Яка роль шкіри в терморегуляції організму людини

У цій статті ви дізнаєтеся, якою є роль шкіри в терморегуляції. Останнє – це сукупність процесів у людському організмі, спрямовані на підтримку стабільної температури внутрішнього середовища. Оптимальні показники перебувають у межах 37.5 – 38 градусів. Терморегуляція є дуже важливою для організму. Саме шкіра відіграє провідну роль у всіх процесах теплообміну в організмі.

Функції шкіри

Щоб дізнатися, яка роль шкіри в терморегуляції, що необхідно зробити, це ознайомитися з її основними функціями. Шкіра має чотири можливості:

Кожна їх грає певну роль. Про це по порядку:

• Захисна. Епідерміс береже шкіру від механічних пошкоджень. Рівень захисту залежить від міцності та товщини рогового шару.
• Рецепторна функція дозволяє сприймати температурні, тактильні та болючі подразнення. Також є болючі рецептори. Вони відповідають за хімічну, механічну та термічну стимуляцію. Спрацьовують тільки тоді, коли організм отримує ефект вище за больовий поріг.
• Дихальна функція поглинає кисень та виділяє вуглекислий газ. Робота її посилюється під час травлення, фізичної роботи чи спортивних змагань, і навіть під час розвитку запальних процесів.
• Видільна функція сприяє виведенню з організму органічних та неорганічних речовин.

Роль шкіри

Шкіра виконує такі важливі процеси як віддача тепла. Спеціальні терморецептори вловлюють навіть мінімальні коливання зовнішньої температури.

Вся інформація про різкі зміни в навколишньому середовищі негайно направляється до спинного та головного мозку з метою захисту. Наприкінці дані доходять до клітин та кровоносних судин.Після цього температура в організмі або знижується або підвищується. Все залежить від обставин. Нервові імпульси та рефлекси у цьому відіграють ключову роль.

Коротко: яка роль шкіри в терморегуляції

Якщо в організмі налаштована хороша терморегуляція, то людина не прокинеться в холодному поті серед ночі, не замерзне в мороз швидко і не спечеться на сонці за 5 хвилин. Якщо температура тіла постійно коливається без вагомих на це причин, то варто негайно звернутися до лікаря, оскільки це може призвести до виникнення серйозних захворювань.

Якби температура тіла повністю залежала від умов навколишнього середовища, то тоді людина згоріла б у спеку, або в неї замерзла б кров у морозну погоду. Яка роль шкіри в терморегуляції організму складно уявити. Адже завдяки їй та злагодженій роботі разом із нервовою системою всі процеси в організмі нормалізовані.

Терморегуляція завжди здійснюється по-різному. Це від зовнішніх чинників. Наприклад, інші функції виконує шкіра при підвищених фізичних навантаженнях. У цей момент тіло має віддати таку кількість тепла, щоби не перегрітися. Рецептори іншого типу активно допомагають у цьому процесі. І тут збільшується інтенсивність тепловіддачі і відбувається розширення судин.

Отже, в організмі людини відбувається два абсолютно протилежні процеси, які допомагають зрозуміти, яка роль шкіри в терморегуляції. Це процеси теплоутворення та тепловіддачі. Органи дихання та шкіра займаються організацією цього явища. Терміном терморегуляція названа різниця між цими двома процесами.

Механізми віддачі тепла

Механізмів на тепловіддачу є кілька. Цей процес відбувається так:

• Механізми теплопроведення, радіації та конвекції починають працювати за мінімального підвищення температури повітря навколо.
• Також вони вважаються головним джерелом по відведенню тепла, якщо температура досягне ще більш високих показників.
• За допомогою конвекції тепло віддається тілам, які знаходяться дуже близько від людини, або стикається з частинками повітря.
• Також завдяки цьому процесу розширюються кров'яні судини. У цьому випадку тепловіддача стає вищою, а шкіра блискавично перефарбовується в червоний колір. Така реакція піддається обличчя. Людина може раптово почервоніти, коли біля неї проходить. сподобалася індивід, а він боїться про це сказати.
• Під час дихання та потовиділення відбувається випаровування води з організму. У разі порушення процесу потовиділення може статися тепловий удар.

Як ви зрозуміли, кожен процес взаємопов'язаний і доповнює один одного. Якщо хоча б один з них порушиться, то організм може поринути у хворобу.

Як зберегти тепло?

Якою є роль шкіри в захисній терморегуляції? Шкіра намагається максимально мінімізувати віддачу тепла в умовах знижених температур.Таким чином кров підтримує в судинах оптимальну температуру для існування людини.

Якщо в організмі є надлишок рідини, то він виводиться нирками за допомогою сечі. Тому в холодну пору року у всіх проявляється прискорене сечовипускання. Якщо влітку тіло отримало надлишок вологи, вона йде з потом.

Рецепторні утворення

Роль шкіри в терморегуляції є особливо важливою. Головні структурні елементи – механорецептори та терморецептори. Вони захищають організм від негативних впливів. Наприклад, виявляються у вигляді болючих відчуттів, щоб попередити про небезпеку. Також є ноцирецептори, які реагують на перепади тиску, сильну зміну погодних умов (різке похолодання чи потепління). З цієї статті ви дізналися, яка роль шкіри у терморегуляції.

ТЕРМОРЕГУЛЯЦІЯ

ТЕРМОРЕГУЛЯЦІЯ (грец. therme теплота, жар + лат. regulare спрямовувати, упорядковувати) - фізіологічна функція підтримки постійної температури тіла за допомогою регуляції тепловіддачі та теплопродукції організму.

У нормі у людини температура мозку, крові та внутрішніх органів у середньому прибл. 37 °. Фізіологічна межа коливань цієї температури прибл. 1,5 °. Зміна температури крові та внутрішніх органів на 2-2,5 ° від середнього рівня супроводжується порушенням фізіол. функцій. Температура тіла людини вище 43 ° практично не сумісна з життям. Можливість здійснення нормальних фізіол. функцій у такому вузькому діапазоні температур визначає значення терморегуляції для підтримки життя людини та гомойотермних тварин.

Особливого значення Терморегуляція набуває у зв'язку з освоєнням людиною полярних областей із суворим холодним кліматом, жарких посушливих р-нів, проникненням у космос, використанням дна океану.Важливу роль відіграє Терморегуляція в клінічній практиці при виникненні природної і штучної гарячкової реакції, створенні керованої гіпотермії.

При підвищенні температури навколишнього середовища, прямій дії теплового випромінювання, підвищенні темпу теплопродукції організму (м'язова робота) терморегуляція здійснюється за допомогою реакцій зміни тепловіддачі. Ці реакції загалом звуться фізичної терморегуляції. Її найважливішою частиною є судинна Т., яка полягає у зміні кровонаповнення шкіри і швидкості об'ємного кровотоку через шкіру шляхом зміни тонусу її судин, регульованого симпатичною нервовою системою. Підвищення кровонаповнення шкіри збільшує її теплопровідність і тепловіддачу організму за рахунок безпосереднього проведення (кондукції) тепла через шкіру. Збільшення швидкості об'ємного кровотоку збільшує перенесення тепла від глибоких частин тіла до поверхні за рахунок посилення тепломасоперенесення або конвекції. Точне кількісне співвідношення між цими двома процесами в тепловіддачі живого організму встановити важко. Однак у сумі їх ефективність досить висока. У людини максимальне розширення судин шкіри стану максимального звуження зменшує загальну величину теплоізоляції шкірного покриву загалом у 6 раз. Не всі ділянки поверхні шкіри рівноцінно беруть участь у Т. Особливого значення мають кисті рук. Від них може бути відведено до 60% теплопродукції основного обміну, хоча площа пензлів становить лише прибл. 6% загальної поверхні шкірного покриву. При м'язовій роботі особливого значення набувають ділянки шкіри над працюючими м'язами.Частина крові від працюючих м'язів спрямовується безпосередньо до вен цих ділянок шкіри, що значно полегшує віддачу тепла від м'язів шляхом конвекції.

У міру наближення температури навколишнього середовища до температури тіла ефективність судинної Т. падає і в дію набирає іншу реакцію фізичної Т.— потовиділення. Процес просочування води через епітелій та подальшого її випаровування носить назву невідчутної перспірації. За рахунок цього процесу поглинається приблизно 20% основного обміну теплопродукції. Невідчутна перспірація не регулюється і залежить від температури навколишнього середовища. Тому при загрозі перегрівання симпатична нервова система стимулює роботу потових залоз у шкірі. При інтенсивному функціонуванні потових залоз виділяється до 1,5 л поту на годину та більше. Якщо врахувати, що для випаровування 1 г води з поверхні шкіри витрачається 0,58 ккал, то при максимальному потовиділенні від тіла відводиться приблизно 870 ккал на годину, що достатньо підтримки нормальної температури тіла при досить важкій роботі в умовах підвищеної температури навколишнього середовища.

При зниженні температури навколишнього середовища та загрозі охолодження насамперед припиняється потовиділення та відбувається звуження судин шкіри. Якщо температура шкіри продовжує падати і загроза охолодження не усувається, включається так зв. хімічна Т., сутність якої полягає в підвищенні теплопродукції організму за рахунок спеціальних форм скорочувальної активності скелетних м'язів і підвищення фізіологічної діяльності інших органів (зокрема печінки). При порівняно слабкому охолодженні в м'язах при їхньому видимому спокої періодично виникають поодинокі скорочення окремих волокон. Це явище отримало назву терморегуляційного м'язового тонусу.На ЕМГ цьому відповідає рівномірна пікова електрична активність з амплітудою окремих піків 10-50 мкв. Даний вид терморегуляторної активності м'язів може підвищити загальну теплопродукцію організму людини та тварин на 20-40%. При подальшому охолодженні виникає холодове м'язове тремтіння. На тлі терморегуляційного тонусу вона проявляється періодичними серіями швидких скорочень. Величина окремих піків на ЕМГ при тремтіння досягає 200-500 мкв. Теплопродукція організму людини при Холодової м'язової тремтіння збільшується в 2-3 рази і більше. Терморегуляційний м'язовий тонус і тремтіння при охолодженні найвиразніше виявляються в м'язах голови, шиї та плечового поясу. Імпульси, що викликають тремтіння, проводяться до м'язів по рухових нервах. Спинномозкові шляхи, що проводять імпульси для холодового тремтіння і довільної активності, різні, тому що після руйнування пірамідних трактів у паралізованих м'язах можна викликати холодове тремтіння.

Після тривалої адаптації до холоду теплопродукція м'язових скорочень при Холодовому тремтіння та терморегуляційному тонусі зростає в 1,5-2 рази. Цей процес стимулюється норадреналіном та тироксином. Крім того, після адаптації до холоду розвивається так зв. нескорочувальний термогенез, обумовлений в основному дуже високим рівнем метаболізму і теплопродукції бурої жирової тканини, маса якої після адаптації до холоду значно збільшується. Висока інтенсивність окислювальних процесів у клітинах бурої жирової тканини стимулюється симпатичною нервовою системою.

Управління всіма реакціями, які дозволяють підтримувати постійну температуру тіла в різних умовах, здійснюється спеціальними нервовими центрами, локалізованими в головному мозку.Ці центри отримують інформацію з провідних шляхів від термочутливих нейронів, що розташовуються в різних частинах ц. н. с., і від периферичних терморецепторів.

Найбільше значення для периферичної температурної чутливості мають терморецептори шкіри (див. Терморецептори), що є вільними нервовими закінченнями. Розрізняють холодові терморецептори з максимумом частоти імпульсації при температурі шкіри 25-30 ° і теплові - з максимумом прибл. 40 °. Терморецептори розташовуються у поверхневих шарах шкіри безпосередньо під епітелієм, а також у глибоких шкірних шарах та у стінках підшкірних кровоносних судин. Імпульси від терморецепторів шкіри спрямовуються в спинномозкові ганглії. Від другого нейрона, розташованого в задніх рогах спинного мозку, волокна, що проводять імпульси від терморецепторів, переходять на протилежний бік спинного мозку і у складі спиноталамічного тракту досягають вентробазальних ядер таламуса. Частина нервових волокон, що проводять температурні сигнали, не перехрещується і прямує до вищих центрів через сіру речовину задніх рогів. У спинному мозку також виявлені специфічні холодові і теплові термочутливі нейрони, які сприймають місцеві зміни температури і передають відповідні сигнали у вищі центри. Після перемикання на нейронах таламуса частина волокон, що несуть температурну інформацію, прямує до заднього гіпоталамусу, а інша частина досягає сенсорних зон кори, звідки по низхідних шляхах відповідні сигнали можуть направлятися в гіпоталамус. Специфічні термочутливі нейрони виявлені в середньому мозку та корі. Припускають, що у функції системи Т. беруть участь амігдала та гіпокамп.Проте основним центром Т. є гіпоталамус. У передньому гіпоталамусі найбільше значення для Т. має передня преоптична область, яка містить велику кількість нервових клітин розміром 8x8 - 40 х 12 мкм багатокутної, веретеноподібної або овоїдної форми. Вважають, що ця сфера гіпоталамуса регулює процеси тепловіддачі, тому що руйнування її у експериментальних тварин викликає різке перегрівання організму. У задньому гіпоталамусі найважливіша роль Т. належить вентро- і дорсомедіальним ядрам. Вони містять нервові клітини різної форми розміром 7 X 8 - 11 X 13 мкм. Ядра заднього гіпоталамуса вважають центром теплоутворення, оскільки їх руйнування призводить до стійкої гіпотермії.

У гіпоталамусі розрізняють 3 групи нейронів, пов'язаних з Т. До першої групи відносять значну кількість нейронів, що відповідають підвищенням імпульсації на пряме охолодження чи зігрівання; чутливість до місцевих змін температури дуже висока. Другу групу складають нейрони, які не відповідають на місцеві зміни температури, але реагують на імпульсацію від терморецепторів. Третя група нейронів отримує інформацію як місцевих термочутливих елементів, і від периферичних терморецепторов; ці нейрони інтегрують температурні сигнали від різних термочутливих структур тіла та беруть участь у виробленні стимулів, що керують специфічними терморегуляційними реакціями. Найбільш важливе значення в інтеграції температурної чутливості належить ядрам заднього гіпоталамуса, які містять особливо багато таких нейронів. Специфічними передавачами збудження для нейронів центру Т. є ацетилхолін, серотонін або норадреналін.Специфічні зміни збудливості нейронів центру Т. можуть бути викликані змінами концентрації іонів натрію та кальцію у шлуночках мозку. Будова та функції центру Т. та всієї системи в цілому відображені у схемах Хаммела (H. Hammel), К. П. Іванова, Блая (J. Bligh).

Припускають, що система Т. реагує на зміни суми температури центральних і периферичних точок тіла і основним об'єктом її регулювання є середня температура тіла, підтримка якої здійснюється з високою точністю. У людини в зоні температурного комфорту (t° 28—31° для оголеної людини) судинна реакція Т. розвивається за зміни середньої температури тіла лише на 0,1° чи менше.

У тваринному світі розрізняють гомойотермних та пойкілотермних тварин (див. Гомойотермні тварини, Пойкілотермні тварини). До перших належать птахи та ссавці, у т. ч. людина. Вони здатні підтримувати постійну температуру тіла на рівні 36-41 ° за досить значних коливань температури навколишнього середовища. Ця здатність визначається високим рівнем теплопродукції основного обміну, теплоізоляційними властивостями покриву тіла та наявністю спеціальних фізіол. реакцій Т. описаних вище. Найбільш досконала Т. у людини, приматів та хижих, хоча вони залежить від розмірів тіла, теплоізоляції, поведінки та інших факторів. У нижчих ссавців має місце знижений рівень теплопродукції при основному обміні та знижена температура тіла. У сумчастих температура тіла становить прибл. 35 °, у однопрохідних (єхідна, качконіс) бл. 33 °. Однак ці тварини мають інтенсивні реакції Т. і також підтримують температуру тіла на постійному рівні.

Життєдіяльність пойкілотермних тварин значною мірою визначається температурою навколишнього середовища, хоча багато з них мають фізіол, що протидіють перегріванню або переохолодженню організму. У ящірок, напр. пойкплотермні тварини мають поведінкової Т., яка полягає в активному виборі температури середовища.

Т. у гомойотермних тварин і людини в постнатальному періоді має деякі особливості. У недоношених дітей відразу після народження Т. практично відсутній і розвивається тільки через 1-2 міс. кілька годин після народження, хоча ці реакції не настільки досконалі, як у дорослих. незрілонароджені) виявляють реакції Т. майже відразу після народження, але ці реакції ще малоефективні і не можуть підтримати постійну температуру тіла навіть при порівняно невеликих коливаннях температури навколишнього середовища. В процесі подальшого розвитку ефективність реакції Т. швидко зростає. тварин полягає у використанні для посиленої теплопродукції бурої жирової тканини, яка локалізується в міжлопатковій та Аксиллярна областях, по ходу великих кровоносних судин. Для ряду новонароджених ссавців характерна інтенсивна рухова активність при загрозі охолодження, що, можливо, відображає філогенетично більш давній пристосувальний механізм Т. - активний пошук адекватної температури середовища.

У зимових ссавців (сурки, ховрахи, соні та ін.) гомойотермія періодично порушується: температура тіла їх під час сплячки лише на кілька градусів перевищує точку замерзання, в періоди між сплячками ці тварини мають постійну температуру тіла, властиву гомойотермним організмам, і виявляють Т. Особливістю Т. при гарячкової реакції (див. Лихоманка) є підвищена температура тіла, яка може зберігатися тривалий час. Механізм цього явища полягає у зниженні порога так зв. холодових нейронів гіпоталамуса і підвищення порога так зв. теплових його нейронів.

Порушення Т. можуть виникати при пошкодженні центральних і периферичних апаратів температурної чутливості - крововиливах, пухлинах в області гіпоталамуса, деяких інфекціях (напр., лепрі), а також травматичній перерві провідних шляхів.

Корнієнко І. А. Вікові зміни енергетичного обміну та терморегуляції, М., 1979; Хвилин-Сорохтіна О. П. Фізіологія терморецепції, М., 1972; Шмідт-Нієльсен К. Фізіологія тварин, пров. з англ., т. 1, М., 1982; Вligli J. The central neurology of mammalian thermoregulation, Neuroscience, v. 4, p. 1213, 1979; Сabanas M. Temperature regulation, Ann. Rev. Physiol., v. 37, p. 415, 1975; Gruсza R. The model of human moregulatory system for positive heat loads, Acta physiol, pol., v. 33, p, 305, 1982; N ecker R. Thermore-ception і терапія регулювання в homeothermic vertebrates, Progr. sensory Physiol., v. 2, p. 1, 1981; Werner J. Концепція регулювання для людського тіла, J. ​​therm. BioL, v. 5, p. 75, 1980.