Регуляция температуры тела

Регуляция артериального давления

Регуляция кислотно-основного равновесия.

Почки участвуют наряду с легкими в регуляции рН. В норме рН крови составляет 7,36 и поддерживается постоянной концентрацией ионов Н⁺. Почки являются физиологическим регулятором постоянства рН. Эпителий почечных канальцев секретирует ион Н⁺ и обменивает его на ион Na⁺. При этом достигаются 2 цели: кровь освобождается от избытка кислых ионов, а натрий возвращается в кровь и вместе с анионом НСО^-₃ восстанавливает щелочной резерв крови (в кровь возвращается бикарбонат натрия NaНСО₃ - составная часть бикарбонатного буфера).

Почка участвует в регуляции системного артериального давления за счет следующих двух механизмов:

· За счет изменения количества выводимой жидкости, что приводит к изменению ОЦК, от которого зависит АД.

· За счет выделения ренина и включения ренин-ангиотензиновой системы, которая с одной стороны является механизмом саморегуляции почечного кровотока и фильтрации, а с другой – регулирует тонус сосудов и АД.

Температура среды, непосредственно окружающей животное, оказывает большое влияние на его физиологическую актив­ность. На Земле температура колеблется от —50° во время арк­тической зимы до + 60°С летом в некоторых пустынях. Однако температурный диапазон, в котором способны функционировать живые клетки, составляет всего около 50°.

Живые клетки замерзают при нескольких градусах ниже 0°С. Само по себе замерзание не всегда является роковым для живых тканей; ученые получали ткани, которые при заморажи­вании сохраняли на некоторое время свою жизнеспособность. Однако обычно при замерзании тканей образующиеся кристал­лы льда разрушают тонкие клеточные структуры. При темпера­турах выше 45°С происходит денатурация белков. Поскольку белки ответственны фактически за все регуляторные функции животных, их структурная и функциональная сохранность жиз­ненно необходима для нормального функционирования организ­ма. Температура сильно влияет на метаболизм живой ткани, так как скорость биохимических реакций зависит от темпера­туры окружающей среды и обычно возрастает в два-три раза на каждые 10° повышения температуры.

В животном мире существуют несколько основных способов реагирования на внешнюю температуру. У пойкилотермных жи­вотных, к которым относится большинство беспозвоночных и низших позвоночных, температура тела зависит от окружающей температуры. Альтернативой такой зависимости служит терморегуляция. В этом случае температура внутренних областей тела поддерживается на постоянном уровне незави­симо от температуры окружающей среды. Терморегуляция при­суща птицам и млекопитающим, в том числе человеку, которых называют гомойотермными. Терморегуляция позволяет живот­ным поддерживать температуру тела, которая обес­печивает оптимальную активность ферментов.

В теле гомойотермных животных и человека принято различать «ядро», температура которого сохраняется достаточно постоянной, и «оболочку», температура которой существенно колеблется в зависимости от температуры внешней среды

Мозг, внутренние органы грудной клетки, брюшной и тазовой полостей составляют «ядро» тела. Кожа, подкожная клетчатка, поверхностные мышцы являются его «оболочкой» (рис.8.9.).

Температура не одинакова во всем теле, и распределение внутренней температуры является сложной функцией теплопро­дукции в разных тканях, переноса тепла в результате циркуляции крови и локальных температурных градиентов. Если не считать условий напряженной мышечной работы, большая часть метаболической теплопродукции происходит во внутрен­них органах, а также в мозгу. Теп­ло, образованное в глубоких областях тела, или внутреннее тепло, должно перейти к поверхности тела. Температура на периферии определяется теплом, перенесенным из глубоких областей тела, и температурой воздуха. Следовательно, можно считать, что тело обладает внутренней, относительно постоян­ной температурой и изолирующим слоем, оболочкой, весьма изменчивой в зависимости от энергетического баланса организма.

Тепловой гомеостаз рассматривается лишь по отношению к «ядру» тела. Фактором, обеспечивающим непрерывное течение метаболизма в разных органах и тканях, является определенная температура крови (37°С). Такая температура поддерживается специализированными физиологическими механизмами саморегуляции, которые исключают резкие колебания ее в охлаждающей и согревающей среде и тем самым определяют условия клеточного ферментативного расщепления и синтеза органических веществ. Постоянство температуры тела у человека может сохраняться лишь при условии равенства теплообразования и теплопотери всего организма. Это достигается с помощью физиологических механизмов терморегуляции. Терморегуляция проявляется в форме взаимосочетания процессов теплообразования и теплоотдачи, регулируемых нейроэндокринными механизмами. Терморегуляцию принято разделять на химическую и физическую.

. Рис.8.9. Колебания температуры и соотношение масс тканей «ядра» (светлые участки) и «оболочки» (темные участки) организма в зависимости от температуры внешней среды).

Температура крови внутренних органов и поперечнополосатых мышц воспринимается температурными рецепторами сосудов или непосредственно клетками гипоталамической области. Клетки переднего отдела гипоталамуса, воспринимающие повышение температуры крови, образуют центр теплоотдачи; клетки заднего отдела гипоталамуса, воспринимающие снижение температуры крови,— центр теплопродукции.

Кожная температурная чувствительность обеспечивается температурными рецепторами, расположенными непосредственно в коже, а также в кожных и подкожных сосудах. Температурные рецепторы залегают на глубине 2 мм от поверхности кожи, возбуждаются теплом или холодом. Температурные рецепторы распределены по всей поверхности тела и в глубоких областях. Они встречаются во внутренних органах, гипоталамусе, ретикулярной формации, в преоптической области ствола мозга и спинном мозге. Они найдены в дыха­тельных путях, продолговатом мозге, в двигательной коре, и весьма вероятно, что после дальнейших исследований такие ре­цепторы будут обнаружены и в других местах.

Кожные терморецепторы бывают двух типов — холодовые и тепловые. Различия холодовых и тепловых рецепторов заключаются в специфических особенностях их мембран.

Оба типа особенно чувствительны к степени изме­нения температуры. Холодовые рецепторы резко снижают ча­стоту импульсации в ответ на повышение температуры и повы­шают частоту, когда температура падает. В тепловых рецепто­рах происходят обратные изменения. Если температура меняет­ся быстро, реакция рецепторов будет гораздо большей, чем в том случае, когда такое же изменение температуры происходит медленно.

Афферентная сигнализация от холодовых кожных температурных рецепторов усиливает тонус центра теплопродукции, тогда как возбуждение тепловых рецепторов активирует центр теплоотдачи,— происходит перераспределение тонуса центров терморегуляции. Первичное возбуждение гипоталамических центров терморегуляции определяет интенсивность процессов теплопродукции и теплоотдачи. Если эти процессы приблизительно одинаковы, температура крови поддерживается на уровне 37° С. При действии на организм пониженной температуры окружающей среды усиливаются процессы теплопродукции, наряду с этим угнетаются процессы теплоотдачи. Если на организм действует повышенная температура, активируются механизмы, способствующие отдаче тепла, тормозятся процессы теплопродукции.

Теплоотдача (физическая терморегуляция) осуществляется за счет физических процессов: теплопроведения, теплоизлучения и испарения. Эффективным органом теплоотдачи является кожа благодаря обилию в ней артериоловенулярных анастомозов, резко меняющих капиллярный кровоток, и большой общей секреторной поверхности потовых желез.

При испарении воды с какой-либо поверхности поверхность охлаждается вследствие затраты энергии на переход жидкости в пар, или газообразное состояние. Почти в любых условиях окружающей среды вода непрерывно испаряется с поверхности тела и составляет важный механизм теплоотдачи. Основные ме­ста испарения — это кожа и дыхательные пути. Объем потери воды зависит от внешних условий, особенно от температуры и влажности.

Если воздух насыщен водяными парами (100% относитель­ной влажности), испарения с поверхности кожи не происходит. Испарение приобретает чрезвычайно большое значение при высокой температуре воздуха, поскольку при температуре воз­духа, равной температуре, тела (или точнее — температуре ко­жи), ни один из обычных механизмов теплоотдачи: излучение, теплопроводность, конвекция — не функционирует.

У человека главным механизмом терморегуляции путем испарения служит потоотделение. Испарение выделяющегося пота способствует потере тепла. Часть тепла выделяется с выдыхаемым воздухом, мочой, калом. Потери тепла, обусловленные дыханием, составляют 10—13% от общей теплоотдачи организма.

Теплопродукция (химическая терморегуляция) происходит непрерывно в процессе обмена веществ и зависит от ряда факторов: индивидуальных особенностей организма (масса тела, рост, площадь поверхности тела, пол, возраст), температуры окружающей среды, интенсивности мышечной работы, характера питания, эмоционального состояния, кислородного обеспечения организма, степени ультрафиолетового облучения, интенсивности видимого света (в темноте уровень теплопродукции снижается). При понижении температуры окружающей среды обмен веществ увеличивается и тепла вырабатывается значительно больше. Наибольшее количество тепла образуется в органах с интенсивным обменом веществ: в печени и почках, эндокринных и пищеварительных железах, скелетной мускулатуре. Меньше тепла образуется в костях, хрящах и соединительной ткани. Прием пищи повышает интенсивность обменных процессов на 30% (иногда на 80%); наиболее выраженное специфическое динамическое действие оказывают белки, затем углеводы и жиры. Важным компонентом теплопродукции является термогенез, называемый сократительным. Он возникает при действии низких температур и заключается в повышении мышечного тонуса и появлении дрожи. Именно с терморегуляторным повышением тонуса мышц связано затруднение при выполнении точных движений на холоду. (Пальцы не гнутся при попытке расстегнуть пуговицы или писать конспект лекции в холодном зале). Дрожь представляет собой наиболее эффективный способ теплообразования, т.к. при ее развитии кпд сокращающихся мышц чрезвычайно низок и почти вся энергия сокращения преобразуется в тепло.

Нервная и гормональная регуляция физиологических реакций теплопродукции и теплоотдачи обеспечивается гипоталамическими центрами и железами внутренней секреции. При повышении активности симпатического отдела вегетативной нервной системы, что как правило, имеет место при действии холода, происходит сужение периферических кровеносных сосудов. Это ведет к уменьшению отдачи тепла с поверхности тела. Одновременно с этим снижается активность потовых желез, что приводит к уменьшению потери тепла путем испарения. За счет усиления процессов метаболизма при симпатической активации возрастает образование тепла. Адреналин, тироксин оказывают эффекты, подобные только что описанным, т.е. уменьшают теплоотдачу и усиливают теплопродукцию.

Внешнее звено саморегуляции постоянства температуры организма представлено механизмами поведения с целью избежать охлаждения или перегревания (изменение позы, регулирование микроклимата жилья и др.).

Дата добавления: 2014-12-27