Терморегуляция Объясните физиологическое значение температуры тела человека, охарактеризуйте температурную схему тела, виды термометрии. Объясните механизмы теплопродукции и ее регуляции

Способность сохранять одинаковую температуру тела, несмотря на ее изменения в окружающей среде (это есть определение терморегуляции), обеспечивает относительное постоянство метаболических процессов и делает организм менее зависимым от внешних изменений. Температура тела человека зависит от его физиологического состояния (сон или бодрствование, покой или физические и психо-эмоциональные нагрузки). Максимального значения температура тела человека достигает в 18-20 часов и снижается до своего минимума в предутренние часы, к 4-6 часам утра. Амплитуда этих суточных колебаний не превышает 1^оС. С медицинской точки зрения, важное значение имеет понятие температурной схемы тела, которая определяется различным уровнем обмена веществ в разных органах.

Температурные «ядро» и «оболочка»

Организм человека состоит из внутреннего гомойотермного «ядра» и пойкилотермной «оболочки», относительно легко меняющей свою температуру в зависимости от условий внешней среды. Эти представления основаны на том, что постоянная температура (37 °С), свойственная глубоким тканям тела человека, сохраняется лишь на глубине около 2,5 см. Слой поверхностно расположенных тканей толщиной до 2,5 см. имеет температуру, отличающуюся от температуры внутренних органов. Температура поверхностного слоя в отличие от внутреннего изменяется под влиянием внутренних и внешних причин. Температурная схема тела: печень – 38.2С

правое сердце(правое предсердие и желудочек) – 37.7С прямая кишка – 37-37.2С ротовая полость – 36.7-36.9С подмышечная впадина – 36.6С кожа лицевой части головы – 33.5-34С конечности тела – 31-33С

пальцы кистей рук и стоп ног – 24-28С

Виды термометрии : термометр - прибор для изменения температуры тела(например ртутный)

• Аксиллярная температура(измеряют в подмышечной впадине)

• Оральная(под языком)

• Ректальная(в прямой кишке)

• В паховых складках (у детей) у больных температура в прямой кишке обычно на 0,5-1 °С выше, чем в подмышечной впадине

Механизмы теплопродукции и ее регуляция

Когда температура окр.среды становится ниже оптимальной(оптимальная - 20-25С) действуют следующие виды теплопродукции: Физические:

теплоизлучения(одежда), теплопроведения(не сидим на холодном), конвекция теплого

воздуха(обогреватели) Физиологические:

ЧД, потоотделения(через тонуса СНС), сосудистые реакции (вазоконстрикция: когда СНС в тонусе => Адреналин => альфа1-адренорецепторы => сужение сосудов + анастомозы открываются), поведенческие реакции(через позы и положение тела, надеваем одежду), ТЕРМОГЕНЕЗ: сократительный

-непроизвольный(мышечная дрожь) -произвольный(бег, прыжки) несократительный -липолиз бурого жира

-гликогенолиз -гликолиз

Центры терморегуляции: Термочувствительные нервные клетки способны различать разницу температуры в 0,01С крови, протекающей через мозг => клетки гипоталамуса, задающие в организме уровень регулируемой температуры тела – «установочную точку» терморегуляции => анализ и сравнение значений средней температуры тела и заданной величины температуры => нейроны заднего гипоталамуса (управляют процессами теплопродукции)

Объясните физиологическое значение температуры тела человека, охарактеризуйте температурную схему тела, виды термометрии. Охарактеризуйте виды теплоотдачи, объяснить механизмы ее регуляции

Способность сохранять одинаковую температуру тела, несмотря на ее изменения в окружающей среде (это есть определение терморегуляции), обеспечивает относительное постоянство метаболических процессов и делает организм менее зависимым от внешних изменений. Температура тела человека зависит от его физиологического состояния (сон или бодрствование, покой или физические и психо-эмоциональные нагрузки). Максимального значения температура тела человека достигает в 18-20 часов и снижается до своего минимума в предутренние часы, к 4-6 часам утра. Амплитуда этих суточных колебаний не превышает 1^оС. С медицинской точки зрения, важное значение имеет понятие температурной схемы тела, которая определяется различным уровнем обмена веществ в разных органах.

Температурные «ядро» и «оболочка»

Организм человека состоит из внутреннего гомойотермного «ядра» и пойкилотермной «оболочки», относительно легко меняющей свою температуру в зависимости от условий внешней среды. Эти представления основаны на том, что постоянная температура (37 °С), свойственная глубоким тканям тела человека, сохраняется лишь на глубине около 2,5 см. Слой поверхностно расположенных тканей толщиной до 2,5 см. имеет температуру, отличающуюся от температуры внутренних органов. Температура поверхностного слоя в отличие от внутреннего изменяется под влиянием внутренних и внешних причин.

Температурная схема тела: печень – 38.2С

правое сердце(правое предсердие и желудочек) – 37.7С прямая кишка – 37-37.2С ротовая полость – 36.7-36.9С подмышечная впадина – 36.6С кожа лицевой части головы – 33.5-34С конечности тела – 31-33С

пальцы кистей рук и стоп ног – 24-28С

Виды термометрии : термометр - прибор для изменения температуры тела(например ртутный)

• Аксиллярная температура(измеряют в подмышечной впадине)

• Оральная(под языком)

• Ректальная(в прямой кишке)

• В паховых складках (у детей) у больных температура в прямой кишке обычно на 0,5-1 °С выше, чем в подмышечной впадине Теплоотдачу (физическую терморегуляцию) определяют следующие физические процессы:

• перемещение теплого воздуха с поверхности тела путем контактной или дистантной конвекции; - теплоизлучение (радиация);

• испарение жидкости с поверхности кожи и верхних дыхательных путей;

• выделение мочи, кала и пота

Физическая терморегуляция осуществляется следующими путями.

Контактная конвекция — прямой обмен тепла между двумя объектами с разной температурой, находящимися в прямом контакте друг с другом.

Дистантная конвекция — переход тепла в поток воздуха, который движется около поверхности тела и, нагреваясь, заменяется новым, более холодным.

Эффективность отдачи тепла путем конвекции прямо пропорциональна разности температур организма и окружающих его предметов, площади поверхности тела, скорости движения воздуха и обратно пропорциональна теплоизоляционным свойствам кожи, шерстного покрова у животных, а у человека — термоизоляционным свойствам одежды.

Радиация — отдача тепла путем излучения электромагнитной энергии в виде инфракрасных лучей.

Регуляция теплоотдачи. Конвекция, теплоизлучение и испарение тепла прямо пропорциональны теплоемкости окружающей среды. На берегу реки или моря, где теплоемкость повышена, теплоотдача осуществляется интенсивнее и ощущение окружающей высокой температуры понижается.

Теплоотдача зависит от объема поверхности тела.

Сосудистые реакции при перегревании. В основе всех физических процессов теплоотдачи у человека лежат физиологические процессы, связанные с изменением под влиянием окружающей температуры просвета поверхностных сосудов кожи. При действии высокой температуры сосуды расширяются, при действии низкой — суживаются. Эти реакции осуществляются за счет активации вегетативной нервной системы — парасимпатического отдела в первом случае и симпатического — во втором.

-остаточная сила работы сердца;

-присасывающая сила сердца во время диастолы;

-присасывающая сила грудной клетки в фазу вдоха;

-капиллярные силы поверхностного натяжения;

-наличие в венах клапанов; активность скелетных мышц.

Потоотделение. Наиболее существенным механизмом теплоотдачи является потоотделение. С 1 г пара организм теряет около 600 кал тепла

Проанализируйте динамику работы функциональной системы, поддерживающей оптимальную для метаболизма температуру крови при понижении температуры окружающей среды. Дайте физиологическое обоснование гипотермии

При понижении температуры окружающей среды реагируют терморецепторы кожи и слизистых. Сигнал попадает в ЦНС (передний гипоталамус – центр теплопродукции), которая активирует гуморально- гормональную регуляцию и процессы теплопродукции: сократительный термогенез (физическая активность, мышечная дрожь) и несократительный (распад бурового жира, метаболические реакции). Кроме того подключаются поведенческие реакции. Эти действия направлены на восстановление оптимальной для метаболизма температуры крови. Если говорить о замерзании, то доминантной задачей теплопродукции будет поддерживать тепло в температурном ядре человека.

Гипотермические состояния. К гипотермическим относятся состояния, характеризующиеся понижением температуры тела ниже нормы. В основе их развития лежит расстройство механизмов терморегуляции, обеспечивающих оптимальный тепловой режим организма. Различают охлаждение организма (собственно гипотермию) и управляемую (искусственную) гипотермию, или медицинскую гибернацию. Гипотермия возникает в результате действия на организм низкой температуры внешней среды и/или значительного снижения теплопродукции в нём. Гипотермия характеризуется нарушением (срывом) механизмов теплорегуляции и проявляется снижением температуры тела ниже нормы.

Гипотермия - это переохлаждение

- теплопродукция меньше теплоотдачи => понижение температуры тела

1 стадия – компенсация

-понижение теплоотдачи

-повышение теплопродукции

2.переходная: нарушение терморегуляции => сосуды расширяются =>повышается теплоотдача => понижается т.тела

3.декомпенсация:

-сильно увеличивается теплоотдача, уменьшается теплопродукция

-т.тела = т.окр.среды

-понижается активность ЦНС => сон, уменьш. дыхания и кровообращения

Функциональная система, определяющая оптимальную для метаболизма температуру тела, объединяет две подсистемы: внутренней эндогенной саморегуляции и целенаправленного поведения. Эндогенные механизмы саморегуляции за счет процессов теплопродукции и тепловыделения определяют поддержание необходимой для метаболизма температуры тела.

Функциональная система:

Полезный приспособительный результат - показатель, ради которого работает данная функциональная система,— температура крови. С одной стороны, она обеспечивает нормальное течение процессов метаболизма, а с другой — сама определяется их интенсивностью.

Для нормального течения метаболических процессов гомойотермные животные, в том числе и человек, вынуждены поддерживать температуру тела на относительно постоянном уровне. Однако это постоянство условно. Температура различных органов подвержена колебаниям, границы которых зависят от времени суток, функционального состояния организма, теплоизоляционных свойств одежды и др.

Проанализируйте динамику работы функциональной системы, поддерживающей оптимальную для метаболизма температуру крови при повышении температуры окружающей среды

Обмен веществ и энергия

Объясните методы определения энергозатрат организма человека: прямая и непрямая калориметрия, полный и неполный газовый анализ, дыхательный коэффициент и его изменения при физической работе

Методы изучения обмена энергии в организме.

Методы определения количества затрачиваемой организмом энергии применяют прямую и непрямую калориметрию.

Существует два вида калориметрии: прямая и непрямая (косвенная).

Прямая калориметрия - метод определения энергетических затрат организма по количеству выделенного им тепла. Прямая калориметрия проводится в специальных камерах - калориметрах, которые улавливают тепло, отдаваемое организмом. Метод прямой калориметрии является очень точным, но в виду сложности оборудования и трудоемкости самого процесса определения тепла в настоящее время применяется редко.

Более широкое распространение получил метод непрямой калориметрии.

Непрямая калориметрия подразделяется на несколько видов.

1. Непрямая калориметрия, основанная на учете теплотворной способности питательных веществ. Теплотворная способность или калорическая ценность питательных веществ определяется путем сжигания 1г вещества в специальном калориметре ("бомба" Бертло) путем пропускания электрического тока. Сам калориметр погружен в воду и о количестве выделившегося тепла судят по изменению температуры воды. Калорическая ценность 1 г белка равна 4,1 ккал (17,17 кДж), 1 г жира - 9,3 ккал (38,96 кДж), 1 г углеводов - 4,1 ккал (17,17 кДж).

Так как тепловой эффект химического процесса не зависит от промежуточных стадий, а определяется лишь начальным и конечным состоянием химической системы, то закономерности, полученные в "бомбе" Бертло, можно перенести на живой организм, где эти вещества не горят, а медленно окисляются.

Жиры и углеводы горят в калориметре и окисляются в организме до одних и тех же конечных продуктов - углекислого газа и воды, поэтому количество тепла, выделяемого в калориметре и в живом организме будет одинаковым. При окислении белков в организме образуются креатинин, мочевина, мочевая кислота, которые дальше не окисляются и выводятся из организма. В калориметрической "бомбе" эти вещества сгорают до углекислого газа, воды и аммиака и выделяют еще некоторое количестве тепла. Поэтому для белков введено понятие физической и физиологической калорической ценности. Физиологическая калорическаяценность 1 г белка (4,1 ккал) меньше физической (5,6 ккал).

Таким образом, зная количество принятых питательных веществ и их калорическую ценность можно рассчитать количество энергии, выделившейся в организме.

2. Непрямая калориметрия, основанная на данных газового анализа. При изучении калорической ценности питательных веществ было установлено, что поглощению определенного количества кислорода и выделению определенного количества углекислого газа за один и тот же промежуток времени соответствует определенное количество выделенного тепла. Такая зависимость позволяет использовать для определения количества тепла, освобождающегося в организме, данные газового анализа: количество поглощенного кислорода и количество выделенного за этот же промежуток времени углекислого газа.

По соотношению между количеством выделенного углекислого газа и количеством потребленного в данный период времени кислорода можно судить о том, какие вещества преимущественно окисляются. Соотношение между количеством углекислого газа, выделившегося в процессе окисления, и количеством кислорода, пошедшего на окисление, называется дыхательным коэффициентом (ДК). ДК при окислении белков равен 0,8, при окислении жиров - 0,7, а при окислении углеводов - 1,0.

Экспериментальными исследованиями установлено, что каждому значению ДК соответствует определенный калорический эквивалент кислорода, т. е. количество тепла, которое освобождается при полномокислении какого-либо вещества до углекислого газа и воды на каждый литр поглощенного при этом кислорода. Калорический эквивалент кислорода при окислении белков равен 4,8 ккал (20,1 кДж), жиров - 4,7 ккал (19,619 кДж), углеводов - 5,05 ккал (21,2 кДж).