Тепловой баланс организма: термогенез, теплоотдача Содержание

 [убрать] 

• 1 Тепловой баланс организма человека: соотношение термогенеза и теплоотдачи

• 2 Пассивное интенсивное воздействие высоких температур на организм человека

• 3 Читайте также

• 4 Литература

Тепловой баланс организма человека: соотношение термогенеза и теплоотдачи

Для поддержания внутренней температуры тела на уровне примерно 37 “С во время пробуждения и в часы сна организму человека приходится постоянно приспосабливаться к изменениям температуры воздуха, влажности, перемещениям воздуха, солнечному теплу, атмосферному давлению и термоизолирующим свойствам одежды. Кроме того, при переваривании и усваивании пищи примерно 80 % всей энергии пищи преобразуется в тепло. В случае интенсивных физических упражнений происходит значительное возрастание уровня использования энергии по сравнению с состоянием покоя. Например, энергетические затраты профессионального бегуна на марафонские дистанции (масса тела 66,9 кг, рост 185 см), потребовавшиеся для преодоления дистанции на Играх XXIII Олимпиады 1984 г. в Лос-Анджелесе за 2,2 ч со скоростью 314 ммин"1 составили 5862 кДж (1400 ккал) или 97,6 кДж-мин"1 (23,3 ккал мин-1) (Armstrong et al., 1986). Это примерно в 8—12 раз больше по сравнению с энерготратами в состоянии покоя, которые равны 8,3—12,6 кДж-мин"1 (2—3 •скал-мин"1). При таком повышении уровня энергетического обмена возникает потребность в отведении значительных количеств тепла, поскольку в ином случае развивается сильная гипертермия (т. е. повышение температуры тела выше 39—40 "С), и вследствие теплового удара, обусловленного физической нагрузкой, может произойти повреждение тканей и даже наступить смерть. В действительности этому спортсмену за время своей спортивной карьеры дважды пришлось пережить такое состояние.

Тепловой стресс, связанный с повышенной температурой окружающей среды, повышает потребность в усилении радиационно-конвекционного охлаждения, а также теплоотдачи за счет испарения. Преоптическая область переднего гипоталамуса реагирует на повышение температуры крови и органов тела и стимулирует потоотделение вместе с расширением поверхностных кровеносных сосудов. В другом месте ЦНС повышение температуры спинного мозга также влияет на регуляцию температуры и вызывает дополнительную эффекторную реакцию потовых желез и поверхностных кровеносных сосудов (Jessen, 1996). Несмотря на то что обычно продолжительные интенсивные физические упражнения в условиях повышенной температуры сопровождаются потерями жидкости, равными от 0,8 до 2,0 л-ч"1, потери жидкости у упомянутого выше 6eiyita на марафонские дистанции составили 3,71 л-ч'1, что привело к обезвоживанию, оказавшему пагубное воздействие на его физическую работоспособность и состояние здоровья. При испарении 1 л жидкости с поверхности тела человек теряет 2428 кДж (580 ккал). Поскольку в сухом воздухе 85 — 90 % теплоотдачи происходит за счет испарения пота (Adams et al., 1975), а при повышенной влажности более 50 % ее приходится на конвекционный и радиационный теплообмен, осуществление которого становится возможным за счет расширения кровеносных сосудов, автономный и нейроэндокринный контроль обмена веществ, потоотделения и кровообращения, имеет важное значение для терморегуляции, а также поддержания нормального состояния здоровья и физической работоспособности.

Во время интенсивных физических упражнений, реакция эндокринной системы, регулируемая автономной нервной системой, обеспечивает терморегуляцию, вентиляцию легких, изменение функции кардиореспираторной и иммунной систем, а также поддержание водно-солевого баланса. В реализации этих всеобъемлющих изменений участвуют симпато-адреномедуллярная система, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система, эндогенные опиоидные мессенджеры (т. е. эндорфины, диморфины, энкефалины) и гормоны, регулирующие водно-солевой баланс (Borer, 2003). Во время двигательной активности и в состоянии покоя автономная нервная система воздействует на терморегуляцию организма преимущественно посредством судомоторных (т. е., оказывая влияние на потовые железы) и вазомоторных (т. е., изменяя просвет кровеносных сосудов) реакций. Судомоторная реакция способствует увеличению рассеяния тепла за счет выделения и испарения пота. Повышение температуры воспринимается центральными и периферическими терморецепторами, и это приводит к активации потовых желез через симпатические холинергические нейроны. Те же терморецепторы влияют и на вазомоторную реакцию (т. е. расширение или сужение поверхностных кровеносных сосудов), принимая участие в контроле кровообращения в кожных покровах и регулируя таким образом радиационный и конвекционный теплообмен с окружающей средой.

В отсутствие двигательной активности термин термогенез относится к адаптивным или регуляторным повышениям уровня метаболизма, связанным с избыточным потреблением пищи (пищевой термогенез); воздействием холода; приспособлением к пониженной температуре и пробуждением после сна (несократительный термогенез) либо реакцией на заболевание, травму или стресс (часто называют еще повышенным обменом веществ). Несмотря на то что основной контроль термогенеза осуществляется преоптической областью переднего гипоталамуса, на продукцию тепла могут оказывать влияние и некоторые другие структуры нервной системы. К их числу может относиться вентромедиальный гипоталамус, задний гипоталамус, паравентрикулярные ядра, кора головного мозга, гиппокамп и такие образования ствола головного мозга, как ядро шва и голубоватое пятно (locus ceruleus) (Rothwell, 1994). Кроме того, в экспериментах на животных было показано, что ряд пептидов (кортиколиберин, тиреолиберин, инсулин, β-эндорфин, ангиотензин, соматостатин, у-меланоцитстимулирующий гормон) и цитокины (IL-la, IL-ip, IL-6, IL-8, IFN-y, TNF-a) повышают уровень метаболизма.

Учитывая, что периферические и центральные эффекты отдельных нейротрансмиттеров и нейропептидов остаются по большей части неизвестными, рассмотрим нейроэндокринные реакции и адаптации к гипертермии всего тела (повышение температуры ядра тела свыше 38 °С) у человека в состоянии покоя и при выполнении физических упражнений при повышенной температуре.