Обмен веществ и энергии. Терморегуляция.

Обмен веществ и энергии. Терморегуляция.

1 часть - Обмен веществ и энергии.

2 часть - Терморегуляция.

Цель лекции: познакомиться с основными закономерностями теплопродукции и теплоотдачи

План:

• Температура тела и изотермия.
• Химическая терморегуляция.
• Физическая терморегуляция.
• Регуляция изотермии.

Задание:

Составить конспект по данной презентации, зарисовать в рабочую тетрадь температурные зоны тела человека.

• Температура тела человека и высших животных поддерживается на относительно постоянном уровне, несмотря на колебания t окружающей среды.
• Это постоянство t тела носит название изотермии .

Классификация организмов по способу поддержания t тела

• Гомойотермные (теплокровные) – человек, высшие позвоночные животные, птицы – способны к изотермии (имеют мощные внутренние источники тепла и более хорошую теплоизоляцию тела).
• Пойкилотермные (холоднокровные) – это животные и насекомые, t тела колеблется в такт с t окружающей среды. (Для повышения t они используют внешние источники тепла, имеют высокую теплопроводность тела)

Изотермия в процессе онтогенеза развивается постепенно.

• У новорожденного ребенка способность поддерживать постоянство t тела далеко не совершенна.
• Вследствие этого может наступать охлаждение (гипотермия) или перегревание (гипертермия) организма при таких температурах окружающей среды, которые не оказывают влияния на взрослого человека.
• Даже небольшая мышечная работа, связанная с длительным криком ребенка, может привести к повышению температуры тела.

Преимущества теплокровия:

• Высокая интенсивность обмена веществ делает организм более свободным в выборе места обитания
• У теплокровных организмов в 2-3 раза выше скорость деятельности ЦНС, мышечной и других систем
• Цена теплокровия:
• Теплокровным требуется больше пищи
• Теплокровные виды имеют меньшую численность
• При тех же размерах уровень обмена веществ в 3 раза выше, чем у холоднокровных

Температурные характеристики разных участков тела человека

• В теле человека принято различать « ядро », t которого сохраняется достаточно постоянной, и « оболочку », t которой существенно колеблется в зависимости от t внешней среды.

холод

тепло

• Область «ядра» сильно уменьшается при низкой внешней t и , наоборот, увеличивается при высокой t .
• Поэтому справедливо говорить, что изотермия присуща «ядру» -внутренним органам и головному мозгу.

холод

тепло

Различные участки поверхности кожи имеют неодинаковую температуру.

• Относительно выше t кожи туловища и головы (33—34 °С).
• В конечностях существует продольный (осевой) градиент, поэтому температура конечностей наиболее низкая - в дистальных отделах (24,4 ).

Места измерения t тела

• Подмышечная впадина (часто используется. значение 36,5—36,9 °С.
• В клинике часто (особенно у грудных детей) измеряют температуру в прямой кишке (ректальная), где она выше, чем в подмышечной впадине, и равна у здорового человека в среднем 37,2—37,5°С.

Места измерения t тела

Рот

• наиболее часто в Европе и США. t 35.8 - 37.3°C.
• Причины ошибок измерения :

- ротовое дыхание

- прием теплой или холодной воды перед измерением

Ушная раковина лучшее место при исследованиях t 35,5-37,5 °C

Зависимость t тела от различных факторов

• Температура тела колеблется в течение суток в пределах 0,5—0,7 °С, что называется циркадианным суточным ритмом.
• Покой и сон понижают, мышечная деятельность повышает температуру тела.
• Максимальная температура наблюдается в 16—18 ч вечера, минимальная — в 3— 4 ч утра.

• Эмоциональное возбуждение вызывает повышение t тела на 2 °С
• Фаза менструального цикла – перед овуляцией наблюдается повышение на 0,5—0,7 °С
• t˚ выше у детей и ниже у стариков и новорожденных
• У рабочих, длительно работающих в ночных сменах, колебания t могут быть обратными.

• Интенсивная мышечная работа повышает t тела до 39 °(у спортсменов)
• В условиях пересечения меридианов требуется 1-2 недели для того, чтобы температурный ритм синхронизировался с новым временем.

Нормальные значения температуры

Место измерения

Среднее значение

Время измерения

Подм. область

Полость рта

06.00

36.6.

Прямая кишка

37.3

16.00-18.00

35.6-36.1

37.9

Моча

36.9.-37.2.

37.1

37.9

37.7

37.7

38.3

37.7

38.3

«Человек в печи»

Английский врач Чарльз Благден (1748–1820) показал явления гомеостаза задолго до Кеннона

В 1775 он провел 45 минут в камере с температурой 127˚C вместе с собакой, бифштексом и несколькими коллегами-исследователями.

Собака выжила благодаря испарению при глубоком и частом дыхании, человек – благодаря потоотделению.

Бифштекс, погиб, будучи неспособен поддерживать гомеостаз 

Температурный гомеостаз

Постоянство температуры тела происходит за счет равенства теплообразования и теплопотери.

Терморегуляцию принято разделять на:

• химическую (теплообразование)
• физическую (теплоотдача)

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ

• У человека усиление теплообразования отмечается, когда t окружающей среды становится ниже оптимальной t , или зоны комфорта.
• Для человека в обычной одежде эта t комфорта находится в пределах 18—20 °С, в легкой одежде 25 °С, а для обнаженного равна 28 °С, при относительной влажности воздуха 50%; в воде 31-35 ° С.
• Химическая терморегуляция подразделяется на сократительный и несократительный.

Химическая терморегуляция подразделяется на: сократительный и несократительный термогенез.

1. Сократительный термогенез:

Связан с сокращением скелетных мышц. Наиболее интенсивное теплообразование в организме происходит в мышцах.

а) Произвольные мышечные сокращения

б) Непроизвольные мышечные сокращения (дрожь).

а) Произвольные мышечные сокращения осуществляются:

• Тонусом мышц, формирующих позу (например, сидячая поза увеличивает теплопродукцию на 40%, а стоячая на 70% по сравнению с лежачей). Даже если человек лежит неподвижно, но с напряженной мускулатурой теплообразование повышается на 10 %.
• При физической работе до 90% образующегося тепла приходится на скелетные мышцы, а при тяжелой мышечной работе—до 400 - 500 %.

б) Непроизвольные мышечные сокращения (дрожь).

В условиях холода теплообразование в мышцах увеличивается, даже если человек находится в неподвижном состоянии.

Дрожь обусловлена тем, что при охлаждении поверхности тела, раздражаются холодовые рецепторы, которые рефлекторно возбуждают беспорядочные непроизвольные сокращения мышц антагонистов (раньше начинается с жевательных мышц)

При этом усиливаются обменные процессы организма, что и влечет за собой повышение теплообразования.

Даже произвольная имитация дрожи увеличивает теплообразование на 200 %.

2. Несократительный термогенез: обмен веществ – источник тепла

• - ускорение обменных процессов (активация гликолиза, гликогенолиза и липолиза), не связанных с сокращением мышц (недрожательный термогенез).
• Важную роль играет бурый жир, характеризующийся избытком митохондрий, количество которого больше у новорожденных.
• Продукция тепла в нем может быть в 3 раза выше, чем в работающей мышце. У взрослого бурый жир расположен в области шеи, между лопатками, в средостении около аорты, полых вен и симпатической цепочки.

Роль разных органов в теплопродукции:

• Печень 34%
• Мозг – 16%
• Сердце 11%
• Почки 8%

Нервная регуляция

• Соматическая нервная система – обеспечивает сократительный термогенез
• Симпатическая нервная система – мобилизация энергетических резервов: усиление гликогенолиза, липолиза, активация окисительных реакций в буром жире

Эндокринная регуляция

• Тиреоидные гормоны и адреналин – усиливаю окислительные процессы, увеличивая теплопродукцию
• Глюкокортикоиды на холоде усиливают действие адреналина,

«Моржи»

ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ

• Теплоотдача осуществляется путем:

• Теплоизлучение (радиация) обеспечивает отдачу тепла с помощью инфракрасного излучения; тело человека излучает инфракрасные волны от 5 до 20 мкм; основные участки теплоотдачи – лицо, голова, кисти рук
• Конвекция обеспечивает отдачу тепла прилегающему к телу воздуху или жидкости;
• Теплопроведение (кондукция) – происходит при контакте с предметами, температура которых ниже температуры тела.
• Испарение воды в процессе дыхания, с поверхности кожи, слизистых оболочек;

Неощутимое испарение

• С кожи вне потовых желез в сутки испаряется до 700 мл воды
• Со слизистых воздухоносных путей в сутки испаряется 400 мл воды
• Ощутимое испарение (потоотделение)
• Начинается при t внешней среды 25 °С
• При температуре выше 33 °С является единственным путем отдачи тепла

• Особенно интенсивно потоотделение происходит при высокой окружающей температуре и во время мышечной работы.
• При очень тяжелой работе выделение пота у рабочих горячих цехов может составить 12 л за день.

Испарение воды зависит от относительной влажности воздуха.

• В насыщенном водяными парами воздухе (100%) вода испаряться может только при условии, пока температура кожи выше температуры окружающей среды

ВОПРОС:

• Где человек может перегреться до летального исхода: в русской бане или в финской сауне?

Регуляция теплоотдачи

• Теплоотдача меняется в результате перераспределения крови в сосудах и при изменении объема циркулирующей крови.
• На холоде сосуды суживаются — уменьшение количества крови, циркулирующей через поверхностные сосуды, что способствует сохранению тепла во внутренних органах.

Поведенческая терморегуляция

• Изменение положения тела: когда собаке холодно, она сворачиваются в клубок, уменьшая тем самым поверхность теплоотдачи; когда жарко, наоборот, принимает положение, при котором поверхность теплоотдачи максимально возрастает.

Симпатическая регуляция

• суживает сосуды
• Регулирует потовые железы
• Эндокринная регуляция
• Адреналин активирует симпатический отдел, потоотделение при стрессе, страхе

РЕГУЛЯЦИЯ ИЗОТЕРМИИ

• Блок-схема регуляции изотермии

Рецепторный отдел – - холодовые (в 8 раз больше) рецепторы и тепловые

Локализация:

• Периферические - кожные,
• Центральные (гипоталамус) и внутриорганные рецепторы.
• Максимальная плотность рецепторов на лице, голове, шее, минимальная – кожа нижних конечностей

Проводниковый отдел

• От холодовых рецепторов идет передача импульсов по волокнам А  и С, от тепловых по волокнам С.
• Поступают в задние рога спинного мозга, образуют перекрест и 2 главных пути:
• 1. Боковой спино-таламический – идет: ретикулярную формация - в таламус, далее в кору (обеспечивает сознание дискомфорта или комфорта; условно-рефлекторную реакцию – постцентральная извилина)
• 2. Спино-ретикулярный путь – ретикулярная формация- таламус – гипоталамус (интегратор терморегуляции)

Центр терморегуляции - гипоталамус

• Центр телопродукции – задний отдел
• Центр теплоотдачи – передний отдел