсивности кровообращения в коже (т. е. изменения уровня конвективных и радиационных потерь тепла) регулируются главным образом тремя нейротрансмиттерами: норадреналин действует в области симпатических нервных окончаний и мозгового слоя надпочечников, оксид азота образуется на локальном уровне и действует как мощный сосудорасширяющий агент, адреналин секретируется в мозговом слое надпочечников и затем транспортируется в кровеносные сосуды кожи. Наряду с нейротрансмитгерами непептидной природы, такими, как ацетилхолин и норадреналин, в большинстве вазоактивиых мотонейронов содержатся сопутствующие нейропептиды. Иммуногистохимическая окраска показывает, что состав этих нейропептидов варьирует в зависимости от расположения сосудистого русла и вида организма (Gibbins, Morris, 2000).

Несмотря на то что комплексные взаимодействия нейрохимических трансмиттеров при осуществлении контроля температуры тела пока еще окончательно не установлены, экспериментальные данные свидетельствуют о том, что инъекции нейротрансмиттеров и нейроэндокринных гормонов в периферические ткани вызывают изменения температуры тела. Картина результатов этих экспериментов достаточно сложна, поскольку эти изменения варьируют не только в зависимости от вида животного, но также места, времени и вида инъекции (Clark, Fregly, 1996). Например, при периферическом введении гистамина у животных изменяется внутренняя температура тела (Brezcnoff, Lomax, 1970). Направленность и характер этих изменений зависят от температуры внешней среды. В условиях низких температур отмечается гипотермический ответ, тогда как при температурах окружающего воздуха, превышающих температуру кожи, — гипертермический ответ (Lomax, Green, 1981). Поскольку гистамин и другие нейротрансмиттеры, находящиеся в крови (дофамин и норадреналин), не могут свободно пересекать гематоэнцефалический барьер, гистамин, вероятнее всего, регулирует такие изменения внутренней температуры тела через периферические нервы, которые могут влиять на теплоотдачу организма (т. е. кровообращение в коже, потоотделение, а также метаболическое образование тепла). В то же время серотонин (5-НТ) при введении в периферические ткани вызывает гипертермию всего тела (Feldberg, Myers, 1964). Кроме того, вызывать усиление или ослабление аккумуляции тепла может периферическое применение еще нескольких нейропептидов (ангиотеизина II, β-эндорфина, а-меланоцитстимулирующего гормона, нейропептида Y, АВП, тиреолиберина и субстрата Р, см. Clark, Fregly, 1996). Однако, пока не будет выработано единого мнения в отношении индивидуальных периферических эффектов каждого из этих веществ, согласовать все эти результаты не представляется возможным.

Центральная нервная система. Главенствующая роль гипоталамуса, в частности его преоптического переднего отдела как основного терморегулирующего центра головного мозга, подтверждена для многих видов животных (Lomax, Green, 1981; Boulant, 1996). Передний отдел гипоталамуса получает и интегрирует нервные импульсы от кожных рецепторов, а также реагирует на уровень циркулирующих в крови веществ и эндогенных соединений. Сигналы от него интегрируются с импульсами, поступающими от спинного мозга, перегородки головного мозга и моторных путей ЦНС. В следующих подразделах мы рассмотрим несколько нейротрансмиттеров и эндогенных соединений, которые предположительно принимают участие в функционировании афферентных путей и гипоталамической системы контроля терморегуляции.

Глутамат — нейротрасмиттер, принимающий участие в передаче возбуждения в головном мозге, а также в системе терморегуляции. В афферентных сигнальных путях он участвует в интеграции и передаче информации о температуре кожи на спинальном (Nishiyama et al., 2001) и супраспинальном уровнях (Salt, Turner, 1998). Эксперименты с использованием микроинъекций глутамата в гипоталамус показали, что он может оказывать разнообразное воздействие на температуру тела (Clark, 1979). Поскольку индуцированное глутаматом возбуждение может играть роль как в реакциях рассеяния тепла, так и его продукции, можно ожидать различных реакций в зависимости от места инъекции, дозы и температуры окружающей среды. Важные результаты были получены в ходе экспериментов с использованием микроинъекций глутамата в различные участки переднего гипоталамуса крысам в условиях общей анестезии (Kanosue et al., 1998). Эти эксперименты показали, что глутамат оказывает в гипоталамусе воздействие, аналогичное повышению температуры гипоталамуса, т. е. инициирует расширение кровеносных сосудов хвоста в условиях нейтральной температуры и подавляет мышечную дрожь (Zhang et al., 1995), а также другие механизмы термогенеза при пониженной температуре (Chen Х.-М. et al., 1998).

Кроме того, глутамат является важным трансмиттером в различных терморегуляторных путях, которые исходят из переднего гипоталамуса. В случае регуляции кровообращения в хвосте крысы нисходящая проекция переднего гипоталамуса расположена в среднем мозге, где и происходит выделение глутамата. Индуцированное выбросом глутамата возбуждение в одной области среднего мозга (т. е. центральном сером веществе) стимулирует расширение сосудов хвоста, тогда как возбуждение в другой области (покрышки среднего мозга) вызывает сужение сосудов (Zhang et al., 1997). Таким образом, существуют две группы гипоталамических нейронов, нисходящие аксоны которых контролируют кровообращение хвоста: одна группа контролирует сужение сосудов, а другая — их расширение. И наконец, установлено, что нервные окончания еще одной группы нейронов передней области гипоталамуса достигают задней части среднего и продолговатого мозга, осуществляя контроль несократительного термогенеза, происходящего при участии бурой жировой ткани.

Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК)- основной нейротрансмиттер, передающий в головном мозге тормозящие сигналы. Результаты большинства исследований свидетельствуют о том, что микроинъекции ГАМК в переднюю область гипоталамуса вызывают гипотермию (Minano et al., 1998). И наоборот, при использовании антагонистов двух различных типов рецепторов ГАМК, а именно ГАМКА (Horton R.W. et al., 1988) и ГАМКВ (Jackson, Nutt, 1991), отмечается повышение температуры тела. Экспериментальные данные свидетельствуют также о существовании взаимодействия между рецепторами ГАМКА и изменениями температуры тела, связанными с простагландинами и опиоидами (Eguchi et al., 1999). Кроме того, ГАМК является важным медиатором эфферентных путей терморегуляции, исходящих из переднего гипоталамуса. Исследования показывают, что она участвует в передаче ингибирования в аксонах некоторых нейронов переднего гипоталамуса, которые проецируются в средний мозг и осуществляют контроль кровообращения в хвосте крыс (Kanosue, 1998), и другие области ствола головного мозга, контролирующие несократительный термогенез при участии бурой жировой ткани (Uno, Shibato, 2001).

Кортиколиберин. Существуют убедительные доказательства того, что выделение кортиколиберина в переднем гипоталамусе играет важную роль в регуляции термогенеза и при повышении температуры тела выше нормы (Nakamori et al., 1993). Существует несколько различных путей индукции повышенной температуры тела. Один из них, наиболее изученный, который предполагает участие интерлейкина-la (IL-la), а также фактора некроза опухолей а (TNF-a), стимулирует повышение в центральной нервной системе простагландина Е2, который изменяет активность нейронов переднего гипоталамуса и вызывает лихорадочное состояние. Кортиколиберин, по всей вероятности, является медиатором независимого пути повышения температуры тела, который взаимосвязан с воспалением, стрессом и нервными травмами (Tache et al., 2001). В этом регуляторном пути используются различные цитокины (IL-1(3, IL-6, IL-8) и другой простагландиновый медиатор (PGF2a), предполагается, что эти вещества стимулируют гипоталамическую секрецию кортиколиберина и изменяют активность терморегулирующих нейронов (Nakamori et al., 1993).

Серотонин. В первоначальных исследованиях было обнаружено, что (индуцированные и естественные) изменения уровня серотонина (5-НТ) в гипоталамусе связаны с изменениями температуры тела (Clark, Lipton, 1986). Наряду с возможностью противоположных реакций (в зависимости от дозы, места, вида и температуры окружающей среды), в ранних исследованиях на крысах было установлено, что серотонин переднего отдела гипоталамуса вызывает термогенез, аккумуляцию тепла и повышение температуры тела. Эти результаты были подтверждены недавно в ходе исследования влияния различных нейромедиаторов на передний гипоталамус крысы с применением микродиализа. В частности, была обнаружена корреляция между уровнем метаболитов серотонина и повышением температуры тела (Yasumatsu et al., 1998). В некоторых работах уровень гипоталамического НТ-5 связывали со снижениями или повышениями температуры тела, что могло быть обусловлено типом активируемых рецепторов серотонина. Так, в ходе фармакологических исследований удалось установить взаимосвязь активации рецепторов 5-НТ1А с гипотермией (Malone, Taylor, 2001), тогда как активация рецепторов 5-НТ2А была сопряжена с гипертермией (Sugimoto et al., 2000).

Нейроиммунная система. Традиционный взгляд на иммунную систему постепенно вытесняют новые представления, в соответствии с которыми ее функция координируется с деятельностью ЦНС при посредничестве гипоталамуса. Эти представления основаны на следующих фактах: а) иммунные клетки и нейроны характеризуются наличием однотипных мембранных рецепторов к разнообразным нейропептидам, кортикостероидам и цитокинам (т. е. медиаторным белкам иммунной системы, усиливающим иммунную функцию и модулирующим физиологический ответ); б) органы иммунной системы иннервируются симпатическими и парасимпатическими нервными окончаниями, которые находятся под гипоталамическим контролем; в) выработка фагоцитов и лимфоцитов (В и Т) регулируется нейропептидами и кортикостероидами, которые выделяет гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система; г) цитокины, перемещающиеся в организме с кровью, связываются в определенных участках головного мозга, в том числе в гипофизе, и стимулируют расположенные там клетки вырабатывать рилизинг-гормоны. Такая взаимосвязь объясняет, почему инфекция и другие иммунологические стимулы влияют на терморегуляцию (лихорадка), потребление пищи (анорексия) и психологическое состояние, что в целом характеризуется как состояние болезни (Zeisberg, Roth, 1996).

Цитокины — класс химических мессенджеров, выделяются в кровь в ответ на повреждение тканей, инфекцию и действие других гормонов (например, адреналина, норадреналина, соматотропина, пролактина, β-эндорфииа). К этим мессенджерам, имеющим критическое значение для жизни организма, относятся интерлейкины (IL-la, IL-ip, IL-6), фактор некроза опухолей a (TNF-a), хемокины и интерфероны (IFN-a и IFN-p). Секреция цитокинов может осуществляться большинством клеток, включая клетки иммунной системы, эндотелиальные и запасающие жиры клетки (Smith, 2000). В число лучше всего описанных действий цитокинов входят: а) выделение цитокинов иммунными клетками; б) их подавление в ранней фазе воспаления с помощью цепи обратной связи с головным мозгом (Armstrong, VanHeest, 2002). Как видно из рис. 31.1, их действие напоминает функцию рассредоточенного сенсорного органа, предоставляющего гипоталамусу информацию о разнообразных процессах, происходящих в периферических тканях организма (Maier, Watkins, 1998; Smith, 2000). У здорового человека влияние цитокинов на температуру тела практически неощутимо, однако во время болезни они могут влиять на терморегуляцию организма двумя способами. Во-первых, они повышают уровень метаболизма, что приводит к увеличению количества вырабатываемого тепла (см. “Тепловой баланс организма человека: соотношение термогенеза и теплоотдачи”). Во-вторых, в ответ на микробные (т. е. вирусы, бактерии, микобактерии, грибы) и немикробные воздействия цитокины (IL-ip, IL-6 и TNF-a) выступают в роли пирогенов15®’- факторов, вызывающих лихорадку — за счет изменения эффекторного ответа переднего гипоталамуса и смещения температурного баланса тела в сторону повышения температуры (Blatteis, 1998). Результирующее повышение температуры тела может происходить различным образом, включая повышение выработки тепла (как при сократительном и несократительном термогенезе) и аккумуляцию его (за счет сужения подкожных кровеносных сосудов), а также снижение теплоотдачи (в частности, потоотделения). Вероятнее всего, это происходит благодаря ингибированию или усилению активности специфических типов нейронов, описанному ниже.

Влияние на гипоталамические нейроны. Как отмечалось выше, передний гипоталамус играет важную роль для осуществления всех физиологических и поведенческих реакций, направленных на поддержание постоянной температуры тела. Некоторые из этих нейронов обладают термочувствительностыо и поэтому способны ощущать изменения внутренней температуры тела. Те же самые нейроны осуществляют синаптический контроль других нейронов, которые могут вызывать усиление теплоотдачи (например, за счет потоотделения), аккумуляцию тепла (например, сужение подкожных сосудов) или теплообразование (например, сократительный и несократительный термогенез). Так, двигательная активность сопровождается повышением коровой температуры тела (и температуры гипоталамуса), это повышение регистрируют гипоталамические термодетекторы, которые инициируют соответствующую реакцию, в частности усиление потоотделения и увеличение поверхностного кровообращения.

В то время как основная масса нейронов переднего гипоталамуса относительно малочувствительна к колебаниям температуры, считают, что примерно одна четвертая спонтанно возбуждающихся нейронов характеризуется термочувствительностью. Спонтанно возбуждающиеся нейроны вырабатывают потенциал действия и характеризуются частотой возбуждения, которая определяется количеством потенциалов действия в секунду. Частота возбуждения термочувствительных нейронов заметно возрастает при повышении температуры гипоталамуса выше 37 °С, при снижении температуры гипоталамуса ниже 37 'С наблюдается обратная тенденция. Таким образом, термочувствительные нейроны способны ощущать как повышение, так и снижение температуры тела. Для них характерно наличие синаптических контактов с восходящими соматосенсорными путями, передающими информацию от терморецепторов, располагающихся в кожном покрове и других частях тела (например, в спинном мозге) (Boulant, Hardy, 1974). Так, частота возбуждения некоторых термочувствительных нейронов переднего гипоталамуса увеличивается в ответ на повышение температуры гипоталамуса или кожных покровов. Благодаря этому нейроны переднего гипоталамуса способны интегрировать температуру “ядра” и периферических частей тела.

Нейроны переднего гипоталамуса формируют синаптические сети, контролирующие терморегуляторный ответ. Для объяснения структуры этих сетей предлагались различные модели нейронной организации (Hammel, 1965; Boulant, 1996). В случае нейронов, контролирующих теплоотдачу, связанную с потоотделением, большинство моделей предполагает, что возбуждение на эффекторные нейроны поступает через синаптические контакты с термочувствительными нейронами, а нечувствительные к температуре нейроны могут оказывать тормозящее действие. Повышение температуры гипоталамуса, соответственно, будет приводить к повышению частоты возбуждения термочувствительных нейронов, которые в свою очередь будут через синаптические контакты передавать возбуждение на расположенные по соседству нейроны, которые отвечают за контроль потоотделения. Для нейронов, контролирующих термогенез и аккумуляцию тепла, предложено несколько различных вариантов синаптической организации. Предполагается, что нейроны, контролирующие эти функции, возбуждаются нечувствительными к температуре нейронами и ингибируются термочувствительными нейронами, которые в данном случае можно считать "чувствительными к холоду”, поскольку понижение температуры гипоталамуса будет приводить к снижению частоты возбуждения термочувствительных нейронов, что в свою очередь будет ослаблять их тормозящий эффект на иннервируемые эффекторные нейроны. В результате при охлаждении гипоталамуса частота возбуждения нейронов, отвечающих за регуляцию выработки тепла, будет повышаться. Поскольку лишь небольшая часть нейронов переднего гипоталамуса считается чувствительной к холоду, термочувствительные нейроны гипоталамуса будут способны посредством синаптических контактов тормозить возбуждение других эффекторных нейронов, расположенных в различных местах ствола мозга.

Нейроэндокрины и нейромедиаторы, рассмотренные нами выше, обычно оказывают прогнозируемый эффект на различные типы нейронов переднего гипоталамуса. Возбуждение термочувствительных нейронов увеличивает теплоотдачу, благодаря чему происходит снижение температуры тела. Однако нейрохимические вещества, вызывающие гипертермию (как, например, вызывающие жар пирогены) обычно тормозят активность термочувствительных нейронов и возбуждают нейроны, чувствительные к холоду. В результате происходит уменьшение потоотделения, поверхностного кровообращения, и наряду с этим возрастает сократительный и несократительный термогенез, благодаря чему температура тела повышается.

Помимо регуляции температуры тела, передний гипоталамус играет важную роль в контроле репродуктивной функции. Некоторые нейроны переднего гипоталамуса содержат и обладают чувствительностью к половым гормонам, таким, как тестостерон, эстроген или прогестерон. Более того, между термочувствительными нейронами и нейронами, чувствительными к гормонам репродуктивной системы, существует перекрывание и тесная взаимосвязь. В ходе микроскопических исследований срезов тканей гипоталамуса крысы было обнаружено, что около 30 % термочувствительных нейронов способны возбуждаться под действием тестостерона или эстрогена. Учитывая то, что термочувствительные нейроны повышают теплоотдачу, можно объяснить, почему в экспериментах на животных иногда обнаруживается взаимосвязь между применением тестостерона или эстрогена и пониженной температурой тела (Silva, Boulant, 1986). Взаимодействие между термочувствительными и гормончувствительными нейронами переднего гипоталамуса можно также продемонстрировать на примере менструального цикла у женщин. Посередине менструального цикла, как раз перед овуляцией, у некоторых женщин наблюдается непродолжительное снижение температуры тела, совпадающее по времени с максимальным уровнем эстрогена (Stephenson, Kolka, 1999). После этого часто происходит быстрое повышение температуры, сохраняющееся на протяжении последней половины цикла. Эта фаза цикла сопровождается также повышением уровня прогестерона (Kolka, Stephenson, 1997). Как отмечалось выше, при исследовании срезов гипоталамуса крысы некоторые термочувствительные нейроны переднего гипофиза возбуждаются под влиянием эстрогена. Если термочувствительные нейроны способствуют увеличению теплоотдачи, то это может объяснить короткое снижение температуры тела в середине цикла во время повышения уровня эстрогена. Более того, в аналогичных экспериментах (Boulant, неопубликованные данные) в переднем гипоталамусе были обнаружены термочувствительные нейроны, которые ингибируются прогестероном, что может объяснить устойчивое повышение температуры тела на протяжении второй половины менструального цикла.

Читайте также

• Тренировки и адаптация в условиях гор
• Тренировки в холодное время
• Тренировки в период полового созревания
• Тепловые и холодовые повреждения
• Тепловой баланс организма: термогенез, теплоотдача

Литература

• Adams, W.C, Fox, R.H., Fry, A.J. & MacDonald, I.C. (1975) Thermoregulation during marathon running in cool, moderate and hot environments. Journal of Applied Physiology 38, 1030-1037. Aldercreutz, H., Kuoppasalmi, K., *Kosunen, K., Pakarinen, A. & Karonen, S.L. (1976) Plasma cortisol, growth hormone and prolactin levels during exposure to intense heat. IRCS Medical Science: Endocrine System, Environmental Biology and Medicine 4, 546. *Appenzeller, O., Khogali, М., Carr, D.B. et ah (1986) Makkah hajj: heat stroke and endocrine responses. Annals of Sports Medicine 3, 30-32.
• Armstrong, L.E. & Anderson, J.M. (2003) Heat exhaustion, exercise-associated collapse, and heat syncope. In: Exertional Heat Illnesses (Armstrong, L.E., ed.). Human Kinetics, Champaign, IL: 57-90. Armstrong, L.E. & Maresh, CM. (1991) The induction and decay of heat acclimatization in trained athletes. Sports Medicine 12, 302-312.
• Armstrong, L.E. & Maresh, CM. (1998) Effects of training, environment, and host factors on the sweating response to exercise. International Journal of Sports Medicine 19, S103-S105.
• Armstrong, L.E. & Pandolf, K.B. (1988) Physical training, cardiorespiratory physical fitness and exercise-heat tolerance. In: Human Performance Physiology and Environmental Medicine at Terrestrial Extremes (Pandolf, K.B., Sawka, M.N. & Gonzalez, R.R., eds.). Benchmark Press, Indianapolis, IN: 199-226. Armstrong, L.E. & Stoppani, J. (2002) Central nervous system control of heat acclimation adaptations: an emerging paradigm. Reviews in the Neurosciences 13, 271-285.
• Armstrong, L.E. & VanHeest, J.L. (2002) The unknown mechanism of the overtraining syndrome. Sports Medicine (New Zealand) 32, 185-209.
• Armstrong, L.E., Hubbard, R.W., Jones, B.H. & Daniels, J.T. (1986) Preparing Alberto Salazar for the heat of the 1984 Olympic marathon. Physician and Sports Medicine 14, 73-81.
• Armstrong, L.E., Hubbard, R.W., DeLuca, J.P. & Christensen, E.L. (1987) Heat acclimatization during summer running in the northeastern United States. Medicine and Science in Sports and Exercise 19, 131-136.
• Armstrong, L.E., Hubbard, R.W., Szlyk, P.C, Sils, I.V. & Kraemer, W.J. (1988) Heat intolerance, heat exhaustion monitored: a case report. Aviation Space Environmental Medicine 59, 262-266.
• Armstrong, L.E., Francesconi, R.P., Kraemer, W.J. et al. (1989) Plasma cortisol, renin, and aldosterone during an intense heat acclimation program. International Journal of Sports Medicine 10(1), 38-42.
• Armstrong, L.E., Maresh, CM., Gabaree, CV. et al (1997) Thermal and circulatory responses during exercise: effects of hypohydration, dehydration, and water intake. Journal of Applied Physiology 82, 2028-2035.
• Baumann, G. (1999) Growth hormone heterogeneity in human pituitary and plasma. Hormone Research 51 (suppl. 1), 2-6.
• Bemardes, R.P. & Radomski, M.W. (1998) Growth hormone responses to continuous and intermittent exercise in females under oral contraceptive therapy. European Journal of Applied Physiology 79(1), 24-29.
• Blatteis, CM. (1998) Fever. In: Physiology and Pathophysiology of Temperature Regulation (Blatteis, CM., ed.). World Scientific, River Edge, NJ: 178-205.
• Boisvert, P., Brisson, G.R. & Peronnet, F. (1993) Effect of plasma prolactin on sweat rate and sweat composition during exercise in man. American Journal of Physiology 264, F816-F820.
• Borer. К.Т. (2003) Exercise as an emergency and a stressor. In: Exercise Endocrinology. Human Kinetics, Champaign. IL: 77-95.
• Boulant, J.A. (1996) Hypothalamic neurons controlling body temperature. In: Handbook of Physiology: Section 4. Environmental Physiology (Blatteis, CM. & Fregly, M.J., eds.). Oxford University Press, New York: 105-126.
• Boulant, J.A. & Hardy, J.D. (1974) The effect of spinal and skin temperatures on the firing rate and local thermosensitivity of preoptic neurons. Journal of Physiology 216, 1371-1374.
• Brenner, I.K.M., Zamecnik. J., Shek, P.N. & Shephard. R.J. (1997) The impact of heat exposure and repeated exercise on circulating stress hormones. European Journal of Applied Physiology 76, 445-454.
• Brezenoff, H.E. & Lomax, P. (1970) Temperature changes following microinjection of histamine into the thermoregulatory centers of the rat. Experientia 26, 51-52.
• Casa, D.J. & Armstrong, L.E. (2003) Exertional heatstroke: a medical emergency. In: Exertional Heat Illnesses (Armstrong, L.E., ed.). Human Kinetics, Champaign, IL: 29-56.
• Castellani, J.W., Maresh, CM., Armstrong, L.E. et al. (1997) Intravenous vs. oral rehydration: effects on subsequent exercise-heat stress. Journal of Applied Physiology 82(3), 799-806.
• Chen, X.-M., Hosono, Т., Yoda, Т., Fukuda, Y. & Kanosue, K. (1998) Efferent projection from the preoptic area for the control of non-shivering thermogenesis in rats. Journal of Physiology 512, 883-892.
• Chen, Z.f Yuhanna, I.S., Galcheva-Gargova, Z. et al. (1999) Estrogen receptor a mediates the nongenomic activation of endothelial nitric oxide synthase by estrogen. Journal of Clinical Investigation 103(3), 401-406.
• Christman, J.V. & Gisolfi, C.V. (1980) Effects of repeated heat exposure on hypothalamic sensitivity to norepinephrine. Journal of Applied-Physiology 49(6), 942-945.
• Christman, J.V. & Gisolfi, C.V. (1985) Heat acclimation: role of norepinephrine in the anterior hypothalamus. Journal of Applied Physiology 58(6), 1923-1928.
• Clark, W.G. (1979) Changes in body temperature after administration of amino acids, peptides, dopamine, neuroleptics and related agents. Neuroscience and Biobehavioral Reviews 3, 179-231.
• Clark, W.G. & Fregly, M.J. (1996) Evidence for roles of brain peptides in thermoregulation. In: Handbook of Physiology: Section 4, Environmental Physiology, vol. 1 (Blatteis, CM. & Fregly, M.J., eds.). Oxford University Press, New York: 139-153.
• Clark, W.G. & Upton, J.M. (1986) Changes in body temperature after administration of adrenergic and serotonergic agents and related drugs including antidepressants: II. Neuroscience and Biobehavioral Reviews 10, 153-220.
• Davis, S.N., Galassetti, P., Wasserman, D.H. & Tate, D. (2000) Effects of gender on neuroendocrine and metabolic counterregulato-ry responses to exercise in normal man. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 85, 224-230.
• DeSouza, E.B. & Appel, N.M. (1991) Distribution of brain and pituitary receptors involved in mediating stress responses. In: Stress-Neurobiology and Neuroendocrinology (Brown, M.R., Koob, G.F. & Rivier, C, eds.). Marcel Dekker, New York: 91-117.
• Eguchi, N., Minami, Т., Shirafuji, N. et al. (1999) Lack of tactile pain (allodynia) in lipocalin-type prostaglandin D synthase-deficient mice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 96, 726-730.
• Feldberg, W. & Myers, R.D. (1963) A new concept of temperature regulation by amines in the hypothalamus. Nature (London) 200, 13-25.
• Feldberg, W. & Myers, R.D. (1964) Effects on temperature of amines injected into the cerebral ventricles. A new concept of temperature regulation. Journal of Physiology (London) 173, 226-237.
• Follenius, М., Brandenberger, G., Simeoni, M. & Reinhardt, B. (1979) Plasma aldosterone, prolactin, ACTH: relationships in man during heat exposure. Hormone and Metabolic Research 11, 180-181.
• Francesconi, R.P., Sawka, M.N. & Pandolf, K.B. (1984) Hypohydration and acclimation: effects on hormone responses to

exercise /heat stress. Aviation Space and Environmental Medicime 5S, 365-369

• Galbo. H. (1986) Autonomic neuroendocrine responses to exercise. Scandinavian Journal of Sports Science 8, 3-17
• Gibbins. I.L. & Morris. J.L. (2000) Pathway specific expression of neuropeptides and autonomic control of the vasculature. Regulatory Peptides 93(1-3). 93-107.
• Giustina, A. & Veldhuis, J.D. (1998) Pathophysiology of the neuroregulation of growth hormone secretion in experimental animals and the human. Endocrine Reviews 19(6). 717-797.
• Gordon. CJ. (1993) Temperature Regulation in Laboratory Rodents. Cambridge University Press. New York: 180-190.
• Guyton, A.C. & Hall, J.E. (1996) Textbook of Medical Physiology. 9th edn. W.B. Saunders Co., Philadelphia: 769-777.
• Hammel, H.T. (1965) Neurons and temperature regulation. In: Physiological Controls and Regulations (Yamamoto, W.S. & Brobeck, J.R., eds.). W.B. Saunders Co., Philadelphia: 71-97.
• Hannuksela, M.L. & Samer, E. (2001) Benefits and risks of sauna bathing. American Journal of Medicine 110(2), 118-126.
• Hansen, A.P. & Weeke, J. (1974) Fasting serum growth hormone levels and growth hormone responses to exercise during normal menstrual cycles and cycles of oral contraceptives. Scandinavian Journal of Clinical Laboratory Investigations 34(3), 199-205.
• Hartung, G.H., Myhre, L.G., Tucker, D M. & Burns, J.W. (1987) Hormone and energy substrate changes during prolonged exercise in the heat. Aviation Space Environmental Medicine 58, 24-28.
• Hasan, J., Karvonen, M.J. & Pilronen, P. (1966) Special review. Part I. Physiological effects of extreme heat as studied in the Finnish 'sauna' bath. American Journal of Physical Medicine 45(6), 296-314.
• Hjortskov, J.A., Jepsen, L.T., Nielsen, B. et al. (1995) Growth hormone deficiency and hyperthermia during exercise: a controlled study of 16 GH-deficient patients. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 80(11), 3335-3340.
• Hoffman, J.R., Maresh, CM., Armstrong, L.E. et al. (1994) Effects of hydration state on plasma testosterone, cortisol and catecholamine concentrations before and during mild exercise at elevated temperature. European Journal of Applied Physiology 69. 294-300.
• Hoffman, J.R., Falk, B., Radom-Isaac, S. et al. (1997) The effect of environmental temperature on testosterone and cortisol responses to high intensity, intermittent exercise in humans. European Journal of Applied Physiology 75, 83-87.
• Horowitz, M. (1998) Do cellular heat acclimation responses modulate central thermoregulatory activity? News in Physiological Sciences 13, 218-225.
• Horowitz, M. (2003) Matching the heart to heat-induced circulatory load: heat-acclimatory responses. News in Physiological Sciences 18, 215-221.
• Horowitz, M. & Gival, N. (1989) Heat acclimation and heat stress: cardiac output distribution, plasma volume expansion and the involvement of the adrenergic pathway. In: Thermoregulatory Research and Clinical Applications (Lomax, P. & Schonbaum, E., eds.). Karger, Basel, Switzerland: 204-207.
• Horton, R.W., LeFeuvre, R.A., Rothwell, N.J. & Stock, M.J. (1988) Opposing effects of activation of central GABAA and GAB A В receptors on brown fat thermogenesis in the rat. Neuropharmacology 27, 363-366.
• Horton, T.J., Pagliasotti, M.J., Hobbs, K. & Hill, J.O. (1998) Fuel metabolism in men and women during and after long-duration exercise. Journal of Applied Physiology 85(5), 1823-1832.
• Hussi, E., Sonck, Т., Poso, H. et al. (1977) Plasma catecholamines in Finnish sauna. Annals of Clinical Research 9, 301-304.
• Jackson, H.C. & Nutt, D.J. (1991) Inhibition of baclofen-induced hypothermia in mice by the novel G ABAB antagonist CGP 35348. Neuropharmacology 30, 535-538.
• Jessen, С (1996) Interaction of body temperatures in control of thermoregulatory effector mechanisms. In: Handbook of Physiology: Section 4, Environmental Physiology, vol. 1 (Blatteis, CM. & Fregly, M.J., eds.). Oxford University Press, New York: 127-138.