2.4.4 Терморегуляция

Терморегуляторная система человека включает в себя сле­дующие основные звенья: 1 - терморецепторы (центральные гипоталамические и кожные периферические), 2 - нервные цен­тры (в первую очередь гипоталамический терморегуляторный) и 3 - исполнительные органы (сосудистые, потоотделительные, и метаболические). Последние, как видим, относятся и к другим системам организма.

Кожные терморецепторы представлены так называемы­ми тельцами Руффини (тепловые), расположенными под эпи­дермисом на глубине 300 мкм, колбами Крауза (холодовые), ле­жащими более поверхностно, и свободными нервными оконча­ниями. Плотность расположения рецепторов на поверхности те­ла различна. В частности, в коже лба и кисти на 1 кв.см имеет­ся около 7-8 холодовых и 0.5 - 0.6 тепловых рецепторов, на кончике носа — 13 и 1.0 соответственно. В коже грудной клетки соотношение тепловых и холодовых рецепторов иное - 9.0 : 0.3. Исследования и расчеты показывают, что вся кожная поверхность тела содержит около 250 тысяч холодовых и 30 тысяч тепловых рецепторов. При этом следует отметить, что сигнализация о состоянии терморецепторов передается с раз­личной скоростью. Холодовые рецепторы снабжены миелинизированными быстропроводящими волокнами (группа А), а тепловые — немиелинизированными медленнопроводящими (группа С). Частота импульсации тепловых рецепторов максимальна при кожной температуре 38 - 43°С, а холодовых между 15 и 34°С. Информация от рецепторов поступает в таламус, а оттуда - в гипоталамический терморегуляторный центр и передние отделы прецентральной извилины коры.

Центральные терморецепторы — это специализиро­ванные нейроны преоптической области гипоталамуса, чув­ствительные к изменению температуры омывающей их кро­ви на 0.05 - 0.1^оС. Информация от них также поступает в тер­морегуляторный центр гипоталамуса. Этот центр распреде­лен в гипоталамической области весьма широко и состоит из двух отделов — центра теплопродукции и центра теплоот­дачи. Нейроны первого расположены преимущественно в зад­нем гипоталамусе, а второго—в передних его отделах. Фун­кционально передний и задний отделы гипоталамуса, как из­вестно, находятся в реципрокных отношениях. Это касается и центров теплопродукции и теплоотдачи. Активность одно­го из них тормозит другой, сохраняя, таким образом, баланс продукции и потерь тепла. Последнее обеспечивается уже названными органами терморегуляторной системы.

Говоря о температуре тела, следует иметь в виду следу­ющее. Сердце, легкие, головной мозг, органы брюшной по­лости и глубокие мышцы туловища имеют близкую темпера­туру, существенно изменяющуюся в разных условиях жизне­деятельности. Они составляют так называемое температур­ное ядро тела. Кожа, поверхностные мышцы и жировая клет­чатка, температура которых может существенно различать­ся и мало зависит от внешних факторов, обозначаются как температурная оболочка тела.

При интенсивной мышечной работе теплопродукция мо­жет возрастать в 15 -20 раз в основном за счет усиления метаболизма в работающих мышцах. В начальный период работы (первые 15-30 минут) температура ядра тела весь­ма быстро повышается до 40 - 41°С. В последующие пери­оды физической работы, достигнутый уровень температу­ры ядра сохраняется (равновесное состояние) вплоть до ее окончания. Скорость достижения равновесного состо­яния находится в прямой зависимости от тяжести работы. Чем интенсивнее работа, тем быстрее нарастает темпе­ратура ядра тела. Интенсивность длительной мышечной работы является определяющим фактором, влияющим на температуру ядра тела.

Иные факторы определяют кожную температуру. В нача­ле интенсивной мышечной нагрузки средняя температура тела быстро падает и в дальнейшем остается на достигнутом уров­не. Стационарная средняя кожная температура, в отличие от температуры ядра, мало зависит от интенсивности работы и связана с температурой, влажностью и скоростью движения воздуха во внешней среде. На протяжении всего периода ра­боты средняя кожная температура остается ниже уровня по­коя на 1.5-2°С (рис. 3).

Достигается это включением исполнительных звеньев терморегуляторной системы, направленных на усиление теплоотдачи. Среди известных процессов теплоотдачи — проведения, конвенкции, радиации и испарения наибо­лее существенная роль принадлежит радиации и испаре­нию. На их долю приходится около 90 % всех теплопотерь тела, хотя в разных условиях внешней среды эти про­порции могут меняться. При температуре окружающего воздуха, близкой к температуре поверхности тела (око­ло 33°С) доля потери тепла за счет проведения, конвенк­ции и радиации приближается к нулю. Если же темпера­тура окружающей среды выше 33°С, то происходит накоп­ление тепла в теле за счет этих же физических факторов.

Рис.3

Потеря тепла через испарение связана с потоотделением. Выделяющейся пот испаряется за счет тепла, отбираемого непосредственно с поверхности тела, что приводит к снижению ее температуры. Так, для превращения в пар 1 л пота требует­ся 580 ккал. Напомним, что в состоянии покоя в комфортных условиях у человека выделяется 0.3 -1.0 л пота, а при тяже­лой физической нагрузке эта величина возрастает до 5 - 8 л. Превращение жидкости в пар обусловлено, кроме температу­ры, и влажностью среды, и скоростью смены воздуха над по­верхностью жидкости. Поэтому эффективность потоотделения, с точки зрения теплоотдачи тела, различна. В условиях тяже­лой физической работы в некомфортной среде с повышенной температурой, когда потоотделение весьма велико, а испаре­ние недостаточно, возможно перегревание организма. Это соп­ровождается увеличением температуры ядра тела, что наряду со снижением теплоотдачи может сопровождаться негативны­ми последствиями ("тепловой удар").

Как видим, механизмы терморегуляции тесно сопряжены с механизмами кровообращения, дыхания и водно-солевого об­мена. Центральным аппаратом этой регуляции являются гипоталамические структуры, где взаимодействуют соответствую­щие центры. Периферические же приборы, обеспечивающие, в конечном счете, адаптационные реакции для этих систем, во многом общие. Такой принцип регуляции важнейших гомеостатических параметров обеспечивает целостность, адаптив­ность и экономичность ответных реакций организма на изме­няющиеся условия жизнедеятельности.