4. Фізіологічні механізми терморегуляції

Сталість температури тіла залежить від співвідношення процесів теплоутво­рення і тепловіддачі (рис. 39 і 40). Врів­новаження цих процесів в організмі за­безпечуються багаточисельними механі­змами, які автоматично регулюють утво­рення тепла в організмі і його виділення в довкілля (температурний гомеостаз).

Людина свідомо підбирає (створює) для себе той мікроклімат, який їй найбі­льше підходить. Цим індивідуально ре­гулюється діяльність терморегуляційних механізмів і виключається можливість патологічних реакцій переохолоджень і перегрівань. Таким чином поведінкову терморегуляцію належить розглядати як систему, яка контролює необхідний тем­пературний рівень організму.

Виходячи з особливостей підтриман­ня температурного гомеостазу, К.П.Іва­нов (1982) виділяє три рівні теплового стану організму людини. Перший рівень (стан температурного комфорту) підтри­мується в межах термонейтральної зони або при незначних відхиленнях від неї.

Рис. 40. Регуляція тепловіддачі: а — нерви, які передають імпульси від рецепторів шкіри, б — нерви, які передають ічпульси від рецепторів судин; К — моторний центр у корі, ЦГт — центр терморегуляції з терморецепторами в гіпоталамусі, Гм — гормони, Дм — довгастий мозок, См — спинний мозок, Срц — судинно-руховий центр, Гф — гіпофіз, Зве — залози внутрішньої секреції, Шк — шкіра, Кс — кровоносні судини, Ттр — травний тракт, Гл — симпатичні ганглії

Цей рівень теплового стану організму характери­зується точною і чутливою регуляцією температур­ного гомеостаза за рахунок судинних реакцій. Дру­гий рівень — стан потужної терморегуляторної ак­тивності з підвищенням теплопродукції і інтенсив­ним тепловиділенням. Температура гіпоталамуса при цьому може відхилятися від норми на і °С. Тре­тій рівень — максимальне напруження фізіологіч­них резервів організму в боротьбі з переохолоджен­ням і перегріванням. Вирішальним фактором під­тримання терморегуляторних функцій є темпера­тура ЦНС, при якій починають пригнічуватись фун­кції вегетативних і терморегуляторних центрів.

В цілому система терморегуляції включає в себе три основних ланки: 1) терморецептори, які сприймають температуру тіла; 2) нервові центри, які аналізують і синтезують інформацію, що над­ходить від терморецепторів; 3) ефекторні шляхи, що координують діяльність механізмів теплоутво­рення і тепловіддачі.

Терморегуляторна система — це система складних взаємообумовлених зв'язків. Так, при під­нятті температури ядра тіла за межі належної для даного моменту норми активізуються механізми тепловіддачі, при зниженні центральної темпера­тури, активізуються механізми збереження тепла.

В тілі людини є дві терморецепторні зони — гіпаталомічні центральні терморецептори і пери­феричні шкіряні терморецептори. Обидві рецеп­торні зони містять два типи рецепторів — теплові, чутливі до тепла і холодові, чутливі до холоду.

Центральні терморецептори — це група ней­ронів, розташованих в передній частині гіпотала­муса. Ці нейрони надзвичайно чутливі до наймен­ших змін температури артеріальної крові, яка про­ходить через гіпоталамус.

Периферійні (шкіряні) терморецептори — ві­льні нервові закінчення, локалізовані по всій по­верхні тіла. При цьому холодових рецепторів в шкірі відносно більше, ніж теплових. Найбільш висока і стійка частота імпульсації від теплових рецепторів досягається при температурах між 38° і 43°С, від холодових рецепторів — між 15° і 34°С. При температурі вище 45°С холодові рецептори активізуються вдруге. Саме цим пояснюється па­радоксальне відчуття холоду в перший момент кон­такту з гарячою водою.

Периферійні і центральні терморецептори ма­ють зв'язки як з терморегуляторним центром гі­поталамуса, так і з корою великих півкуль голов­ного мозку. Цей зв'язок забезпечує усвідомлені від­чуття тепла або холоду, що впливає на довільну поведінку людини (підбір одягу, регуляція темпе­ратури приміщення, посилення рухової активнос­ті тощо). Регуляція температури тіла, пов'язана з рефлекторними впливами від рецепторів на гіпо­таламус, є мимовільною.

В забезпеченні температурного гомеостазу ор­ганізму людини основна роль належить гіпотала­мусу. В його передній частці знаходяться центр регуляції тепловіддачі, а в задній — центр регуля­ції теплоутворення. Передня частка гіпоталамуса зв'язана з парасимпатичним відділом вегетатив­ної нервової системи, а задня — з симпатичною вегетативною системою.

При підвищенні температури крові, яка про­тікає через чутливу до змін температури (преоп-тичну) зону гіпоталамуса, стимулюється передній гіпоталомічний центр регуляції тепловіддачі. Од­ночасно (за механізмом реципрокної іннервації) відбувається гальмування теплоутворення і поси­лення тепловіддачі — зниження інтенсивності об­міну речовин і розширення шкіряних судин.

При зниженні температури тіла (крові) акти­візується задній гіпоталомічний центр теплопро­дукції і гальмується передній центр тепловіддачі. Обмін речовин підвищується, шкіряні судини зву­жуються, тепловіддача зменшується. При дії на організм холоду посилення теплопродукції здій­снюється шляхом активізації таких фізіологічних механізмів:

1. довільна м'язова діяльність. Навіть якщо людина лежить нерухомо, але з напруженими м'я­зами, то процеси окислення (а значить і теплоут­ворення) зростають на 10-20% в порівнянні з їх величинами при лежанні з повністю розслабле­ною мускулатурою. При ходьбі енерговитрати зро­стають на 60-80%, при виконанні інтенсивної ро­боти — до 500% від їх величини в стані спокою;

2. холодове тремтіння. Охолодження повер­хні тіла, діючи на відповідні рецептори шкіри, ре­флекторно збуджує мимовільні хаотичні скорочен­ня м'язів (м'язове тремтіння). За цих умов енер-гообмін нерідко зростає в 2-3 рази;

3. надходження в кров норадреналіна. Норад-реналін (гормон наднирників) забезпечує перероз­поділ енергії, яка утворюється в м'язах, печінці і жирових депо. Температура крові печінкової вени більш висока, ніж в печінковій артерії, що вказує на інтенсивне теплоутворення в печінці. При охо­лодженні тіла теплопродукція в печінці зростає. Вихідний рівень активності гіпоталамуса залежить від безпосереднього впливу тепла на нього і від периферійних імпульсів. Аферентні сигнали від хо­лодових рецепторів забезпечують включення ме­ханізмів, які попереджають тепловіддачу і поси­люють теплоутворення. При цьому температурні сигнали від терморецепторів шкіри включають гі-поталомічні реакції ще до початку значних змін внутрішньої температури, що попереджує можли­ві відхилення температури ядра від норми.

Існує також і кортикальна регуляція темпе­ратурного гомеостазу. Вона здійснюється за учас­тю нейронів кори мозку і спрямована на завчасну підготовку організму до наступних ерготермічних впливів. Серед умовних рефлексів особлива роль належить натуральним умовним терморефлексам. Натуральні умовні рефлекси виробляються про­тягом індивідуального життя внаслідок постійних сполучень, безумовнорефлекторних реакцій з по­дразниками довкілля. Робота і обстановка, що їй передує, є основним джерелом утворення багато-численних натуральних умовних терморефлексів.

В регуляції температури тіла беруть участь залози внутрішньої секреції — щитовидна, наднир-ники, підшлункова і інші. їх гормони змінюють направленість окислювальних процесів в організ­мі людини при дії на нього холоду або жари.