Механізми терморегуляції

Регуляція температури полягає в узгодженні процесів тепло­продукції (хімічна терморегуляція) та тепловіддачі (фізична тер­морегуляція) .

Процеси теплопродукції. В усіх органах унаслідок процесів об­міну речовин відбувається теплопродукція. Тому кров, яка відтікає від органів, як правило, має вищу температуру, ніж та, що при­тікає. Але роль різних органів у теплопродукції різна. У стані спокою на печінку припадає близько 20 % загальної теплопродук­ції, на інші внутрішні органи — 56%, на скелетні м'язи — 20%; при фізичному навантаженні на скелетні м'язи — до 90 %, на вну­трішні органи — лише 8 %.

Таким чином, найпотужнішим резервним джерелом теплопро­дукції є м'язи при їх скороченні. Зміна активності їх метаболізму при локомоціях — основний механізм теплопродукції. Серед різно­манітних локомоцій можна виділити кілька етапів участі м'язів у теплопродукції.

Терморегуляційний тонус. При цьому м'язи не скорочуються. Підвищуються лише їх тонус та метаболізм. Цей тонус виникає загалом у м'язах шиї, тулуба та кінцівок. Унаслідок цього тепло­продукція підвищується на 50—100 %.

Тремтіння виникає несвідомо і полягає в періодичній актив­ності високопорогових рухових одиниць на тлі терморегуляційного тонусу. При тремтінні вся енергія спрямована лише на збільшення теплотворення, у той час як при звичайних локомоціях частина енергії витрачається на переміщення відповідної кінцівки, а части­на — на термогенез. При тремтінні теплопродукція підвищується у 2—3 рази. Тремтіння починається часто з м'язів шиї, обличчя. Це пояснюється тим, що передусім має підвищитись температура крові, яка тече до головного мозку.

Довільні скорочення полягають у свідомому підвищенні ско­рочення м'язів. Це спостерігається в умовах низької зовнішньої температури, коли перших двох етапів не досить. При довільних скороченнях теплопродукція може збільшитись у 10—20 разів.

Регуляція теплопродукції в м'язах пов'язана з впливом α-мото-нейронів на функцію та метаболізм м'язів, у інших тканинах — симпатичної нервової системи і катехоламінів (підвищують інтен­сивність метаболізму на 50 %) та дією гормонів, особливо тирокси­ну, який підвищує теплопродукції^ майже вдвічі.

Значна роль у термогенезі ліпідів, які виділяють при гідролізі значно більше енергії (9,3 ккал/г), ніж вуглеводи (4,1 ккал/г). Особливе значення, зокрема у дітей, має бурий жир.

Процеси тепловіддачі відбуваються такими шляхами — радіа­ція, конвекція, випаровування та теплопровідність.

Радіація відбувається за допомогою інфрачервоного довгохви­льового випромінювання. Для цього потрібен градієнт температур між теплою шкірою і холодними стінами та іншими предметами навколишнього середовища. Таким чином, величина радіації зале­жить від температури і поверхні шкіри.

Теплопровідність здійснюється при безпосередньому контакті тіла з предметами (стілець, ліжко тощо). При цьому швидкість перенесення тепла від більш нагрітого тіла до менш нагрітого предмета визначається температурним градієнтом і їх термопровідністю. Віддача тепла цим шляхом значно (у 14 разів) збільшує­ться при перебуванні людини у воді. Частково шляхом проведен­ня тепло передається від внутрішніх органів до поверхні тіла. Але цей процес гальмується внаслідок низької теплопровідності жиру.

Конвекційний шлях. Повітря, що контактує з поверхнею тіла, за наявності градієнту температур нагрівається. При цьому воно стає легшим і, піднімаючись від тіла, звільняє місце для нових порцій повітря. Таким чином воно забирає частину тепла. Інтен­сивність природної конвекції може бути збільшена за рахунок додаткового руху повітря, зменшення перепон при надходженні його до тіла (відповідним одягом).

Випаровування поту. При кімнатній температурі у роздягненої людини близько 20 % тепла віддається за допомогою випарову­вання.

Швидкість випаровування поту залежить від градієнта темпе­ратури і насичення водяною парою навколишнього повітря. Що вища вологість, то менш ефективним стає цей шлях тепловіддачі. Різко зменшується результативність тепловіддачі при перебуванні у воді або в щільному одязі. При цьому організм змушений ком­пенсувати відсутність потовипаровування за рахунок збільшення потовиділення.

Випаровування має два механізми: а) перспірація — без участі потових залоз; б) випаровування — при активній участі потових залоз.

Перспірація — випаровування води з поверхні легень, слизових оболонок, шкіри, яка завжди волога. Це випаровування не регу­люється, воно залежить від градієнта температур і вологості на­вколишнього повітря, його величина становить близько 600 мл/добу. Що вища вологість, то менш ефективний цей вид тепло­віддачі.

Механізм секреції поту. Потова залоза складається з двох частин: власне залози, яка розташована в субдермальному шарі, і вивідних протоків, що відкриваються на поверхні шкіри. В за­лозі утворюється первинний секрет, а в протоках завдяки реаб­сорбції формується вторинний секрет — піт.

Первинний секрет подібний до плазми крові. Різниця полягає в тому, що в цьому секреті немає білків та глюкози, менше Nа+. Сильне по­тоутворення супроводжується збільшенням концентрації сечовини (до 4 разів вище, ніж у плазмі) і калію (до 1,2 разу більше, ніж у плазмі). Сумарна висока концентрація іонів, утворюючи високий рівень осмотичного тиску, забезпечує зниження реабсорбції і ви­ділення з потом великої кількості води.

Функції потових залоз регулюються особливими механізмами. На їх активність впливає симпатична нервова система, проте ме­діатором тут є ацетилхолін. Секреторні клітини, крім М-холіноре-цепторів, мають також адренорецептори, які реагують на катехо­ламіни крові. Активізація функції потових залоз супроводжується збільшенням їх кровопостачання.

Кількість виділеного поту може досягати 1,5 л/год, а у адапто­ваних людей — до 3 л/год.

Головну роль у регуляції процесів тепловіддачі відіграють змі­ни кровопостачання шкіри. Звуження судин шкіри, відкриття арте­ріовенозних анастомозів сприяє меншому припливу тепла від ядра до оболонки і збереженню його в організмі. Навпаки, при розши­ренні судин шкіри її температура може збільшуватись на 7—8 °С. При цьому збільшується і тепловіддача.

Умовно шкіру можна назвати радіаторною системою організму.

Таким чином, температура тіла — баланс між процесами теплопродукції та тепловіддачі. Ко­ли теплопродукція переважає над тепловіддачею, температура тіла підвищується і, навпаки, якщо тепловіддача вища, ніж теплопро­дукція, температура організму знижується.