Лекція 10. Температура тіла. Терморегуляція

План лекції:

1. Поняття про температуру тіла.

2. Гомойотермія, пойкілотермія.

3. Регуляція температури тіла.

Життєдіяльність людини пов’язана з постійним витрачанням енергії, яку організм отримує за рахунок надходження і перетравлення харчових речовин. Хімічні перетворення, що відбуваються у клітинах організму в процесі обміну речовин, супроводжуються теплоутворенням. Одночасно з утворенням тепла в організмі відбувається його віддача у навколишнє середовище. Два процеси – теплоутворення і тепловіддача – складають теплообмін організму. Одним з показників теплообміну є температура тіла, що залежить від двох факторів: утворення тепла, тобто від інтенсивності процесів обміну речовин в організмі, і віддачі тепла у зовнішнє середовище.

Здатність людини підтримувати постійну температуру обумовлена складними біологічними і фізико-хімічними процесами регуляції теплоутворення. На відміну від холоднокровних (пойкілотермних) тварин температура тіла теплокровних (гомойотермних) при коливаннях температури зовнішнього середовища змінюється незначно. Сталість температури (ізотермія) тіла людини носить відносний характер: відкриті ділянки шкіри при низькій температурі охолоджуються швидше, ніж закриті.

Значення ізотермії полягає в тому, що вона забезпечує незалежність процесів обміну у тканинах і органах від коливань температури зовнішнього середовища. Температура закритих ділянок тіла і внутрішніх органів майже не змінюється при коливаннях температури зовнішнього середовища. Температура тіла змінюється впродовж доби на незначні величини – (0,5–0,7 °С). Максимальне її значення (37,0–37,1 °С) спостерігається о 16.00–18.00 годині, мінімальні (36,2–36,0 °С) – о 3.00–4.00 годині ранку. У літніх людей температура тіла падає до 35,0–36,0 °С.

Головним регулятором теплопродукції являються м’язи: при інтенсивному навантаженні вони постачають до 90 % теплоти. У нормальних умовах життєдіяльності на долю м’язів приходиться 65–70 % теплопродукції. Другим за значущістю джерелом теплопродукції є печінка.

Підтримання теплового балансу організму здійснюється завдяки співмірності в утворенні тепла і його виділенні. Рівень теплоутворення залежить від інтенсивності обміну речовин, який відбувається з виділенням тепла (екзотермічні хімічні процеси). Віддача тепла регулюється головним чином фізичними процесами (тепловипромінювання, теплопроведення, конвекція, випаровування). Найбільша кількість тепла віддається організмом тепловипромінюванням і теплопроведенням – 60–65 %.

Тепловипромінювання полягає у виділенні тепла з поверхні тіла шляхом інфрачервоного випромінювання. За рахунок випромінювання організм виділяє основну масу тепла – у стані спокою за рахунок випромінювання виділяється до 60 % тепла. Інтенсивність теплопроведення і тепловипромінювання визначається в основному температурою шкіри. Хоча шкіра поганий провідник, вона має велику кількість судин; з підвищенням температури зовнішнього середовища розширюються артеріоли і капіляри шкіри, що збільшує інтенсивність процесів теплопроведення і тепловипромінювання. Зі зниженням температури зовнішнього середовища артеріоли і капіляри шкіри звужуються, кількість крові, що протікає через її судини, зменшується, знижується температура шкіри, що зменшує тепловіддачу. За рахунок цього механізму організм зберігає тепло. Виділення тепла з організму відбувається також шляхом випаровування води з поверхні тіла а також при диханні. На випаровування 1 г води з поверхні тіла витрачається 2,4 кДж (0,58 ккал) енергії. Випаровування води з поверхні тіла відбувається при виділенні поту. Навіть за відсутності видимого потовиділення через шкіру випаровується до 0,5 л води за добу. Випаровування 1 л поту може знизити температуру тіла на 10 °С.

У стані відносного спокою доросла людина виділяє у навколишнє середовище 15 % тепла шляхом теплопроведення, близько 66 % через тепловипромінювання і 19 % за рахунок випаровування води.

З підвищенням температури навколишнього середовища, при фізичному навантаженні потовиділення збільшується. Людина за добу здатна виділити з потом до 10–15 л рідини. У середньому за добу людина втрачає 0,8 л поту, а з ним 2,1 мДж (500 ккал) тепла.

У процесі дихання людина за добу виділяє близько 0,5 л води. Енергія при цьому витрачається не тільки на випаровування води з поверхні дихальних шляхів, але й на зігрівання повітря, що видихається. При фізичній роботі вентиляція легенів збільшується, а це викликає збільшення тепловіддачі.

При низькій температурі навколишнього середовища (15 °С і нижче) близько 90 % добової тепловіддачі відбувається за рахунок теплопроведення і тепловипромінювання, у цих умовах потовиділення не відбувається. При температурі повітря 18–22 °С тепловіддача за рахунок теплопроведення і тепловипромінювання зменшується, але збільшуються втрати тепла шляхом випаровування вологи. Якщо температура навколишнього середовища дорівнює температурі тіла і вища за неї, то випаровування стає основним способом тепловіддачі. Внаслідок цього при великій вологості повітря, коли випаровування утруднене, може виникнути перегрів тіла і розвинутися тепловий удар.

Регуляція теплоутворення здійснюється нейрогуморальними механізмами. Сигналом до зміни теплоутворення є імпульси з температурних рецепторів, які передаються у вищі підкіркові центри терморегуляції. Центральний апарат терморегуляції знаходиться у передній і задній частинах гіпоталамуса і у ретикулярній формації середнього мозку. Пошкодження гіпоталамуса супроводжується втратою здатності підтримувати постійну температуру тіла. Теплокровні тварини у цьому випадку регулюють температуру тіла по пойкілотермному типу.

Фізична терморегуляція контролюється передніми ядрами гіпоталамуса. При пошкодженні цих ядер тварина гине від перегрівання, тому що порушуються процеси тепловіддачі. Задні ядра гіпоталамуса регулюють теплоутворення шляхом підсилення обміну речовин. Виключення цих центрів викликає зниження інтенсивності тканинного обміну і переохолодження.

Виконавчі команди терморегуляційних центрів передаються на скелетні м’язи, потові залози, кровоносні судини і діафрагму через спинний мозок. Отже, спинний мозок є важливим регулятором теплопродукції і тепловіддачі.

Гуморальні фактори терморегуляції – гормони і біологічно активні речовини – змінюють рівень теплопродукції і тепловіддачі через обмінні процеси у клітинах і тканинах організму.

Емоційне збудження, зміни у психічному стані здійснюють суттєвий вплив на рівень теплопродукції і тепловіддачі. При деяких видах емоцій (страх, тривожність, гнів) теплопродукція і тепловіддача різко підвищуються. «Холодний піт», «мурашки по шкірі» – це типові зміни терморегуляційних реакцій при емоційному збудженні. При м’язовій роботі температура тіла може підвищуватись до 39–40 °С.

РОЗДІЛ 3. ФІЗІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ РУХОВОЇ АКТИВНОСТІ

ТЕМА 3.1 ФУНКЦІОНАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА М’ЯЗА