IV. Механизмы регуляции температуры тела. Адаптация к теплу и холоду. Гипо- и гипертермия.

Постоянство температуры тела обеспечивается сложными рефлекторными актами, которые возникают в ответ на температурное раздражение терморецепторов. При относительно постоянной температуре окружающей среды от кожный терморецепторов поступают ритмичные импульсы. Частота этих импульсов максимальна для холодовых рецепторов кожи и кожных сосудов при температуре 30 °С, а для кожных тепловых рецепторов – при температуре 43 °С (в условиях теплового комфорта обе группы рецепторов почти молчат). При охлаждении кожи частота импульсации в холодовых рецепторах возрастает, а при согревании урежается. На такие же перепады температуры тепловые рецепторы реагируют противоположно. Тепловые и холодовые рецепторы внутри ЦНС реагируют на изменение температуры крови, притекающей к нервным центрам.

Терморецепторы ЦНС находятся в передней части гипоталамуса – в преоптической зоне, в ретикулярной формации среднего мозга, а также в спинном мозге. В гипоталамусе расположены основные центры терморегуляции. Разрушение гипоталамуса влечет за собой потерю способности регулировать температуру тела и делает животное пойкилотермным. Химическая терморегуляция контролируется каудальной частью гипоталамуса, физическая – его передней частью. В осуществлении гипоталамической регуляции температуры тела участвуют железы внутренней секреции, главным образом щитовидная и надпочечники. Во время пребывания в холоде происходит усиленное выделение гормонов щитовидной железы, повышающего обмен веществ и, следовательно, образование тепла. Адреналин, усиливая окислительные процессы в тканях, повышает теплообразование и суживает кожные сосуды, уменьшая теплоотдачу. Поэтому адреналин способен вызывать повышение температуры тела (фильм «К-2»).

Если человек длительное время находится в условиях значительно повышенной или пониженной температуры окружающей среды, то механизмы физической и химической регуляции тепла, могут оказаться недостаточными и возникают следующие состояния.

1. Гипотермия – явление, при котором температура тела ниже 35 °С. При этом наблюдается состояние, подобное наркозу: исчезновение чувствительности, ослабление рефлекторных реакций, понижение возбудимости нервных центров, понижается артериальное давление (при температуре тела 24 – 25 °С оно может составлять 15 – 20 % от исходного).

В последние годы искусственно создаваемая гипотермия с охлаждением тела до 24–28 °С применяется на практике в хирургических клиниках, осуществляющих операции на сердце и ЦНС. Значение ее в том, что гипотермия значительно снижает обмен веществ головного мозга, а следовательно, потребность этого органа в кислороде. В результате становится переносимым более длительное обескровливание мозга.

При относительно кратковременных и не чрезмерно интенсивных воздействиях холода на организм понижения температуры внутренней среды не происходит. В то же время это способствует развитию простудных заболеваний и обострению хронических воспалительных процессов. В этой связи важную роль приобретает закаливание организма. Закаливание достигается повторными воздействиями низкой температуры возрастающей интенсивности. Эффект закаливания проявляется и в случае водных процедур, и при воздействии холодного воздуха. Закаливание происходит быстрее, если воздействие холода сочетается с активной мышечной деятельностью.

Гипертермия – состояние, при котором температура тела поднимается выше 37 °С. Она возникает при продолжительном действии высокой температуры окружающей среды, особенно при влажном воздухе, и, следовательно, недостаточно эффективном потоотделении. Резкая гипертермия, при которой температура тела достигает 40 – 41 °С, сопровождается тяжелым общим состоянием организма и носит название теплового удара. Люди, живущие в жарких регионах способны адаптироваться к избыточному теплу – у них выделяется много пота с малым содержанием электролитов.

От гипертермии следует отличать такое изменение температуры, когда внешние условия не изменены, но нарушается собственно процесс терморегуляции. Примером такого нарушения может служить инфекционная лихорадка. Одной из причин ее возникновения является высокая чувствительность гипоталамических центров регуляции теплообмена к некоторым химическим соединениям, в частности к бактерийным токсинам. В обоих случаях предельная температура для выживания – 42 – 43 °С.

СИСТЕМА ВЫДЕЛЕНИЯ

I. Понятие о системе выделения. Почки – как главный выделительный орган.

Процесс выделения обеспечивает освобождение организма от конечных продуктов обмена, чужеродных и токсичных веществ, а также избытка воды, солей и органических соединений. В процессе выделения у человека участвуют следующие органы.

Легкие – выводят из организма СО₂, воду, некоторые летучие вещества, например пары эфира и хлороформа при наркозе, пары алкоголя при опьянении.

Железы кожи – с потом выводят воду и соли, некоторые органические вещества (в частности мочевину), а при напряженной мышечной работе – молочная кислоту.

Слюнные, желудочные, кишечные железы и поджелудочная железа – выделяют тяжелые металлы, ряд лекарственных препаратов и чужеродных органических соединений.

Печень – удаляет из крови ряд продуктов азотистого обмена.

Почки – основные органы выделения, их функции:

1) экскреторная функция – выделение из организма конечных продуктов азотистого обмена и чужеродных веществ, избытка органических веществ (глюкоза, аминокислоты и др.);

2) волюморегуляция – участие в регуляции объема крови и внеклеточной жидкости;

3) осморегуляция – регуляция концентрации осмотически активных веществ в крови и других жидкостях тела;

4) ионная регуляция – регуляция ионного состава сыворотки крови и ионного баланса организма;

5) участие в регуляции кислотно-основного состояния (стабилизация рН крови);

6) инкреторная функция – участие в регуляции системы крови, модуляции действия гормонов благодаря выделению в кровь биологически активных веществ;

7) метаболическая функция – участие в обмене белков, липидов и углеводов.

В каждой почке у человека содержится около 1 млн функциональных единиц – нефронов, в которых происходит образование мочи. Каждый нефрон начинается почечным, или мальпигиевым, тельцем – двустенной капсулой клубочка (капсула Боумена), внутри которой находится клубочек капилляров (рис. 1). Внутренняя полость между висцеральным и париетальным листками капсулы переходит в просвет проксимального извитого канальца. Следующий отдел нефрона – тонкая нисходящая часть петли нефрона (петли Генле). Нисходящая часть петли может опускаться глубоко в мозговое вещество, где каналец изгибается на 180°, и поворачивает в сторону коркового вещества почки, образуя восходящую часть петли нефрона. Она может включать тонкую и всегда имеет толстую восходящую часть, которая поднимается до уровня клубочка своего же нефрона, где начинается дистальный извитой каналец. Этот отдел канальца обязательно прикасается к клубочку между приносящей и выносящей артериолами. Конечный отдел нефрона – короткий связующий каналец, впадает в собирательную трубку. Начинаясь в корковом веществе почки, собирательные трубки проходят через мозговое вещество и открываются в полость почечной лоханки. Диаметр капсулы клубочка около 0,2 мм, длина канальцев одного нефрона достигает 50 мм.

Рис. 1. Строение нефрона. А – юкстамедуллярный нефрон; Б – интракортикальный иефрон; 1 – почечное тельце, включающее капсулу клубочка и клубочек капилляров; 2 – проксимальный извитой каналец; 3 – проксимальный прямой каналец; 4 – нисходящее тонкое колено петли нефрона; 5 – восходящее тонкое колено петли нефрона; 6 – дистальный прямой каналец (толстое восходящее колено петли нефроиа); 7 – плотное пятно дистального канальца; 8 – дистальный извитой каналец; 9 – связующий каналец; 10 – собирательная трубка коркового вещества почки; 11 – собирательная трубка наружного мозгового вещества; 12– собирательная трубка внутреннего мозгового вещества. Прерывистой линией с резким изгибом в корковом веществе обозначена зона мозгового вещества.

В почке обычно выделяют два типа нефронов: интракортикальные и юкста-медуллярные («околомозговые»). Юкстамедуллярные крупнее суперфициальных, их клубочки лежат глубже – у границы коркового и мозгового вещества, они имеют более длинные петли нефрона, спускающиеся во внутреннее мозговое вещество почки.

В корковом веществе почки находятся почечные клубочки, проксимальные и дистальные отделы канальцев, связующие отделы. В наружной полоске наружного мозгового вещества находятся нисходящие и толстые восходящие отделы петель нефронов, собирательные трубки; во внутреннем мозговом веществе располагаются тонкие отделы петель нефронов и собирательные трубки. Расположение каждой из частей нефрона в почке чрезвычайно важно и определяет форму участия тех или иных нефронов в деятельности почки, в частности в осмотическом концентрировании мочи.

Кровоснабжение почки. Через почки проходит около 1/5 крови, поступающей из сердца в аорту. Кровоток по корковому веществу почки – наиболее высокий уровень органного кровотока. Особенность почечного кровотока – в условиях изменения артериального давления в широких пределах (от 90 до 190 мм рт. ст.) он остается постоянным. Это обусловлено специальной системой саморегуляции кровообращения в почке.

Короткие почечные артерии отходят от брюшного отдела аорты, разветвляются в почке на все более мелкие сосуды, и одна приносящая (афферентная) артериола входит в клубочек. Здесь она распадается на капиллярные петли, которые, сливаясь, образуют выносящую (эфферентную) артериолу, по которой кровь оттекает от клубочка. Диаметр эфферентной артериолы уже, чем афферентной. Вскоре после отхождения от клубочка эфферентная артериола вновь распадается на капилляры, образуя густую сеть вокруг проксимальных и дистальных извитых канальцев. Таким образом, большая часть крови в почке дважды проходит через капилляры – вначале в клубочке, затем у канальцев. Отличие кровоснабжения юкстамедуллярного нефрона заключается в том, что эфферентная артериола не распадается на околоканальцевую капиллярную сеть, а образует прямые сосуды, спускающиеся в мозговое вещество почки. Эти сосуды обеспечивают кровоснабжение мозгового вещества почки; кровь из околоканальцевых капилляров и прямых сосудов оттекает в венозную систему и по почечной вене поступает в нижнюю полую вену.

Важную роль играет юкстагломерулярный аппарат – подобие треугольника, две стороны которого представлены подходящими к клубочку афферентной и эфферентной артериолами, а основание – клетками т.н. плотного пятна дистального канальца. Этот аппарат участвует в секреции ренина и других биологически активных веществ.

Методы изучения функций почек. При исследовании функции почек используют метод «очищения» (клиренса): сопоставление концентрации определенных веществ в крови и моче позволяет рассчитать величины основных процессов, лежащих в основе мочеобразования. Кроме того, применяют методы микропункции, микроперфузии, микроэлектродную технику и ультрамикроанализ жидкости, извлеченной микропипеткой, что позволяет изучать механизм транспорта веществ через мембраны клеток канальцев.