Вопрос: Благодаря каким механизмам поддерживается постоянная температура тела у человека? Предположите, для чего можно использовать искусственно создаваемую гипотермию и гипертермию в медицине.
Категория: школьный раздел
Ответы:
У человека температура тела человека поддерживается на относительно постоянном уровне, несмотря не колебания температуры внешней среды. Например, при измерении в подмышечной впадине температура тела у здорового человека равна 36,5-36,9°С.
Образование тепла в организме происходит при окислении белков, углеводов и жиров. Эти химические реакции сопровождаются выделением энергии, часть которой запасается в виде АТФ, а оставшаяся - рассеивается в виде тепла. Наиболее интенсивное теплообразование в организме идет в мышцах (при мышечном сокращении), в печени и в почках. Образовавшееся в организме тепло разносится кровью по всему телу.
Регуляция теплообразования в организме осуществляется за счет изменения интенсивности окислительных реакций. При повышении температуры внешней среды до 25-30°С обмен веществ в организме замедляется, и теплообразование уменьшается. Это защищает организм от перегревания. При понижении температуры внешней среды ниже 15°С обмен веществ ускоряется, и теплообразование значительно усиливается.
Сохранение постоянной температуры тела у человека возможно при том условии, что количество тепла, образующегося в организме, будет равно количеству тепла, отдаваемого в окружающую среду. Потеря тепла органами и тканями в большой степени зависит от их местоположения: поверхностно расположенные органы (например, кожа) отдают больше тепла и охлаждаются сильнее, чем внутренние органы, более защищенные от охлаждения. В среднем теплоотдача у человека в состоянии покоя составляет 419 кДж (100 ккал) в час, из них 80% тепла человек отдает через кожу.
Отдача избыточного тепла из организма в окружающую среду может происходить тремя
способами: путем теплоизлучения, теплопроведения и испарения.
Теплоизлучение - способ отдачи тепла в виде инфракрасного излучения;
Теплопроведение - теплоотдача при непосредственном контакте, соприкосновении кожи
человека с другими предметами;
Теплоотдача путем испарения - способ рассеяния организмом тепла в окружающую среду
за счет его затраты на испарение воды с поверхности кожи и легких.
Интенсивность теплоизлучения и теплопроведения зависит от разности температур кожи и окружающей среды. Таким образом, изменяя температуру кожи, можно регулировать теплоизлучение и теплопроведение. На холоде кровеносные сосуды кожи, главным образом артериолы, сужаются, и большее количество крови поступает в сосуды брюшной полости. Кожа, получая меньше теплой крови, излучает меньше тепла и меньше нагревает окружающую среду - теплоотдача уменьшается.
В значительной степени препятствует теплоотдаче слой подкожной жировой клетчатки (жир имеет низкую теплопроводность и является хорошим теплоизолятором). Одежда тоже служит человеку средством для уменьшения теплоотдачи. При этом потере тепла препятствует тот слой неподвижного воздуха, который находится между одеждой и кожей,
 так как воздух - плохой проводник тепла. Обнаженное тело, напротив, теряет тепло, потому что воздух на его поверхности все время сменяется. Поэтому температура кожи на обнаженных частях тела значительно ниже, чем на одетых.
При высокой температуре окружающей среды сосуды кожи расширяются, теплая кровь приливает к коже, температура кожи повышается - теплоотдача растет. Кроме того, при высокой температуре окружающей среды большое значение имеет испарение пота с поверхности кожи. На испарение 1 мл воды расходуется 2,4 кДж (0,58 ккал). В состоянии покоя организм человека может отдать путем испарения треть всего тепла, выработанного за целый день. При повышении температуры окружающей среды или при большой физической нагрузке потоотделение увеличивается (до 12 л в сутки), и теплоотдача существенно возрастает.
Таким образом, регуляция температуры тела осуществляется путем совместного действия механизмов, регулирующих интенсивность обмена веществ, и механизмов, регулирующих кровоснабжение кожи, потоотделение и дыхание. Существуют нервные и гуморальные механизмы терморегуляции.
Нервный механизм терморегуляции. Центр терморегуляции расположен в гипоталамусе. Основным раздражителем этого центра являются нервные импульсы, поступающие от тепловых и холодовых рецепторов кожи. Кроме того, на центр терморегуляции оказывает влияние температура крови. Центр в гипоталамусе перерабатывает поступившую информацию о температуре и посылает соответствующие эфферентные сигналы, которые влияют на уровень образования тепла в мышцах и внутренних органах, перераспределение крови и испарение. Так осуществляется рефлекторная регуляция температуры тела при охлаждении или перегревании.
Определенную роль в регуляции температуры тела играет кора больших полушарий, обеспечивая условнорефлекторные поведенческие реакции (например, обмахивание веером, включение вентилятора, смену одежды).
Гуморальный механизм терморегуляции. В регуляции температуры тела принимают участие железы внутренней секреции, главным образом, щитовидная железа и надпочечники. В условиях охлаждения происходит усиленное выделение в кровь тироксина, повышающего обмен веществ. Адреналин, выделяемый в кровь надпочечниками, усиливает окислительные процессы в тканях, увеличивает теплообразование и сужает сосуды кожи, тем самым уменьшая теплоотдачу.
Гипотермия и гипертермия. Если человек длительное время находится в условиях сильно повышенной или пониженной температуры внешней среды, то физиологические механизмы терморегуляции могут оказаться недостаточными, и происходит перегревание тела - гипертермия, или охлаждение тела - гипотермия.
Гипертермия - перегревание, накопление избыточного тепла в организме человека с повышением температуры тела, вызванное внешними факторами, затрудняющими теплоотдачу во внешнюю среду или увеличивающими поступление тепла извне. Иногда гипертермией называют и лихорадку - защитно-приспособительную реакцию организма в ответ на воздействие патогенных раздражителей (например, при инфекционных заболеваниях), приводящую к перестройке процессов терморегуляции и повышению температуры тела.
В медицине искусственная гипертермия может применяться с лечебными целями для лечения онкологических заболеваний (злокачественных опухолей), при котором тело пациента, его участки, или отдельные органы подвергаются воздействию высокой температуры (свыше 39°С, вплоть до 44-45°С), в результате чего повышается эффективность применения лучевой или химиотерапии, либо радиотерапии.
При перегреве организма человека выше 42°С наступают серьезные нарушения в системах жизнеобеспечения и развивается тепловой удар. При дальнейшем повышении температуры происходит необратимое нарушение структуры и функции белковых молекул в организме, несовместимое с жизнью. В связи с этим наибольшее внимание привлекают методы местной (локальной) гипертермии, хотя большинство из них до сих пор находится в стадии разработки или клинических испытаний. Вариантом локальной гипертермии, применяемой в медицине для деструкции пораженных тканей, является термокоагуляция.
Гипотермия - переохлаждение, состояние организма, при котором температура тела падает ниже, чем требуется для поддержания нормального обмена веществ и функционирования. При гипотермии скорость обмена веществ в организме снижается, что приводит к уменьшению потребности в кислороде. Это обстоятельство используется в медицинской практике, когда применяют искусственную местную или общую гипотермию. К местной гипотермии прибегают для лечения кровотечений, травм и воспалений. Общую гипотермию организма применяют при операциях на сердце и головном мозге, при лечении черепно-мозговой травмы, при внутричерепных кровоизлияниях. При гипотермии пациенты легче переносят временное выключение сердечной деятельности, остановку дыхания и кровообращения. Гипотермию прекращают быстрым согреванием тела.