Що таке терморегуляція та як вона підтримується в організмі?

Терморегуляція - це процес підтримки постійної температури тіла всередині певного діапазону, незважаючи на зміни навколишнього середовища або фізіологічні зміни в організмі. Вона здійснюється за допомогою складної системи в організмі, яка включає гіпоталамус (частина головного мозку), нервову систему, кровоносну систему та потові залози.

Основні механізми підтримки терморегуляції в організмі:

1. Регуляція теплоутворення: Один із способів підтримки температури тіла – це регулювання теплоутворення. Вона здійснюється через метаболічні процеси, такі як спалювання їжі, ферментативні реакції та м'язова активність. Коли організм потребує підвищення температури, може збільшувати ці процеси для генерації додаткового тепла.
2. Регуляція тепловіддачі: Організм також регулює тепловіддачу, щоб запобігти перегріванню. Це може відбуватися через кілька механізмів, включаючи розширення або звуження судин шкіри, зміну потовиділення та регуляцію дихання. Коли організм перегрівається, судини шкіри розширюються, щоб збільшити потік крові та тепловіддачу через шкіру. Крім того, потовиділення посилюється, щоб охолодити поверхню шкіри при випаровуванні поту.
3. Регуляція через нервову систему: Гіпоталамус грає важливу роль у регуляції терморегуляції через нервову систему. Він отримує інформацію про температуру тіла з рецепторів, розташованих по всьому організму, і у відповідь активує механізми регуляції теплоутворення або тепловіддачі.
4. Потові залози відіграють важливу роль у регуляції терморегуляції шляхом виділення поту на поверхню шкіри.Коли температура тіла підвищується, потові залози починають виділяти піт, що випаровується з поверхні шкіри, сприяючи охолодженню організму.

Усі ці механізми працюють разом, щоб підтримувати постійну температуру тіла у межах нормального діапазону. Коли температура тіла виходить за межі діапазону, організм активує відповідні механізми, щоб повернути її до оптимального рівня.

Терморегуляція

У процесах гомеостазу у всіх теплокровних тварин і людини велике значення має терморегуляція - здатність підтримувати температуру тіла на постійному рівні незалежно від коливань температури навколишнього середовища.ізотермія). На відміну від тварин, температура тіла яких знаходиться у прямій залежності від температури навколишнього середовища (земноводні, плазуни, риби), рівень температури тіла теплокровних організмів дозволяє їм зберігати свою активність у різних умовах проживання, підвищуючи таким чином їх адаптаційні можливості. Постійність температури тіла обумовлено процесами теплоутворення та тепловіддачі. Ці процеси регулюються складними рефлекторними актами, які виникають у відповідь на температурне подразнення рецепторів шкіри, шкірних та підшкірних судин, а також центральної нервової системи. Терморецептори, що сприймають холод або тепло, знаходяться у передній частині гіпоталамуса, в ретикулярній формації середнього мозку, а також у спинному мозку (див. Нервова система). У гіпоталамус розташовані основні центри терморегуляції, які координують складні процеси, що забезпечують ізотермію.Центри деяких терморегуляторних рефлексів розташовані у спинному мозку, певну участь у процесах терморегуляції приймає кора головного мозку, залози внутрішньої секреції (передусім щитовидна залоза та надниркові залози). При охолодженні щитовидна залоза активніше виділяє гормон, що активізує обмін речовин і підсилює внаслідок цього теплопродукцію. Надниркові залози посилюють виділення адреналіну, який звужує шкірні судини, зменшуючи тепловіддачу, і підвищує теплоутворення за рахунок посилення процесів окислення в тканинах.

Оскільки різні органи мають різну активність метаболізму, їхня температура може відрізнятися. Найвищу температуру має печінка (37,8-38 ° С), так як вона розташована глибоко всередині тіла і має найвищий рівень обмінних процесів. Температура шкіри більш залежна від температури навколишнього середовища і внаслідок високої тепловіддачі найнижча (30-34 ° С), при цьому вона може значно відрізнятися: найвища на тулубі і голові, найнижча - на кінцівках. Температура тіла має циркадний (ділодобовий) режим і коливається в межах 0,5-0,7 ° С: максимум відзначається при м'язовій роботі і о 16-18 год вечора, мінімум - у косовище і в 3-4 год ранку. Вимірюють температуру тіла в пахвовій западині (36,5-36,9 ° С), у грудних дітей часто в прямій кишці, де вона вище і становить 37,2-37,5 ° С. Постійність температури тіла в людини зберігається лише за рівноваги процесів теплоутворення і тепловіддачі організму (рис. 1.25). Це досягається за допомогою фізичних та хімічних механізмів теплорегуляції. Хімічна терморегуляція відбувається за допомогою активізації обмінних процесів у тканинах організму, що призводить до посилення теплоутворення. У людини посилення теплоутворення відзначається при зниженні температури навколишнього середовища нижче за оптимальну (так звану зону температурного комфорту). В одязі температура комфорту становить 18-20 ° С, без нього - 28 ° С. Найбільш інтенсивне теплоутворення спостерігається в м'язах, печінці та нирках. Мал. 1.25. Шляхи теплопродукції та тепловіддачі Фізична терморегуляція відбувається за допомогою зменшення або посилення тепловіддачі за рахунок зміни випромінювання тепла (радіаційна тепловіддача), конвекції (перемішування повітрям, що нагрівається тілом) і випаровування води з поверхні шкіри і легенів. У стані спокою при температурі 20°С у людини радіація становить 66%, випаровування – 19%, конвекція – 15% загальної втрати тепла організмом. Перешкоджає тепловіддачі шар підшкірної жирової клітковини, оскільки її жирова тканина має малу теплопровідність і одяг, що створює шар нерухомого повітря навколо тіла. Тепловіддача шляхом радіації та конвекції можлива лише в умовах температури навколишнього середовища до 35°С, за більш високої температури повітря температура тіла підтримується тільки за рахунок випаровування поту; провідною стає тепловіддача шляхом випаровування та при інтенсивному м'язовому навантаженні. Ефективність цього виду тепловіддачі залежить від вологості повітря та повітропроникності одягу. У підтримці температури тіла бере участь і дихання: під час видиху легені виділяють воду як водяної пари, цей вид тепловіддачі регулюється зміною частоти дихання. Важливим механізмом терморегуляції є перерозподіл крові в судинах та об'єму циркулюючої крові.При низькій температурі артеріоли шкіри звужуються, більша кількість крові надходить до судин черевної порожнини, внаслідок чого обмежується тепловіддача, а внутрішні органи додатково зігріваються. При ще сильнішому охолодженні відкриваються судини, що забезпечують скидання крові з артерій у вени (артеріовенозні анастомози), і надходження крові до капілярів додатково зменшується. При підвищенні температури тіла судини шкіри розширюються, збільшується обсяг крові, що протікає судинами шкіри, що призводить до охолодження крові в судинах шкіри за рахунок тепловіддачі з поверхні тіла (рис. 1.26).

Мал. 1.26. Механізм тепловіддачі на холоді (Л) та в теплі (Б) Додатковими засобами терморегуляції можуть бути зміна положення тіла, «гусяча шкіра», озноб. Так, коли людині холодно, вона згортається в «клубочок», зменшуючи поверхню тепловіддачі. «Гусина шкіра» — рудиментарна реакція, що збереглася у людини в процесі еволюції від тварин предків, покритих шерстю, — дозволяє підняти шерсть, збільшивши таким чином шар зігрітого нерухомого повітря навколо тулуба та закрити вивідні протоки потових залоз, зменшуючи випар води з поверхні тіла. Озноб, що виникає при переохолодженні, призводить до додаткового утворення тепла в результаті м'язової роботи (дрібного тремтіння), що йде на зігрівання тіла. Зміна терморегуляції у онтогенезі. У процесі онтогенезу здатність підтримувати постійну температуру тіла поступово розвивається. Новонароджена дитина відрізняється нестійкою терморегуляцією: у неї легко виникає охолодження або перегрівання організму при зміні температури навколишнього середовища, навіть невелике м'язове навантаження (тривалий плач) може призвести до підвищення температури тіла.Дуже низька здатність до терморегуляції у недоношених дітей, тому вони потребують спеціальних умов підтримки температури тіла. Основні терморегуляторні реакції організму формуються у дитячому віці. У перші місяці життя захист від втрати тепла організмом здійснюється головним чином підшкірною жировою клітковиною. Такий статичний механізм не дозволяє достатньою мірою регулювати тепловіддачу відповідно до поточної ситуації, тому діти дитинства легко схильні до переохолодження та перегрівання. Організм дитини пристосований до зменшення тепловіддачі відносно великої поверхні тіла переважно за рахунок теплоізоляції підшкірною жировою клітковиною. Крім того, у цьому віці в організмі дитини функціонує бура жирова тканина. Вона насичена мітохондріями, що беруть участь у внутрішньоклітинних енергетичних процесах, і зігріває великі судини, розташовані вздовж хребта. Судиннорухові реакції, що визначають тонус поверхнево розташованих судин та регулюють тепловіддачу, активно формуються протягом першого року життя. Так як вони ще недосконалі, легко виникає переохолодження або перегрівання організму, тому при догляді за немовлятами та їх виховання тепловий режим повинен дотримуватися досить строго. Після року до виробництва тепла починають підключатись м'язи, а бура жирова тканина поступово перестає функціонувати. Однак механізми тепловіддачі ще недосконалі і температура комфорту залишається високою близько 30°С. У віці від 3 до 7 років значне місце посідають механізми хімічної (метаболічної) терморегуляції.З 6-річного віку починається швидке вдосконалення судинно-рухових реакцій периферичних судин і до 10 років фізична терморегуляція наближається за своєю ефективністю до рівня дорослої людини. У підлітковому віці зростає швидкість кровотоку, що призводить до підвищення температури шкіри. Крім цього, нестійкість судини пе- того тонусу, властива цьому віку, знижує можливості фізичної терморегуляції і для підтримки сталості температури тіла знову стає необхідним збільшення виробництва тепла за рахунок активізації метаболічних процесів. Отже, у пубертатний період можливості терморегуляції знижуються, скорочуючи певним чином адаптаційні ресурси організму. У юнацькому віці температурний гомеостаз стає стійкішим, терморегуляторні реакції економічнішими. У літньому та старечому віці уповільнюються обмінні процеси, знижуються можливості адаптаційної регуляції тонусу судин та м'язового компонента фізичної терморегуляції, що призводить до зниження температури тіла, легкого виникнення переохолодження організму, запальних та застудних захворювань.