Регуляция обмена веществ и механизмы теплорегуляции

36

Химическая и физическая теплорегуляция. Температура тела человека, обычно измеряемая в подмышечной впадине, мало из­меняется в течение суток, колеблясь в пределах 36—37° С (рис.80) Наименьшая суточная температура ночью в 2—4 ч, наибольшая —

18 20 22 24 2 Время суток, часы

 

Рис. 80. Суточные колебания температуры в прямой кишке взрослого человека

 

в 16—17 ч. Относительное постоянство температуры (изотермия) обеспечивает всем органам и тканям одно из важнейших условий жизни — независимость от колебаний температуры внешней среды. Эта независимость температуры тела от колебаний температуры внешней среды обусловлена балансом между теплопроизвод-ством — химической теплорегуляцией и теплоотдачей — физиче­ской теплорегуляцией.

Химическая теплорегуляция состоит в изменении интенсивно­сти окисления в организме белков, жиров и углеводов, которое сопровождается освобождением тепла (стр. 202). Интенсивность обмена белков, жиров и углеводов обусловлена главным образом уровнем функционирования органов и тканей. Но, кроме того, она зависит также от изменений температуры внешней среды, дей­ствующей на рецепторы кожи (рис. 81). При повышении темпера­туры внешней среды обмен веществ в организме рефлекторно сни­жается, что приводит к уменьшению теплообразования, а при по­нижении температуры внешней среды обмен веществ рефлекторно повышается — и теплообразование увеличивается.

 

Нижняя зона, повышения обмена.	Зона, безразличия	Зона, понижения обмена.	Верхняя зона.../ повышения од~мена / < / / /
\ \ \ \ ч \			/ / / / / / / /Уровень основного обмена, / 6 зоне безразличия
i j^	\	^ ____ У i	i i t

0° 5'

25° 30° 35° 40° 45° t

Рис. 81. Изменения обмена веществ у человека при различной температуре внешней среды

Регуляция обмена веществ и теплообразования, или химиче­ская теплорегуляция, производится нервным и нервно-гумораль­ным механизмами: а) рефлекторно — притоком центробежных им­пульсов к органам и тканям и б) посредством гормонов, которые поступают в кровь благодаря центробежным импульсам, приходя­щим из нервной системы в железы внутренней секреции. В регу­ляции обмена веществ особенно большое участие принимают гипо­физ, щитовидная железа, поджелудочная железа как орган внут­ренней секреции и надпочечники. Гормоны этих желез, поступая в кровь, вызывают значительные изменения белкового, жирового, углеводного, минерального и водного обмена. Изменение обмена веществ через кровь производят также медиаторы.

Увеличение уровня обмена веществ в органе, вызванное нерв­ной системой, повышает освобождение энергии и его работоспо­собность, а уменьшение уровня обмена веществ понижает осво­бождение энергии и его работоспособность. Это корригирующая, или трофическая, функция нервной системы.

Кроме того, существует условнорефлекторная регуляция об­мена веществ и температуры тела. Изменения обмена веществ и

8* 227

теплорегуляции у людей происходят при психических воздействиях и расстройствах психики и при гипнотических внушениях в усло­виях полного покоя и отсутствия мышечной работы.

Физическая теплорегуляция состоит в основном в изменениях кровоснабжения кожи, потоотделения и дыхания, которые повы­шают или понижают теплоотдачу. Изменение кровоснабжения кожи регулируется нервной системой путем безусловных и услов­ных рефлексов. Ведущая роль в регуляции кровоснабжения кожи принадлежит лобным долям больших полушарий, мозжечку и промежуточному мозгу, особенно гипоталамической области, где находятся высшие центры вегетативной нервной системы, которые по центробежным симпатическим и парасимпатическим нервам регулируют работу сердца и просвет кровеносных сосудов кожи. Нервная система регулирует также поступление в кровь гормонов, изменяющих кровоснабжение кожи, особенно гормонов гипофиза, щитовидной железы, надпочечников, поджелудочной железы и по­ловых желез. Потоотделение регулируется теми же вегетативными нервными центрами и гормонами (о регуляции дыхания см. стр. 164).

Повышение температуры тела сверх нормальной при наруше­нии теплорегуляции называется лихорадкой. Для лихорадки ха­рактерно увеличение обмена веществ в 1,5—2 раза, особенно окис­ления белков, дающего около 30% теплопроизводства. Лихорадка наступает в результате увеличения теплопроизводства или умень­шения теплоотдачи. При лихорадке нарушаются функции нерв­ной системы, что вызывает бред, потерю сознания, расстройства деятельности сердечно-сосудистой системы, дыхания и др.

Роль кожи в теплоотдаче. Кожа участвует в теплоотдаче по­средством: 1) теплоизлучения, или отдачи тепла окружающему воздуху, 2) теплопроведения, или непосредственной отдачи тепла тем предметам, которые соприкасаются с ней, и 3) испарением воды (пота) с поверхности кожи. В покое при средней темпера­туре 18—22° С 70—80% тепла отдается кожей в окружающую среду теплоизлучением и тешюпроведением, -а испарением воды в ней (потоотделением) и в легких — около 20%. Отдача тепла нагреванием выдыхаемого воздуха, мочой и калом ничтожна и со­ставляет только 1,5—3% общей теплоотдачи. В покое при низких температурах около 90% тепла отдается кожей путем теплоизлу­чения и теплопроведения.

Кожа — плохой проводник тепла. Ее теплопроводность зависит от содержания в ней воды и, следовательно, от притока крови. Теплопроводность воды, содержащейся в соединительнотканном слое кожи, выше теплопроводности составных элементов этого слоя, и при увеличении содержания в нем воды увеличивается. Влажная кожа проводит тепло лучше сухой, а кожа, богатая кровью, — лучше обескровленной. Наоборот, чем меньше воды в коже, тем ниже ее теплопроводность, тем выше ее теплоизоли­рующие свойства. Для уменьшения теплоотдачи и сохранения тепла большое значение имеет подкожный жировой слой, плохо

проводящий тепло. Чем больше жира в подкожной клетчатке, тем легче человек сохраняет температуру тела на холоде.

Температура кожи тем выше, чем больше протекает через нее крови. Приток крови к коже человека колеблется в очень широ­ких пределах (на 1 м² кожи в 1 мин): от 15 см³ при полном су­жении сосудов до 1200 см³ при полном расширении сосудов. Су­щественное значение имеет также скорость кровотока через кожу.

Изменения кровоснабжения кожи, приводят к изменениям теп­лоизлучения и теплопроведения. В покое эти изменения происхо­дят при отклонении от теплового равновесия, которое для чело­века в комнатном костюме наблюдается при температуре воздуха 22—24°С, а в трусах и майке — при 28°С и 56%-ной относитель­ной влажности. Теплоотдача теплоизлучением и теплопроведением зависит от разности температур кожи и внешней среды: чем выше температура кожи, тем больше теплоотдача. Если температура внешней среды повышается, артериолы и капилляры кожи расши­ряются, кожа краснеет, увеличивается количество протекающей через нее крови и повышается ее температура, что приводит к по­вышению теплоотдачи. Увеличение количества крови, протекающей через кожу, происходит за счет примешивания к циркулирующей депонированной крови. Но так как разница температуры кожи и внешней среды с повышением температуры кожи уменьшается, то абсолютная величина теплоотдачи при высоких температурах внешней среды меньше, чем при низких. При температуре воздуха 34—35оС теплоотдача теплоизлучением и теплопроведением пре­кращается и сохраняется только теплоотдача испарением пота. При высокой температуре воздуха повышенная его влажность уменьшает испарение пота, поэтому снижается теплоотдача и уве­личивается температура кожи. Наоборот, на холоде артериолы и капилляры кожи суживаются, кожа бледнеет, количество проте­кающей через нее крови уменьшается, температура кожи стано­вится ниже, разница температур кожи и внешней среды сглажи­вается и теплоотдача уменьшается. Повышенная влажность при низкой температуре воздуха благодаря повышению его теплопро­водности увеличивает теплоотдачу и снижает температуру кожи. Резкое снижение температуры кожи вызывает также ветер,- уве­личивающий теплоотдачу с ее поверхности.

Поверхность кожи имеет существенное значение в теплоотдаче излучением и проведением тепла. Гладкие мышечные волокна во­лосяных сумок при высокой температуре внешней среды расслаб­ляются, что сопровождается увеличением поверхности кожи и по­вышает теплоотдачу путем излучения и проведения тепла. Наобо­рот, на холоде мышечные волокна волосяных сумок сокращаются, что приводит к уменьшению поверхности кожи и снижает тепло­отдачу излучением и проведением. На холоде человек стремится уменьшить поверхность тела, приведя согнутые руки и ноги к ту­ловищу и пригибая к нему голову/При высокой температуре вследствие расправления туловища, разгибания рук и ног и их отведения от туловища поверхность кожи увеличивается.

Теплоотдача путем испарения пота. Особенно боль­шое значение для регуляции отдачи тепла имеет испарение воды с поверхности кожи. Оно происходит за счет проникновения воды из глубоких тканей на поверхность кожи, а главным образом — увеличения потоотделения. Испарением 1 дм³ воды с поверхности кожи или слизистых оболочек организм человека теряет 580 ккал. При средней температуре внешней среды взрослый человек теряет испарением воды с кожи 400—500 ккал в сутки. Кроме того, еже­суточно испаряется в легких 300—400 см³ воды, что приводит к по­тере 175—230 ккал. Если температура внешней среды высокая и температура воздуха достигает температуры тела, испарение воды с поверхности кожи и легких становится единственным путем теп­лоотдачи. Тогда в покое испаряется больше 100 см³ пота в час и его испарением теряется около 60 ккал в час. Потеря воды в процессе теплорегуляции в жарком климате может быть во много раз больше, чем все другие потери воды организмом чело­века. В исключительных случаях, когда температура воздуха 35° С и он предельно насыщен водяными парами, потоотделение может доходить в течение нескольких часов до 3,5 дм³ в час. В этих условиях испаряется только незначительная часть пота, а осталь­ная пропитывает одежду и льется на землю.

Испарение воды с поверхности кожи и легких зависит от отно­сительной влажности воздуха; оно прекращается в воздухе, насы­щенном водяными парами. Поэтому пребывание во влажном го­рячем воздухе переносится человеком с трудом, например, в бане. Человек чувствует себя плохо в сыром воздухе даже при сравни­тельно невысокой температуре в 30° С. Перегревание в воздухе, насыщенном водяными парами, особенно опасно. Наоборот, в су­хом воздухе сравнительно легко переносится значительно более высокая температура. Пот эмульгирует жиры кожи, поэтому пото­отделение обезжиривает кожу, что способствует потере тепла. Ин­тенсивность потоотделения зависит как от температуры кожи, так и от температуры тела. Потоотделение и содержание минеральных солей в поте отражает приспособление организма к новым усло­виям внешней среды. В первые 3—4 дня нахождения человека в условиях высокой температуры внешней среды значительно уве­личивается температура тела и кожи, что приводит к усиленному потоотделению. Через несколько дней в результате акклиматизации значительно снижается содержание солей в поте, что ускоряет его испарение.

Во время мышечной работы отдача тепла происходит испаре­нием, причем теплоотдача испарением пота увеличивается резко — до 90% всего отдаваемого тепла. Если производится работа сред­ней интенсивности (хождение на лыжах), потоотделение усили­вается даже при низкой температуре воздуха (0° С и ниже), а при очень тяжелой мышечной работе в горячих цехах оно достигает до 15 дм³ в сутки. Большие потери пота приводят к потере боль­ших количеств минеральных солей. При потере 5—10 дм³ пота теряется 25—50 г поваренной соли. Если при обильном потоотде-

лении жажда удовлетворяется водой, то вследствие потери зна­чительных количеств солей наступают тяжелые расстройства нерв­ной системы, которые проявляются в судорогах и других наруше­ниях функций. Недостаток солей в организме появляется уже при потере 2 дм³ пота; этот недостаток солей восполняется питьем воды, содержащей 0,5—0,6% поваренной соли, которую рекомен­дуется пить при большом длительном потоотделении.

Тепловой и солнечный удары и оказание первой помощи. Теп­ловой удар —это нарушение функций организма при его перегре­вании, вызванном чрезмерным поступлением тепла из внешней среды. Тепловой удар наступает при повышении температуры воз­духа сверх 35° С; его относительной влажности выше 80—90% и его неподвижности. В этих условиях в результате приближения относительной влажности к 100% резко падает или прекращается теплоотдача посредством испарения при отсутствии теплоотдачи теплоизлучением и теплопроведением. Возникновению теплового удара способствует увеличение теплопроизводства после большого приема пищи и особенно во время мышечной работы, например, при ходьбе, или беге. Следует учесть, что опасное перегревание организма при почти 100%-ной относительной влажности, прекра­щающей испарение, может наступить во время очень интенсивной мышечной работы даже при невысокой температуре воздуха — 20—25° С.

Скорость наступления и степень перегревания организма при нарушении теплорегуляции, приводящего к тепловому удару, раз­личны у разных людей и зависят не только от внешних факторов, но и от индивидуальных особенностей.

Тепловой удар чаще и быстрее наступает у людей, у которых нарушены функции вегетативной нервной системы, обмена ве­ществ, сердечно-сосудистой системы, желез внутренней секреции. Тепловой удар наступает: 1) во время длительных туристских по­ходов при недостаточной тренировке, особенно в субтропиках и тропиках; 2) по время военных маршей в жаркие летние дни; 3) при тяжелой мышечной работе в жаркие дни при большой от­носительной влажности воздуха; 4) при продолжительном пребы­вании в закрытом помещении с высокой температурой, если это сочетается с тяжелой мышечной работой, например, у работаю­щих в горячих цехах.

Перегревание организма вызывает усиленное потоотделение с большой потерей воды и солей, приводящей к сгущению крови и повышению ее вязкости, что нарушает кровообращение и вызы­вает кислородное голодание. Головной мозг и внутренние органы переполняются кровью и в них появляются множественные крово­излияния.

При легкой форме теплового удара наблюдаются: нарушение Движений, головная боль, тошнота, учащение пульса и дыхания, расширение зрачков, температура тела нормальна или незначи­тельно повышена; при средней форме — резкое нарушение дви­жений, сильная головная боль, обмороки, тошнота и рвота,

значительное учащение пульса и дыхания, усиленное потоотделе­ние, повышение температуры тела до 39—40° С.

Солнечный удар — это тяжелое поражение центральной нерв­ной системы, вызванное продолжительным или интенсивным дей­ствием на непокрытую голову прямых палящих солнечных лучей. При солнечном ударе, как и при тепловом, может быть общее пе­регревание организма. Солнечный удар наступает под лучами солнца, если человек находится в покое, например, во время дли­тельного лежания, особенно во время сна. Возникновению солнеч­ного удара способствуют непривычка к перегреванию и лежанию под лучами солнца, переполнение желудка, опьянение, интенсив­ная работа при большой относительной влажности воздуха и его неподвижности. Для солнечного удара характерны головная боль, головокружение, тошнота, рвота, расстройства зрения, шум в ушах, общая вялость, покраснение кожи лица и головы, повышение тем­пературы тела сначала до 38—39° С, а затем до 40° С и больше, резкое учащение пульса и дыхания, а затем потеря сознания, по­вышение температуры тела до 42—44° С и даже до 46—47° С, расстройство сердечной деятельности и дыхания, бред, судо­роги. Перегревание тела, вызывающее тепловой и солнечный удары, быстрее наступает при ношении плотной, темной, рези­новой, прорезиненной или кожаной одежды, затрудняющей тепло­отдачу.

У детей тепловой удар может наступить в туристских походах, при длительных спортивных соревнованиях, интенсивной мышеч­ной работе в жаркие дни в условиях высокой относительной влаж­ности, сельскохозяйственном труде, особенно на юге. В этих усло­виях может наступить и солнечный удар. Для предупреждения теплового удара необходимо: 1) надевать легкую, не чрезмерно теплую, соответствующую температуре воздуха одежду, которая обладает хорошей воздухопроводностью и гигроскопичностью, не допускает перегревания и обеспечивает испарение пота; 2) в по­ходе строго соблюдать правила передвижения только в прохлад­ные часы, разомкнутым строем, устраивать привалы в тенистых, хорошо продуваемых местах; 3) соблюдать правила питьевого ре­жима, восполнять потери воды испарением, но избегать неограни­ченного питья, вызывающего сильное потоотделение, бесполезное для теплоотдачи, вместо воды пить холодный чай, хлебный квас; 4) запретить употребление спиртных напитков, ограничить упо­требление белковой и жирной пищи, увеличить потребление угле­водов, молочной пищи, основной прием пищи производить в ве­черние часы (40% суточного рациона на ужин), избегать пере­полнения желудка; 5) соблюдать гигиенические условия труда, применять во время работы в горячих цехах воздушные или водя­ные души, обливания, пить подсоленную газированную воду.

Для предупреждения солнечного удара, кроме мероприятий, перечисленных выше в первых четырех пунктах, необходимо: 1) надевать легкий светлый, воздухопроницаемый головной убор с полями; 2) ограничить время пребывания под лучами солнца;

3) уменьшить физическую нагрузку и чаще отдыхать при мышеч­ной работе и переходах; 4) не спать под солнечными лучами.

Первая помощь состоит в быстром перемещении пострадав­шего в прохладное, затененное место, открытое для ветра, и осво­бождении тела от одежды. Пострадавшего необходимо охлаждать: несколько раз смочить лицо холодной водой, положить на голову и шею холодный компресс или пузырь с холодной водой или льдом, похлопывать по груди мокрым полотенцем, делать влаж­ное обертывание, часто обмахивать. Обязательно вызвать врача или доставить в пункт врачебной помощи.