ОСНОВНОЙ обмен. Это минимальный уровень энерготрат, который необходим для поддержания жизненных функций организма в условиях полного физического и эмоционального покоя. Таким образом, данный показатель характеризует количество энергии, необходимой только для функционирования внутренних органов (сердца, легких, почек, печени и др.) и поддержания необходимой температуры тела. Измеряется он в утренние часы с помощью специальных приборов - калориметров. Испытуемый должен находится в лежачем положении. Измерение проводят натощак, при максимальном расслаблении мышц, при этом внешняя температура поддерживается на уровне 220с. Приборы фиксируют выделяемое организмом тепло. Это так называемый метод прямой калориметрии. Было установлено, что величина основного обмена для взрослого мужчины составляет примерно 4,2 кДж на 1 кг массы тела в час, т. е. 7200 кДж в сутки (для человека массой 72 кг). Величина основного обмена у женщин несколько ниже. Этот показатель уменьшается с возрастом.
На практике чаше используют метод непрямой калориметрии.
Определяют объем легочной вентиляции, а затем количество поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа. Отношение объема выделенного углекислого газа к объему поглощенного кислорода называют дыхательным коэффициентом. По величине последнего можно судить о характере окислительных процессов в организме.
Рассчитать основной обмен можно по таблицам. В этом случае определяют среднестатистический уровень основного обмена. Для вычисления необходимо знать рост, массу тела, возраст (прил. 2). Затем по формуле Рида вычисляют процент отклонения величины основного обмена от нормы. для применения формулы необходимо знать артериальное давление и частоту пульса:
О = 0,75(Чп + 0,75Дп) - 72,
где О - отклонение, %; ЧП - частота пульса; дп - пульсовое давление (разница между величиной систолического и диастолического АД).
для упрощения расчетов по формуле Рида можно использовать специальную номограмму. Соединив линейкой значения частоты пульса и пульсового давления, в средней колонке находим величину процентного отклонения основного обмена от нормы. Затем, исходя из данных таблицы, проводят перерасчет уровня основного обмена на величину полученного процентного отклонения.
Интенсивность обменных процессов резко возрастает при физической нагрузке. При этом люди, занятые легким физическим трудом, тратят 9200 кДж в сутки, средней степени - 12000- ]5 000 кдж в сутки, а тяжелым - 16 000 - 18 000 кДж в сутки. Следовательно, питание человека должно соответствовать энерготратам и полностью компенсировать их.
Обмен энергии между организмом и окружающей средой. Человек относится к гомойотермным (теплокровным) животным, Т. е. он характеризуется поддержанием постоянной температуры тела с допустимыми небольшими ее колебаниями. Уровень обмена веществ теплокровных существ значительно выше холоднокровных. Поддержание постоянной температуры тела происходит за счет строгого баланса процессов образования тепла организмом человека (теплопродукция) и его обмена с внешней средой (теплоотдача). При этом образование тепла происходит в так называемом «ядре» человеческого организма, к которому относят внутренние органы и мышцы. Теплообмен обеспечивает «оболочка», которая включает кожу, слизистую оболочку полости рта и глотки, глазного яблока и дыхательных путей. Температура тела человека неравномерна в разных его участках. Так, в температурном «ядре» (внутренние органы) она, как правило, выше чем на поверхности кожи. Нормальной температурой в подмышечной впадине считаются значения 36,1- 37,1 ос. Особая роль принадлежит внутренним средам организма, обеспечивающим теплообмен между ядром и оболочкой. Таким образом, терморегуляция обеспечивается следующими процессами: теплопродукцией (в «ядре»), теплообменом между «ядром» и «оболочкой» (обеспечивается преимущественно кровью и лимфой) и теплоотдачей во внешнюю среду.
Теплопродукция осуществляется, в основном, в результате реакций распада и окисления органических веществ. Примерно 50 % образующейся при этом энергии переходит в тепло без образования АТФ. Значительная часть образовавшегося АТФ также используется для поддержания установленной температуры тела. Большое количество тепла образуется в мышцах при совершении человеком физической работы. По образному выражению И. П. Павлова, мышцы выполняют роль «печки», согревающей организм. У новорожденных активная теплопродукция наблюдается также в бурой жировой ткани. Тепло образуется и в результате сокращений гладких мышц внутренних органов.
Отдача тепла во внешнюю среду осуществляется несколькими способами: теплопроведение, конвекция, излучение и испарение. Излучение - способ отдачи тепла в окружающую среду поверхностью тела посредством инфракрасных волн. Глаз человека не может уловить этот вид электромагнитных волн. Однако существуют живые организмы, способные их различать (например, некоторые змеи). При температуре 20 ос и относительной влажности воздуха 50 % излучение может составить 40 - 50 % всего отдаваемого тепла. Конвекция - способ отдачи тепла при контакте тела с движущимися потоками воздуха. Теплопроведение - способ отдачи тепла через непосредственное соприкосновение тела человека с другими физическими телами (например, одеждой).
Первые три механизма теплоотдачи становятся неэффективными при выравнивании температуры тела и температуры окружающей среды. В этих условиях основным способом отдачи тепла является испарение пота с поверхности кожи и влаги с поверхности слизистых оболочек. Количество испаряемой воды в условиях тяжелой физической работы и высокой температуры может доходить до 2 л/ч.
Основную роль в теплоотдаче играет кожа. При высоких температурах внешней среды сосуды кожи расширяются, кровь поступает в нее в значительно больших количествах, чем в условиях температурного комфорта (25 - 26 ОС). Усиление кровотока через кожу увеличивает потоотделение и потерю организмом тепла. При понижении температуры внешней среды идет перераспределение кровотока во внутренние органы. При этом сосуды кожи суживаются, кровоток в коже и соответственно испарение уменьшаются. Следовательно, уменьшается и выделение тепла из организма.
При охлаждении происходит сокращение гладких мышечных клеток, образующих мышцу, поднимающую волос. Стержень волоса приподнимается, и происходит выделение тепла. В то же время эта мышца вызывает некоторое сжатие кожи и лежащих в ее верхних слоях кровеносных сосудов. Возникает «гусиная кожа». Эти процессы сопровождаются снижением теплоотдачи.
Терморегуляция. Центр терморегуляции находится в гипоталамусе (промежуточном мозге). По проводящим путям К нему поступают импульсы от терморецепторов - специализированных нервных окончаний, способных воспринимать изменения температуры различных участков тела человека. Термочувствительные клетки этого центра способны различать разницу температуры в 0,01 Ос. Регуляция теплообмена осуществляется центром посредством воздействия на эндокринную и вегетативную системы. Увеличение теплопродукции наблюдается в результате возрастания окислительных процессов (активируются катаболические процессы) и повышения мышечной активности. Это происходит через возбуждение соматических нервных волокон. Под влиянием гормонов и нервных импульсов изменяется деятельность сердца и сосудов, что приводит К адекватным изменениям в теплообмене между «ядром» И «оболочкой», а также в теплообмене с внешней средой. Аналогичным способом регулируются процессы удаления тепла из «оболочки» во внешнюю среду путем конвекции, излучения, теплопроведения и испарения.
