| Текущая версия |
Ваш текст |
| Строка 1: |
Строка 1: |
| − | == Тепловой баланс == | + | {{Эндокринология}} |
| − | | + | == Тепловой баланс организма человека: соотношение термогенеза и теплоотдачи == |
| − | Температура тела человека остается постоянной вне зависимости от изменений температуры окружающей среды. Такая гомеотермия относится только к температуре внутри организма (37 °С). Конечности и кожа (поверхностный слой, покровы) подвержены пойкилотермии, т. е. их температура до некоторой степени зависит от температуры окружающей среды. Для поддержания постоянной температуры организм должен суммарно производить и поглощать такое количество тепла, которое им теряется этот процесс называется терморегуляцией.
| |
| − | | |
| − | === Выработка тепла (термогенез) ===
| |
| − | [[Image:Naglydnay_fiziologiya219.jpg|250px|thumb|right|А. Массовая доля отдельных органов в организме и их вклад в термопродукцию]]
| |
| − | Количество производимого тепла определяется энергией метаболизма . В покое примерно 56% общей продукции тепла осуществляется внутренними органами и около 18% - мышцами и кожей (рис. А2, вверху). При физических нагрузках термогенез увеличивается в несколько раз. Количество тепла, производимое при мышечной работе, может увеличиваться и составить 90% общего количества тепла, вырабатываемого организмом (А2, внизу). Для сохранения тепла организму может потребоваться совершение дополнительных мышечных сокращений, произвольных (движение конечностей) и непроизвольных (дрожь). У новорожденных имеется особая ткань - так называемый бурый жир, где термогенез не сопровождается дрожью (недрожательный термогенез). Холод стимулирует рефлекторный путь, приводящий к высвобождению [[норадреналин]]а (β3-[[Адренергические рецепторы и синапсы|адренергические рецепторы]]) в жировых тканях, которые, в свою очередь, стимулируют: (1) [[липолиз]]; (2) выделение липопротеин-липазы (ЛПЛ) и термогенина. ЛПЛ увеличивает обеспечение свободными жирными кислотами. Термогенин локализован во внутренней мембране митохондрий и представляет собой разобщающий белок, функционирующий как Н+-унипортер. Он уменьшает градиент [Н+] на внутренней мембране митохондрий, таким образом разобщая дыхательную цепь синтеза АТФ и производя тепло.
| |
| − | | |
| − | Тепло, производимое в организме, поглощается кровотоком и проводится к поверхности тела. Чтобы сделать возможным такой перенос тепла внутри организма, температура поверхности тела должна быть ниже по сравнению с температурой внутри организма. Снабжение кровью поверхности кожи - главный механизм переноса тепла к коже.
| |
| − | [[Image:Naglydnay_fiziologiya220.jpg|250px|thumb|right|Б. Механизмы потери тепла]]
| |
| − | Потери тепла обусловлены физическими процессами - излучением, теплопроводностью, конвекцией и испарением (рис. Б).
| |
| − | | |
| − | *'''Излучение''' (рис. Б1, В). Количество тепла, теряемого с поверхности кожи, в основном определяется температурой излучателя (зависит от его абсолютной температуры в четвертой степени). Тепло от поверхности тела распространяется на объекты или субъекты (к другим людям в том числе), если они холоднее, чем кожа, и от объектов (Солнце) к поверхности кожи, если объекты теплее, чем кожа. Если излучающие объекты отсутствуют (ночное небо), тепло излучается с поверхности кожи в окружающее пространство. Распространение тепла не требует специальных переносчиков и слабо зависит от температуры воздуха (воздух плохо проводит тепло). Следовательно, тело будет отдавать тепло расположенной вблизи холодной стене (несмотря на наличие теплого воздуха между стеной и кожей) и поглощать излучение Солнца или инфракрасного излучателя в безвоздушном пространстве или в окружении холодного воздуха соответственно.
| |
| − | [[Image:Naglydnay_fiziologiya221.jpg|250px|thumb|right|В. Теплопродукция при разной температуре окружающей среды (без одежды, в покое)]]
| |
| − | *'''Теплопроводность и конвекция''' (Б2, В) - это механизм передачи тепла от кожи более холодному воздуху или объекту (например, при сидении на камне), находящемуся в контакте с телом (свойство теплопроводности). Количество тепла, теряемого в воздух посредством теплопроводности, многократно возрастает, если нагревающийся воздух удаляется от источника тепла (тела) посредством конвекции - естественной (нагретый воздух поднимается вверх) или форсированной (ветер).
| |
| − | | |
| − | *'''Испарение''' (БЗ, В). Первые два механизма сами по себе не способны поддерживать адекватный тепловой гомеостаз при высокой температуре окружающей среды или при интенсивной физической активности. Испарение - это тот способ, при помощи которого организм справляется с дополнительным теплом. Вода, теряемая путем испарения, достигает кожи путем диффузии (неощущаемая потеря воды) и активируемых нейронами потовых желез (БЗ). Организм теряет около 2428 кДж (580 ккал) при испарении воды, при этом кожа охлаждается. При температуре окружающей среды 36 °С и выше потеря тепла происходит только путем испарения (В, справа). Даже при высокой температуре окружающей среды организм поглощает тепло (от солнечных лучей) по механизму теплопроводности/конвекции. Для того чтобы справиться с этим, тело должно терять повышенное количество тепла, испаряя воду со своей поверхности. Чтобы произошло испарение, окружающий воздух должен быть сравнительно сухим. Влажный воздух замедляет испарение. При очень высокой влажности воздуха (например, в тропических лесах) человек, как правило, не сможет переносить температуру выше 33 °С даже в состоянии покоя.
| |
| − | | |
| − | == Терморегуляция ==
| |
| − | [[Image:Naglydnay_fiziologiya222.jpg|250px|thumb|right|А. Температурные зоны тела]]
| |
| − | Благодаря терморегуляции температура внутри организма поддерживается постоянной (« 37 °С), несмотря на флуктуации в поглощении, продукции и потере тепла. Температура центральных зон организма подвержена циркадным ритмам. Она изменяется в течение суток примерно на 0,6 °С и является самой низкой в 3 часа утра и самой высокой в 6 часов вечера. Изменения температуры тела контролируются внутренними биологическими часами. Значительные отклонения от заданной температуры тела происходят во время менструального цикла и при лихорадке и жаре.
| |
| − | [[Image:Naglydnay_fiziologiya223.jpg|250px|thumb|right|Б. Артериовенозный теплообмен]]
| |
| − | Контролирующие центры температуры тела и центральные терморецепторы расположены в гипоталамусе. Дополнительные терморецепторы расположены в спинном мозге и коже. Контролирующий центр сравнивает реальную внутреннюю температуру тела с заданной величиной и инициирует меры противодействия отклонениям (Г).
| |
| − | [[Image:Naglydnay_fiziologiya224.jpg|250px|thumb|right|В. Температура окружающей среды и контроль температуры]]
| |
| − | Когда внутренняя температура тела превышает заданную величину (например, во время спортивных занятий), скорость переноса тепла внутри организмаувеличивается путем расширения кровеносных сосудов кожи, кроме того, открыты артериовенозные анастомозы на периферии (особенно в пальцах). При усилении кровотока достигается не только более высокая теплоотдача, но также ухудшаются условия для противоточного механизма теплообмена между артериями и соответствующими венами (Б). В добавление к этому, венозный возврат в конечностях перенаправляется из глубоких вен в поверхностные вены. Потоотделение также возрастает. Испаряющийся пот охлаждает кожу, создавая таким образом температурный градиент на поверхности кожи, необходимый для притока внутреннего тепла. Центральные тепловые рецепторы генерируют сигналы, активирующие потовые железы. (В этом случае терморецепторы кожи не определяют тепла, поскольку их окружение холоднее, чем температура внутри тела.) Эфферентные нервные волокна, направленные к потовым железам, представляют собой холинергические волокна симпатической нервной системы (Г).
| |
| − | [[Image:Naglydnay_fiziologiya225.jpg|250px|thumb|right|Г. Факторы нервной системы, действующие на терморегуляцию]]
| |
| − | Акклиматизация к высокой температуре окружающей среды (например, в тропиках) происходит медленно и нередко занимает годы. Обычно при этом уровень секреции пота возрастает, содержание соли в поте снижается, а жажда и потребление воды - увеличиваются.
| |
| − | | |
| − | Когда температура внутри тела падает ниже заданной величины, тело контролирует потерю тепла путем сужения поверхностных кровеносных сосудов(А, слева) и увеличивает теплопродукцию путем генерации произвольной и непроизвольной [дрожь) мышечной активности (Г). Несмотря на то что младенцы быстро мерзнут из-за большой величины отношения поверхность тела/объем, бурый жир позволяет им производить дополнительное тепло [бездрожательный термогене). После воздействия низких внешних температур эти три механизма активируются холодовыми рецепторами кожи еще до того, как падает температура внутри тела.
| |
| − | | |
| − | Интервал внешних температур между порогом потоотделения и дрожи называется термонейтральной зоной. При проведении с почти раздетыми людьми установлено, что это соответствует 27-32 °С. В этом температурном интервале человеку с целью обеспечения теплорегуляции достаточно изменить только скорость кровотока у поверхности кожи. Узость этой зоны показывает терморегуляторную важность поведения: одежда, поиск тени, отопление и охлаждение жилища и т. д. Поведенческая адаптация является основным фактором выживания при экстремальных внешних температурах (В).
| |
| | | | |
| − | Термонейтральная зона субъективно воспринимается как зона комфорта. 95% людей, одетых в обычную офисную одежду и занятых обычной офисной деятельностью, чувствуют себя комфортно в следующих условиях (для помещения): температура окружающей среды (стен) =23 °С, скорость ветра <0,1 м/с, относительная влажность 50%. В обычных условиях в покое раздетый человек чувствует себя комфортно при температуре 28 °С; в воде примерно при температуре от 31 до 36 °С, в зависимости от толщины подкожного жира (теплоизоляция).
| |
| − |
| |
| − | '''Лихорадка (жар)'''. Экзогенные (например, бактерии) и эндогенные пирогены (различные интерлейкины и другие цитокины макрофагов) могут вызывать повышение температуры по сравнению с нормой. Этот процесс запускается простагландином ПГ-Е2 в гипоталамусе. В начале болезни поверхностная температура тела (еще вблизи нормы) не слишком высокая. Это приводит к дрожи, а поверхностная температура повышается. При спаде лихорадки, т. е. когда температура возвращается к норме, внутри тела она еще слишком высокая по сравнению с нормой, что приводит к расширению сосудов и потоотделению, в результате поверхностная температура тела опять снижается.
| |
| − |
| |
| − | == Тепловой баланс организма человека: соотношение термогенеза и теплоотдачи ==
| |
| − | {{Эндокринология}}
| |
| | Для поддержания внутренней температуры тела на уровне примерно 37 “С во время пробуждения и в часы сна организму человека приходится постоянно приспосабливаться к изменениям температуры воздуха, влажности, перемещениям воздуха, солнечному теплу, атмосферному давлению и термоизолирующим свойствам одежды. Кроме того, при переваривании и усваивании пищи примерно 80 % всей энергии пищи преобразуется в тепло. В случае интенсивных физических упражнений происходит значительное возрастание уровня использования энергии по сравнению с состоянием покоя. Например, энергетические затраты профессионального бегуна на марафонские дистанции (масса тела 66,9 кг, рост 185 см), потребовавшиеся для преодоления дистанции на Играх XXIII Олимпиады 1984 г. в Лос-Анджелесе за 2,2 ч со скоростью 314 ммин"1 составили 5862 кДж (1400 ккал) или 97,6 кДж-мин"1 (23,3 ккал мин-1) (Armstrong et al., 1986). Это примерно в 8—12 раз больше по сравнению с энерготратами в состоянии покоя, которые равны 8,3—12,6 кДж-мин"1 (2—3 •скал-мин"1). При таком повышении уровня энергетического обмена возникает потребность в отведении значительных количеств тепла, поскольку в ином случае развивается сильная гипертермия (т. е. повышение температуры тела выше 39—40 "С), и вследствие теплового удара, обусловленного физической нагрузкой, может произойти повреждение тканей и даже наступить смерть. В действительности этому спортсмену за время своей спортивной карьеры дважды пришлось пережить такое состояние. | | Для поддержания внутренней температуры тела на уровне примерно 37 “С во время пробуждения и в часы сна организму человека приходится постоянно приспосабливаться к изменениям температуры воздуха, влажности, перемещениям воздуха, солнечному теплу, атмосферному давлению и термоизолирующим свойствам одежды. Кроме того, при переваривании и усваивании пищи примерно 80 % всей энергии пищи преобразуется в тепло. В случае интенсивных физических упражнений происходит значительное возрастание уровня использования энергии по сравнению с состоянием покоя. Например, энергетические затраты профессионального бегуна на марафонские дистанции (масса тела 66,9 кг, рост 185 см), потребовавшиеся для преодоления дистанции на Играх XXIII Олимпиады 1984 г. в Лос-Анджелесе за 2,2 ч со скоростью 314 ммин"1 составили 5862 кДж (1400 ккал) или 97,6 кДж-мин"1 (23,3 ккал мин-1) (Armstrong et al., 1986). Это примерно в 8—12 раз больше по сравнению с энерготратами в состоянии покоя, которые равны 8,3—12,6 кДж-мин"1 (2—3 •скал-мин"1). При таком повышении уровня энергетического обмена возникает потребность в отведении значительных количеств тепла, поскольку в ином случае развивается сильная гипертермия (т. е. повышение температуры тела выше 39—40 "С), и вследствие теплового удара, обусловленного физической нагрузкой, может произойти повреждение тканей и даже наступить смерть. В действительности этому спортсмену за время своей спортивной карьеры дважды пришлось пережить такое состояние. |
| | | | |
| Строка 87: |
Строка 52: |
| | *[[Тренировки в холодное время]] | | *[[Тренировки в холодное время]] |
| | *[[Тренировки в период полового созревания]] | | *[[Тренировки в период полового созревания]] |
| − | *[[Тепловые и холодовые повреждения ]]
| |
| − | *[[Тренировка и соревнования в условиях высоких и низких температур]]
| |
| | | | |
| | == Литература == | | == Литература == |
