Гомеостатическое и поведенческое регулирование температуры тела

Жизнедеятельность многих клеток человеческого организма, процесс их деления и развития можно наблюдать вне организма (in vitro), если, конечно, обеспечить им необходимые условия существо­вания. Одним из обязательных условий является поддержание по­стоянной температуры - 37° С, поскольку большая или меньшая температура изменит скорость и характер обменных процессов и может оказаться губительной для клеток. При выращивании клеток вне организма постоянную температуру им обеспечивает термостат, в самом организме терморегуляцию осуществляют специальные ме­ханизмы гомеостатического регулирования. Кроме того, холод или жара побуждают человека к действиям, направленным на достиже­ние температурного комфорта. Комфортно он ощущает себя в термо­нейтральной зоне внешней среды - примерно 27-28° С для обнажён­ного человека (здесь уместно напомнить о его тропическом происхо­ждении), с помощью одежды ощущение комфорта может быть дос­тигнуто при меньшей температуре.

Одежда препятствует выведению тепла из организма, которое отдаётся прилегающему к поверхности тела слою воздуха (теплопро-ведение или конвекция), излучается к предметам, нагретым меньше, чем температура поверхности тела (32-33° С), а также выделяется при испарении пота с поверхности тела. В нагретом воздухе и в окру­жении горячих предметов путём конвекции и теплоизлучения в орга­низм поступает дополнительное тепло и тогда единственным спосо­бом его выведения становится потоотделение, да ещё некоторое ко­личество тепла уходит из организма при дыхании в связи с испарени­ем водяных паров, содержащихся в выдыхаемом воздухе.

Тепло постоянно образуется в организме в ходе обменных про­цессов (первичная теплота), кроме того, при совершении любой ра­боты расщепляются обеспечивающие её энергией ранее синтезиро­ванные вещества, что также сопровождается образованием тепла (вто­ричная теплота). Особенно много тепла образуется в мышцах, где даже в условиях покоя поддерживается мышечный тонус, а на его поддержание расходуется энергия.

Постоянная средняя температура тела может сохраняться в том случае, когда теплоотдача и теплопродукция уравновешены. Но не­постоянная температура среды то и дело изменяет теплоотдачу, а интенсивность обмена и разный объём выполняемой работы меняют теплопродукцию, отчего баланс, казалось бы, должен всё время на­рушаться, однако этого не происходит благодаря эффективно дейст­вующим механизмам терморегуляции.

Центр терморегуляции находится в гипоталамусе, к которому поступает афферентная информация от Холодовых и тепловых тер­морецепторов кожи, внутренних органов и спинного мозга. Помимо периферических терморецепторов существуют центральные, они находятся в переднем гипоталамусе, в его преоптической области. Это тепловые и холодовые термочувствительные нейроны, которые изменяют частоту своих разрядов в ответ на незначительное повы­шение или понижение температуры крови, протекающей через мозг. Передний отдел гипоталамуса - это термоафферентная область, здесь происходит суммация всех температурных сигналов. Регулируемым параметром оказывается средняя температура близкая к 37° С, что является заданным, установочным значением, его внутренним эта­лонным входом (англ. set point).

При отклонении средней температуры от заданного значения гипоталамус корректирует вегетативную и эндокринную регуляцию, а также реакции скелетных мышц, чтобы одновременными измене­ниями теплоотдачи и теплопродукции выровнять отклонение. Когда из-за повышения внешней температуры начинает нарастать средняя температура тела, происходит рефлекторное расширение поверхно­стных сосудов при одновременном сужении сосудов внутренних ор­ганов: в результате кровоток через кожу может увеличиться в несколь­ко раз и повысить её температуру (румянец после бани обусловлен именно этим механизмом). Но, если температура среды окажется выше, чем на поверхности кожи, вывести тепло путём конвекции или теплоизлучения невозможно и единственным остающимся способом освобождения от излишков тепла становится выделение пота. Это тоже рефлекторный и управляемый гипоталамусом механизм, кото­рый реализуется с помощью холинэргических симпатических волокон, иннервирующих потовые железы. При длительном действии жары постепенно понижается интенсивность обменных процессов и уменьшается мышечный тонус. Уменьшение теплопродукции облег­чает приспособление к жаре.

При действии холода происходит перераспределение кровотока от поверхностных сосудов к сосудам внутренних органов - это сни­жает температуру поверхности и уменьшает теплоотдаду. Наряду с этим повышается тонус мышц и может возникнуть непроизвольная мышечная дрожь, что сопровождается повышенным образованием тепла. При длительном действии холода увеличивается секреция гор­монов (особенно тироксина в щитовидной железе), стимулирующих освобождение энергии и образование тепла. Реакции, направленные на сохранение тепла в организме, контролируют задние отделы ги­поталамуса, которые, в отличие от переднего гипоталамуса, не име­ют собственных термочувствительных нейронов, а играют роль эффекторного отдела.

Одна лишь гомеостатическая терморегуляция не может обеспе­чить сохранение средней температуры тела на заданном уровне. При большом диапазоне изменений температуры среды эта задача реша­ется и с помощью поведенческой терморегуляции. Стремление к тем­пературному комфорту заставляет искать и находить нужные усло­вия обитания. Необходимым для этого действиям можно обучаться, что, например, обнаруживается в эксперименте с крысами, которые нажатием кнопки могли направлять в клетку холодный воздух и де­лали это при каждом повышении наружной температуры, но не при­касались к кнопке, если температура воздуха была равной 22° С. Че­ловек, как известно, решает проблемы терморегуляции с помощью соответствующей одежды, отопления помещения или кондициони­рования воздуха и, на основе своего опыта, стремится предупредить наступление субъективно неприятных ощущений перегревания или переохлаждения. Впрочем, постоянная жизнь в температурном ком­форте ведёт к уменьшению эффективности физиологических меха­низмов терморегуляции и увеличивает риск простуды. Этому можно противопоставить хорошо известные средства закаливания, обеспе­чивающие регулярную тренировку физиологических механизмов тер­морегуляции.