Теплообразование и теплоотдача

Теплообразование (химическая терморегуляция) обусловлена увеличением интенсивности метаболических процессов в тканях. Ее, в свою очередь, определяет ряд факторов:

- генетически детерминированные особенности субъекта: его масса тела, общая величина поверхности тела, пол, активность эндокринной системы;

- характер питания: специфическое динамическое действие пищи;

- интенсивность мышечной работы: более интенсивная мышечная работа увеличивает теплообразование; существенным фaктopoм его повышения в условиях понижения окружающей температуры является мышечная дрожь;

- окружающая температура: теплообразование увеличивается при низких и снижается при высоких температурах;

- психоэмоциональное состояние субъекта: состояние возбуждения усиливает интенсивность теплообразования и позволяет пережить низкие температуры;

- кислородное обеспечение организма: недостаток кислорода увеличивает теплообразование;

- интенсивность видимого света: как правило, в темноте теплообразо­вание снижается;

- уровень солнечной активности и ультрафиолетовой радиации: у жителей южных стран теплообразование по сравнению с жителями северных широт снижено.

Механизмы теплообразования. При снижении температуры окружающей среды эфферентная импульсация от нейронов заднего отдела гипоталамуса распространяется на a-мотонейроны спинного мозга. Эти влияния приводят к сокращению скелетных мышц. При сокращении мышц возрастает гидролиз АТФ. Вследствие этого увеличивается произвольная мышечная активность.

Одновременно при охлаждении возрастает так называемый терморегуляционный тонус мышц. Терморегуляционный тонус представляет своеобразную микровибрацию мышечных волокон. В результате теплопродукция возрастает на 20-45 % от исходного уровня. При более значительном охлаждениитерморегуляционный тонус переходит в мышечную холодовую дрожь. Холодовая мышечная дрожь представляет собой непроизвольную ритмическую активность поверхностно расположенных мышц. В результате теплопродукциявозрастает в 2-3 раза по сравнению с исходным уровнем.

Механизмы мышечной дрожи связаны с распространением возбуждения из гипоталамуса через покрышку среднего мозга и через красное ядро («центральный дрожательный путь») к a - мотонейронам спинного мозга и от них - к соответствующим мышцам.

Одновременно при охлаждении в скелетных мышцах, печени и буром жире активируются процессы окисления, и снижается эффективность окислительного фосфорилирования. За счет этих процессов, так называемого сократительного термогенеза, теплопродукция может возрасти в 3 раза.

Регуляция несократительного термогенеза осуществляется активацией симпатической нервной системы, гормонами щитовидной железы и мозгового слоя надпочечников. При этом в скелетных мышцах снижаются процессы окислительного фосфорилирования, в печени происходит активация гликогенолиза и последующего окисления глюкозы, в буром жире - активация процессов липолиза.

Сосудистая реакция кожи при охлаждении. При сильном охлаждении сначала происходит рефлекторный спазм сосудов кожи, который нередко сопровождается сильным болевым ощущением. Однако затем сосуды расширяются. Этот механизм, как предполагают, определяется действием оксида азота на гладкие мышцы кожных сосудов.

Теплоотдача. Теплоотдачу (физическую терморегуляцию) определяют следующие физические процессы:

- перемещение теплого воздуха с поверхности тела путем контактной или дистантной конвекции;

- теплоизлучение (радиация);

- испарение жидкости с поверхности кожи и верхних дыхательных путей;

-выделение мочи и кала.

Физическая терморегуляция осуществляется следующими путями.

Контактная конвекция - прямой обмен тепла между двумя объектами с разной температурой, находящимися в прямом контакте друг с другом

Дистантная конвекция - переход тепла в поток воздуха, который движется около поверхности тела и, нагреваясь, заменяется новым, более холодным.

Эффективность отдачи тепла путем конвекции прямо пропорциональна разности температур организма и окружающих его предметов, площадиповерхности тела, скорости движения воздуха и обратно пропорциональна г. теплоизоляционным свойствам кожи, шерстного покрова у животных, а у человека - термоизоляционным свойствам одежды.

Радиация - отдача тепла путем излучения электромагнитной энергии виде инфракрасных лучей.

Регуляция теплоотдачи. Конвекция, теплоизлучение и испарение тепла прямо пропорциональны теплоемкости окружающей среды. На берегу реки или моря, где теплоемкость повышена, теплоотдача осуществляется интенсивнее и ощущение окружающей высокой температуры понижается.

Теплоотдача зависит от объема поверхности тела. Известно, что многие животные на холоде сворачиваются в клубок, занимая меньший объем. Человек на холоде тоже «съеживается» и втягивает голову в воротник пальто. Наоборот, в тепле животные распластываются по занимаемой поверхности, стараясь занять больший объем.

Процессы конвекции, излучения и испарения тепла зависят от свойств кожного покрова. Шерстный покров кожи у животных препятствует теплоотдаче. Собаки преимущественно отдают тепло при испарении воды с поверхности языка при частом дыхании. Кошки «потеют» подушечками лап.

Сосудистые реакции при перегревании.В основе всех физических процессовтеплоотдачи у человека лежат физиологические процессы, связанныес изменением под влиянием окружающей температуры просвета поверхностных сосудов кожи. При действии высокой температуры сосуды paсширяются, при действии низкой - суживаются. Эти реакции осуществляются за счет активации вегетативной нервной системы – парасимпатического отдела в первом случае и симпатического - во втором.

В механизмах расширения сосудов кожи принимает участие брадикинин, который продуцируется потовыми железами через холинергические симпатические волокна.

Теплоотдача в водной среде. Процессы теплоотдачи зависят от физических свойств окружающей среды. Наиболее сложно меняются процессы теплоотдачи,так же как и теплопродукции, в водной среде. Прохладная вода обладает наибольшей теплоемкостью. В воде исключается испарение. Одновременно вода оказывает физическое давление на покровы тела, происходитперераспределение массы тела. Температура воды оказывает раздражающее действие на рецепторы кожи и интерорецепторы. Через воду на организм могут оказывать влияние растворенные в ней соли.

Потоотделение. Наиболее существенным механизмом теплоотдачи является потоотделение. С 1 г пара организм теряет около 600 кал тепла. В горячих цехах при температуре до 50°С человек теряет в сутки до 12 л пота и, следовательно, выделяет до 8 тыс. ккал. С медицинской точки зрения, потоотделение имеет существенное значение для поддержания оптимального уровня температуры тела в условиях повышенной температуры окружающей среды, особенно в жарких странах. Это исключительно важно для лиц, которые переезжают на работу в жаркие страны из северных регионовна короткие сроки. Установлено, что не все люди в равной степени обладают способностью к усиленному потоотделению в условиях повышеннойтемпературы. С целью профилактики теплового удара и тренировки процессов потоотделения рекомендуется использовать разнообразные теплохолодовые процедуры, в первую очередь бани.