Koji proces leži u osnovi hemijske termoregulacije? Povreda termoregulacije tijela: uzroci i simptomi. Termoregulacijski sindrom

Ljudsko tijelo ima konstantnu temperaturu od 36,6 C. Da bi se održala njena postojanost, postoje dvije vrste analizatora na ljudskoj koži: jedni reaguju na hladnoću, drugi na toplinu. Analizatori temperature štite tijelo od hipotermije i pregrijavanja i pomažu u održavanju stalne tjelesne temperature. Skup procesa stvaranja i prijenosa topline koji se odvijaju u tijelu i omogućavaju održavanje stalne tjelesne temperature naziva se termoregulacija.

Mehanizam stvaranja toplote ima hemijsku termoregulaciju, a prenos toplote fizičku termoregulaciju. Povećano stvaranje topline postiže se povećanjem intenziteta energetskog metabolizma, a glavni doprinos tome daje mišićna aktivnost. Dakle, u mirovanju, proizvodnja toplote je 111,6-125,5 W, a tokom intenzivnog mišićnog rada - 313,6-418,4 W.

Da bi se u ljudskom tijelu odvijali normalni fiziološki procesi, potrebno je da se toplina koju proizvodi tijelo ukloni u okolinu. Oslobađanje toplote od strane tela u okolinu nastaje kao posledica ljudske toplotne provodljivosti kroz odeću, konvekcije tela, zračenja na okolne površine, isparavanja vlage sa površine, deo toplote se troši na zagrevanje izdahnutog vazduha. Pri visokim temperaturama u zatvorenom prostoru, krvni sudovi se šire, što rezultira povećanim protokom krvi na površini tijela i povećanim prijenosom topline u okolinu. Zajedno sa znojem, tijelo gubi značajnu količinu mineralnih soli (do 1%, uključujući 0,4-0,6 NaCl). U nepovoljnim uslovima proizvodnje gubitak tečnosti je 8-10 litara po smeni i do 60 grama u njoj. kuhinjska so (ukupno u organizmu je oko 140 grama NaCl). Gubitak krvi lišava krv sposobnosti da zadrži vodu i dovodi do poremećaja u radu kardiovaskularnog sistema. Također, na visokim temperaturama se lako troše ugljikohidrati i masti, a uništavaju se proteini, što također može dovesti do negativnih posljedica. Smatra se prihvatljivim da osoba smanji svoju težinu za 2-3% isparavanjem vlage - dehidracijom tijela. Dehidracija od 6% dovodi do smanjene mentalne aktivnosti i smanjenja vidne oštrine; isparavanje vlage za 15-20% dovodi do smrti.

Za uspostavljanje ravnoteže vode kod onih koji rade na povišenim temperaturama, postavljaju se punjenja zasoljene (oko 0,5% NaCl) gazirane vode. U nekim slučajevima se u tu svrhu koristi proteinsko-vitaminski napitak. U vrućim klimama preporučuje se piti ohlađenu vodu ili čaj.

Međutim, pri t = 35 °C u okolini, prijenos topline konvekcijom i zračenjem prestaje. Kada se temperatura okoline smanji, krvni sudovi se sužavaju i protok krvi na površinu tela usporava, a prenos toplote se smanjuje. Normalno toplotno blagostanje nastaje kada se čovekova emisija toplote u potpunosti percipira od strane okoline, jer tada dolazi do termičke ravnoteže. U tom slučaju temperatura unutrašnjih organa ostaje konstantna. Ako se proizvodnja topline tijela ne može u potpunosti prenijeti u okolinu, temperatura unutrašnjih organa se povećava, a takvo toplinsko blagostanje karakterizira koncept „vruće“. Pregrijavanje dovodi do hipertermije - pregrijavanja tijela iznad dozvoljenog nivoa (do 38-39 stepeni C), sa istim simptomima kao i toplotni udar. U slučaju kada okolina percipira više topline nego što je proizvodi čovjek, tijelo se hladi (hladno). Dugotrajno izlaganje niskim temperaturama, visokoj pokretljivosti zraka i vlažnosti mogu uzrokovati hlađenje, pa čak i hipotermiju tijela – hipotemiju.

Toplotna izolacija osobe u mirovanju (odmara se dok sjedi ili leži) od okoline dovodi do povećanja temperature unutrašnjih organa za 1,2 stepena C nakon samo 1 sat. Toplotna izolacija osobe koja obavlja umjerene poslove će uzrokovati povećanje temperature za 5 stepeni Celzijusa. i približiće se maksimalnom dozvoljenom.

Toplotno blagostanje osobe, toplotna ravnoteža u sistemu osoba-okolina zavisi od temperature okoline. okolina, pokretljivost i relativna vlažnost vazduha, atmosferski pritisak, temperatura okolnih objekata i intenzitet fizičkog zagrevanja tela.

Vlažnost vazduha utiče na termoregulaciju organizma: visoka vlažnost (više od 85%) otežava termoregulaciju zbog smanjenog isparavanja znoja, a preniska (manje od 20%) izaziva isušivanje sluzokože respiratornog trakta. Optimalni nivo vlažnosti je 40 - 60%. Kretanje vazduha ima veliki uticaj na ljudsko zdravlje. U vrućoj prostoriji pomaže u povećanju prijenosa topline iz ljudskog tijela i poboljšava stanje na niskim temperaturama. U zimskoj sezoni brzina zraka ne bi trebala prelaziti 0,2 - 0,5 m/s, a ljeti - 0,2 - 1 m/s. Brzina zraka može negativno utjecati na širenje štetnih tvari.

Potreban sastav vazduha može se postići izvođenjem sledećih mera:

• 1) mehanizacija i automatizacija proizvodnih procesa, uključujući i daljinsko upravljanje. Ove mjere štite od štetnih tvari i toplinskog zračenja. Povećati produktivnost rada;
• 2) korišćenje tehnoloških procesa i opreme koji isključuju stvaranje štetnih materija. Oprema za zaptivanje koja sadrži štetne materije je od velike važnosti;
• 3) zaštitu od izvora toplotnog zračenja;
• 4) uređaji za ventilaciju i grejanje;
• 5) korišćenje lične zaštitne opreme.

Procjena uslova rada zasniva se na proučavanju sanitarno-higijenskih faktora radne sredine, težine i intenziteta procesa rada. Na osnovu rezultata istraživanja izrađuje se Mapa uslova rada na radnom mjestu. U toku rada potrebno je utvrditi: faktore proizvodnje na određenom radnom mjestu, podvrgnutom laboratorijskom istraživanju; normativne vrijednosti maksimalno dozvoljenih parametara faktora u radnoj sredini i procesu rada, koristeći sistem standarda zaštite na radu, sanitarnih normi i pravila i drugih standarda zaštite rada; stvarne vrijednosti parametara faktora proizvodne sredine kroz laboratorijska istraživanja, instrumentalna mjerenja ili proračunom. Instrumenti i uređaji za mjerenje moraju ispunjavati metrološke zahtjeve i biti ispitani u utvrđenom roku.

Uslovi rada se klasifikuju na:

Optimalni mikroklimatski uslovi su kombinacija mikroklimatskih parametara koja, uz produženo i sistematično izlaganje osobi, obezbeđuje opšti i lokalni osećaj toplotne udobnosti tokom 8-časovne radne smene.

Prihvatljivi mikroklimatski uslovi su takve kombinacije parametara mikroklime koje uz produženo i sistematično izlaganje osobi mogu izazvati napetost u termoregulacionim reakcijama i koje ne prelaze fiziološke adaptivne sposobnosti osobe.

Pitanje #4

1) Balans topline tijela

Jednačina toplotnog bilansa: M±QT ± QC ± QR – QE = 0

M - proizvodnja toplote (količina toplote koja se dnevno oslobađa u telu).

Znak “+” ako je temperatura okoline viša od temperature kože.

Znak “-” ako je temperatura kože viša od temperature okoline.

1. Toplotna provodljivost - QT 2. Konvekcija - QC 3. Zračenje - QR 4. Isparavanje - QE

Tijelo bilo kojeg živog bića kontinuirano stvara toplinu. Ova toplota se mora ispustiti u okolinu, inače će se tijelo pregrijati i umrijeti. Međutim, prebrz prijenos topline opasan je za tijelo - dovodi do hipotermije. Stoga je važno osigurati najpovoljniju brzinu prijenosa topline u svim uvjetima. Mora se uzeti u obzir da se razmjena topline vrši nizom mehanizama sa kojima ljekar mora biti dobro upoznat.

Najveći dio topline se oslobađa u mišićima i unutrašnjim organima, dok se toplina prenosi s površine tijela (sa kože). Tkanine Tijelo je loš provodnik topline, pa se gotovo sva toplina prenosi iznutra na površinu kroz krvotok. Koža i potkožno tkivo sadrže veliki broj krvnih sudova. Kako krv prolazi kroz njih, odaje toplotu napolje.

2) Glavni načini razmene toplote u telu.

Toplotna provodljivost- Ovo je prijenos topline zbog povećanog molekularnog kretanja u tvari.

Nije teško dobiti formulu za prijenos topline prema toplinskoj provodljivosti. Pustite da toplina teče kroz sloj tvari (tkanina, zid, itd.). (13)

Označimo debljinu sloja sa x , i područje S. Na lijevoj strani je temperatura T 1 , i na desnoj strani (nek T 1> T 2 ). Očigledno je da je količina toplote Q prošla kroz sloj u vremenu t, direktno je proporcionalna razlici u temperaturi, površini i vremenu i obrnuto proporcionalna debljini sloja. Osim toga, potrebno je uzeti u obzir svojstva tvari; Da bi se to postiglo, uvodi se koeficijent toplinske provodljivosti K.

Konvekcija koji se naziva prijenos topline povezan s kretanjem plina ili tekućine. Na primjer, mlaz toplog zraka diže se prema gore od svake osobe, umjesto čega hladni zrak struji sa strane. Ista stvar se događa oko bilo kojeg zagrijanog tijela, na primjer, radijatora za grijanje. Ova vrsta prenosa toplote se zove prirodna konvekcija; Nije baš efikasan za ljude. Značajno više topline se prenosi kada prisilna konvekcija kada je kretanje zraka uzrokovano vanjskim uzrokom (ventilator, vjetar). U ovom slučaju, konvekcija može postati glavni uzrok gubitka topline.

Količina topline koju tijelo gubi konvekcijom može se izračunati i pomoću formule (13), ali će koeficijent k u ovom slučaju ovisiti prije svega o brzini kretanja zraka.

Izračenje također igra značajnu ulogu u prijenosu topline. U normalnim prostornim uslovima (uključujući učionice), ljudi gube i do 60% toplote putem zračenja. Ljudsko zračenje leži u području infracrvenih zraka (talasne dužine u rasponu od 3 – 20 mikrometara).

Količina topline koju tijelo izgubi zbog zračenja izračunava se po formuli:

Q IZL = σ ·( T 1 4 – T 2 4 ). S . t (14).

Ovdje σ = 5.6.10 –8 (u SI sistemu; broj nije potrebno pamtiti), T 1 je temperatura površine tijela, T 2 je temperatura okolnih tijela. Ovdje, međutim, treba napomenuti sljedeće. Vazduh je skoro providan za infracrveno zraci, dakle, za T2 je potrebno uzeti ne temperaturu zraka u prostoriji, već temperaturu zidova, a ona može biti osjetno niža od temperature zraka. Na primjer, vrlo realna situacija je kada termometar koji leži na stolu pokazuje više od 20 0 C (tj. temperaturu zraka), a ljudi u prostoriji se smrzavaju jer su zidovi hladni.

Pri visokim vanjskim temperaturama prijenos topline dolazi do izražaja zbog isparavanje. Kada se vanjska temperatura približi tjelesnoj temperaturi, sve prethodno razmatrane metode prijenosa topline ne funkcioniraju, jer temperaturna razlika od koje ovisi prijenos topline postaje mala ili čak može postati negativna.

Količina topline koja se uklanja iz tijela uslijed isparavanja može se izračunati pomoću formule:

Q COI = L · m (15),

Gdje m– masa isparene vode, L – specifična toplota isparavanja vode (2.25.10 6 J.kg –1; broj nije potrebno pamtiti). Kod ljudi je isparavanje uglavnom povezano sa znojenjem; Osim toga, značajnu ulogu igra isparavanje vode u plućima. Mora se naglasiti da je to količina koju treba uzeti u obzir ispario vode, jer sav znoj zapravo ne isparava. Ovdje je vrlo važna vlažnost zraka i brzina njegovog kretanja.

Na umjerenim i niskim temperaturama, isparavanje također odnosi dio topline (uglavnom zbog isparavanja u plućima), ali su konvekcija i zračenje važniji.

3) Temperaturna homeostaza.

Tjelesna temperatura ljudi i mnogih životinja održava se konstantnom s prilično visokom preciznošću. Ovo svojstvo organizma naziva se temperatura homeostaza.

4) Metode termoregulacije.

Konstantnost tjelesne temperature osigurava energija razvijena tokom evolucije. termoregulacioni sistem. Postoje hemijska i fizička termoregulacija.

Hemijski termoregulacija se zasniva na promeni brzine i prirode biološke oksidacije. Na primjer, kada je tijelo hipotermično, oslobađaju se hormoni koji ubrzavaju oksidaciju. Osim toga, postoji nepovezanost između oksidacije i sinteze ATP-a: ne koristi se 50% energije oslobođene tokom oksidacije za sintezu ATP-a, već manje. Shodno tome, veći procenat energije se pretvara u toplotu; telo se zagreva. Međutim, promjena u prirodi biološke oksidacije negativno utječe na stanje tijela, pa se u pravilu kemijska termoregulacija aktivira samo u ekstremnim situacijama.

Fizički termoregulacija (koja igra glavnu ulogu u većini slučajeva) provodi se promjenom prirode cirkulacije krvi. Kada tjelesna temperatura padne, arteriole i male arterije u koži i potkožnom tkivu se sužavaju. Smanjuje se protok krvi na površini tijela (to se očituje izbjeljivanjem kože). Kao rezultat toga, smanjuje se prijenos topline iz unutrašnjih organa i mišića na površinu tijela i prijenos topline u okolinu. Kako tjelesna temperatura raste, krvni sudovi se šire (koža postaje crvena), a pojačanim protokom krvi povećava se prijenos topline. Na primjer, u prstima se količina krvi koja teče u zavisnosti od temperature može promijeniti stotine puta! Kako temperatura raste, važno je i pojačano znojenje.

Ljudska termoregulacija je skup izuzetno važnih mehanizama koji održavaju stabilnost temperaturnog režima tijela u različitim uvjetima okoline. Ali zašto je osobi toliko potrebna konstantna tjelesna temperatura i šta se dešava ako ona počne da varira? Kako se odvijaju termoregulacijski procesi i što učiniti ako prirodni mehanizam zakaže? Više o svemu ovome u nastavku.

Čovjek je, kao i većina sisara, homeotermno stvorenje. Homeotermija je sposobnost tijela da osigura konstantan nivo temperature, uglavnom putem fizioloških i biohemijskih reakcija.

Termoregulacija ljudskog tijela je evolucijski formiran skup mehanizama koji djeluju zahvaljujući humoralnoj (kroz tečni medij) i nervnoj regulaciji, metabolizmu (metabolizmu) i energetskom metabolizmu. Različiti mehanizmi imaju različite metode i uslove rada, pa njihovo aktiviranje zavisi od doba dana, pola osobe, broja proživljenih godina, pa čak i položaja Zemlje u orbiti.

Ljudska toplotna karta

Termoregulacija u ljudskom tijelu se odvija refleksno. Posebni sistemi čije je djelovanje usmjereno na kontrolu temperature reguliraju intenzitet oslobađanja ili apsorpcije topline.

Ljudski sistem termoregulacije

Održavanje tjelesne temperature na konstantnom zadanom nivou provodi se pomoću dva suprotstavljena mehanizma termoregulacije ljudskog tijela – oslobađanja topline i proizvodnje topline.

Mehanizam proizvodnje toplote

Mehanizam proizvodnje toplote, odnosno hemijska termoregulacija čoveka, je proces koji doprinosi povećanju telesne temperature. Javlja se u svim metabolizmima, ali najviše u mišićnim vlaknima, ćelijama jetre i smeđim masnim ćelijama. Na ovaj ili onaj način, sve strukture tkiva sudjeluju u proizvodnji topline. U svakoj ćeliji ljudskog tijela odvijaju se oksidativni procesi koji razgrađuju organske tvari, pri čemu se dio oslobođene energije troši na zagrijavanje tijela, a glavnina se troši na sintezu adenozin trifosfatne kiseline (ATP). Ova veza je pogodan oblik za skladištenje, transport i eksploataciju energije.

Ovako izgleda ATP molekul

Kada temperatura padne, brzina metaboličkih procesa u ljudskom tijelu se refleksno smanjuje, i obrnuto. Hemijska regulacija se aktivira u slučajevima kada fizička komponenta izmjene topline nije dovoljna za održavanje normalne vrijednosti temperature.

Mehanizam proizvodnje toplote se aktivira kada se primaju signali sa hladnih receptora. To se dešava kada temperatura okoline padne ispod takozvane „zone udobnosti“, koja za lagano obučenu osobu leži u temperaturnom rasponu od 17 do 21 stepen, a za golu osobu je otprilike 27-28 stepeni. Vrijedi napomenuti da se za svakog pojedinca "zona udobnosti" određuje pojedinačno, može varirati u zavisnosti od zdravstvenog stanja, tjelesne težine, mjesta stanovanja, doba godine itd.

Da bi se povećala proizvodnja topline u tijelu, aktiviraju se mehanizmi termogeneze. Među njima su i sljedeće.

1. Kontraktivan.

Ovaj mehanizam se aktivira radom mišića, pri čemu se ubrzava razgradnja adenotrifosfata. Kada se rascijepi, oslobađa se sekundarna toplota, efikasno zagrijavajući tijelo.

U ovom slučaju mišićne kontrakcije nastaju nehotice - nakon primanja impulsa koji izlaze iz moždane kore. Kao rezultat toga, u ljudskom tijelu može se primijetiti značajno (do pet puta) povećanje proizvodnje topline.

Ovako koža reaguje na hladnoću

S blagim padom temperature, termoregulacijski ton se povećava, što se jasno očituje u pojavljivanju "gužine" na koži i podizanju dlačica.

Nekontrolisane kontrakcije mišića tokom kontraktilne termogeneze nazivaju se hladnim drhtanjem. Povećati tjelesnu temperaturu uz pomoć mišićnih kontrakcija moguće je svjesno – fizičkim aktivnostima. Fizička aktivnost povećava proizvodnju toplote i do 15 puta.

2. Nekontraktivan.

Ova vrsta termogeneze može povećati proizvodnju topline gotovo tri puta. Zasnovan je na katabolizmu (razgradnji) masnih kiselina. Ovaj mehanizam reguliše simpatički nervni sistem i hormoni koje luče štitna žlezda i medula nadbubrežne žlezde.

Mehanizam prenosa toplote

Mehanizam prijenosa topline, ili fizička komponenta termoregulacije, je proces oslobađanja tijela od viška topline. Konstantna temperatura se održava odvođenjem topline kroz kožu (kondukcijom i konvekcijom), zračenjem i uklanjanjem vlage.

Dio prijenosa topline nastaje zbog toplinske provodljivosti kože i sloja masnog tkiva. Proces je uglavnom reguliran cirkulacijom krvi. U ovom slučaju, toplota sa ljudske kože se prenosi na čvrste predmete kada se dodirne (kondukcija) ili na okolni vazduh (konvekcija). Konvekcija čini značajan dio prijenosa topline - 25-30% ljudske topline se prenosi u zrak.

Zračenje ili emisija je prijenos ljudske energije u svemir ili na okolne objekte koji imaju nižu temperaturu. Do polovine ljudske toplote se gubi zračenjem.

I konačno, isparavanje vlage s površine kože ili iz dišnih organa, što čini 23-29% gubitka topline. Što više tjelesna temperatura prelazi normu, tijelo se aktivnije hladi isparavanjem - površina tijela postaje prekrivena znojem.

U slučaju kada temperatura okoline znatno premašuje unutrašnji indikator tela, isparavanje ostaje jedini efikasan mehanizam hlađenja, svi ostali prestaju da rade. Ako je visoka vanjska temperatura praćena i visokom vlažnošću, što otežava znojenje (tj. isparavanje vode), onda se osoba može pregrijati i dobiti toplotni udar.

Razmotrimo detaljnije mehanizme fizičke regulacije tjelesne temperature:

Znoj

Suština ove vrste prijenosa topline je da se energija usmjerava u okolinu isparavanjem vlage iz kože i sluzokože koja oblaže respiratorni trakt.

Ovaj vid prenosa toplote je jedan od najvažnijih, jer se, kao što je već napomenuto, može nastaviti u okruženju sa visokim temperaturama, pod uslovom da je procenat vlažnosti vazduha manji od 100. To se objašnjava činjenicom da je veća temperatura vazduha. vlažnost vazduha, voda će gore ispariti.

Važan uslov za efikasnost znojenja je cirkulacija vazduha. Stoga, ako osoba nosi odjeću koja je nepropusna za razmjenu zraka, tada će nakon nekog vremena znoj izgubiti sposobnost isparavanja, jer će vlažnost zraka ispod odjeće premašiti 100%. To će uzrokovati pregrijavanje.

U procesu znojenja, energija ljudskog tijela se troši na razbijanje molekularnih veza tečnosti. Gubeći svoje molekularne veze, voda poprima gasovito stanje, au međuvremenu višak energije napušta tijelo.

Isparavanje vode sa sluzokože respiratornog trakta i isparavanje kroz površinsko tkivo - epitel (čak i kada se čini da je koža suha) naziva se neprimjetno znojenje. Aktivni rad znojnih žlijezda, tijekom kojeg dolazi do obilnog znojenja i prijenosa topline, naziva se opipljivo znojenje.

Emisija elektromagnetnih talasa

Ova metoda prijenosa topline djeluje emitiranjem infracrvenih elektromagnetnih valova. Prema zakonima fizike, svaki objekat čija temperatura poraste iznad temperature okoline počinje da odaje toplotu kroz zračenje.

Ljudsko infracrveno zračenje

Kako bi spriječili prekomjerni gubitak topline na ovaj način, čovječanstvo je izmislilo odjeću. Tkanina odjeće pomaže u stvaranju sloja zraka čija temperatura poprima vrijednost tjelesne temperature. Ovo smanjuje radijaciju.

Količina topline koju raspršuje predmet proporcionalna je površini zračenja. To znači da promjenom položaja tijela možete regulirati svoj toplinski učinak.

Provođenje

Kondukcija ili provodljivost topline nastaje kada osoba dodirne bilo koji drugi predmet. Ali do oslobađanja od viška toplote može doći samo ako predmet s kojim je osoba došla u kontakt ima nižu temperaturu.

Važno je zapamtiti da zrak s niskim postotkom vlage i masti imaju nisku vrijednost toplotne provodljivosti, stoga su toplotni izolatori.

Konvekcija

Suština ovog načina prijenosa topline je prijenos energije zrakom koji kruži oko tijela, pod uslovom da je njegova temperatura niža od tjelesne. Hladan vazduh u trenutku kontakta sa kožom se zagreva i juri nagore, a zamenjuje ga nova doza hladnog vazduha koji se nalazi niže zbog svoje velike gustine.

Odjeća igra važnu ulogu u sprečavanju da tijelo izgubi previše topline tokom konvekcije. Predstavlja barijeru koja usporava cirkulaciju zraka, a time i konvekciju.

Termoregulacioni centar

Centar ljudske termoregulacije nalazi se u mozgu, odnosno u hipotalamusu. Hipotalamus je dio diencefalona, ​​koji uključuje mnoge ćelije (oko 30 jezgara). Funkcije ove formacije su održavanje homeostaze (tj. sposobnost tijela da se samoreguliše) i aktivnosti neuroendokrinog sistema.

Jedna od najvažnijih funkcija hipotalamusa je osiguravanje i kontrola djelovanja usmjerenih na termoregulaciju tijela.

Prilikom obavljanja ove funkcije u centru termoregulacije u osobi, događaju se sljedeći procesi:

1. Periferni i centralni termoreceptori prenose informacije u prednji hipotalamus.
2. U zavisnosti od toga da li je našem tijelu potrebno grijanje ili hlađenje, aktivira se centar za proizvodnju topline ili centar za prijenos topline.

Kada se impulsi prenesu sa hladnih receptora, počinje da funkcioniše centar za proizvodnju toplote. Nalazi se u stražnjem dijelu hipotalamusa. Iz jezgara se impulsi kreću kroz simpatički nervni sistem, povećavajući brzinu metaboličkih procesa, sužavajući krvne sudove i aktivirajući skeletne mišiće.

Ako se tijelo počne pregrijati, centar za prijenos topline počinje aktivno raditi. Nalazi se u jezgrima prednjeg hipotalamusa. Impulsi koji se tamo javljaju su antagonisti mehanizma proizvodnje toplote. Pod njihovim utjecajem, krvni sudovi se šire, znojenje se povećava, a tijelo se hladi.

U ljudskoj termoregulaciji učestvuju i drugi dijelovi centralnog nejednakog sistema, a to su moždana kora, limbički sistem i retikularna formacija.

Glavna funkcija temperaturnog centra u mozgu je održavanje konstantnog temperaturnog režima. Određuje se ukupnom vrijednošću tjelesne temperature, kada su oba mehanizma (proizvodnja i prijenos topline) najmanje aktivna.

Organi unutrašnjeg lučenja također igraju važnu ulogu u termoregulaciji ljudskog tijela. Na niskim temperaturama štitna žlijezda pojačava proizvodnju hormona koji ubrzavaju metaboličke procese. Nadbubrežne žlijezde imaju sposobnost da kontroliraju gubitak topline putem hormona koji reguliraju oksidacijske procese.

Poremećaji termoregulacije organizma: uzroci, simptomi i liječenje

Poremećaji termoregulacije su nagle promjene tjelesne temperature ili odstupanja od norme od 36,6 stepeni Celzijusa.

Temperaturne fluktuacije mogu biti uzrokovane i vanjskim i unutrašnjim faktorima, kao što su bolesti.

Stručnjaci razlikuju sljedeće poremećaje termoregulacije:

• zimica;
• zimica s hiperkinezom (nehotične kontrakcije mišića);
• hipotermija (hipotermija). Posvećen hipotermiji;
• hipertermija (pregrijavanje tijela).

Postoji mnogo razloga za poremećaje termoregulacije, od kojih su najčešći navedeni u nastavku:

• Stečeni ili urođeni defekt hipotalamusa (ako je to problem, tada promjene temperature mogu biti praćene kvarovima u gastrointestinalnom traktu, respiratornom i kardiovaskularnom sistemu).
• Klimatske promjene (kao vanjski faktor).
• Zloupotreba alkohola.
• Posljedica procesa starenja.
• Mentalni poremećaji.
• Vegeto-vaskularna distonija (na našoj web stranici možete pročitati o promjenama temperature tijekom VSD).

U zavisnosti od uzroka, promjene temperature mogu biti praćene različitim simptomima, od kojih su uobičajeni povišena temperatura, glavobolja, gubitak svijesti, poremećaji u probavnom sistemu i ubrzano disanje.

Ukoliko dođe do poremećaja u regulaciji tjelesne temperature, potrebno je konsultovati neurologa. Osnovni principi lečenja ovog problema su:

• uzimanje lijekova koji utječu na emocionalno stanje pacijenta (ako su uzrok mentalni poremećaji);
• uzimanje lijekova koji utiču na aktivnost centralnog nervnog sistema;
• uzimanje lijekova koji potiču povećan prijenos topline u krvnim žilama kože;
• opća terapija koja uključuje: fizičku aktivnost, kaljenje, zdravu ishranu, uzimanje vitamina.

Termoregulacija je mehanizam koji omogućava živim organizmima da održavaju konstantno unutrašnje okruženje. Većina procesa u ljudskom tijelu ovisi o temperaturi: metabolizam, sinteza proteina i hormona, probava.Osim toga, pregrijavanje ili hipotermija može dovesti do ozbiljnih bolesti, pa čak i smrti.

Raspon temperature

Termoregulacija je izuzetno važna za normalno funkcioniranje čovjeka. zdravih ljudi je u uskom rasponu od 36,0 do 37,0 Celzijusa. Oštar pad ili povećanje ovih vrijednosti obično dovodi do smrti.

Na vrućini se osoba intenzivno znoji. Gubitak tečnosti na ovaj način dovodi do dehidracije, ponekad prilično teške. Zajedno sa znojem, vitamini i minerali napuštaju tijelo. Zbog dehidracije krv postaje gušća i metabolizam je poremećen. Normalan gubitak vode tokom znojenja iznosi do tri posto ukupne tjelesne težine. Ako ova vrijednost prelazi granicu od šest posto, kognitivne funkcije trpe. Dvadeset posto je dovoljno za smrt. Osim toga, postoji još jedna opasnost. Prilikom dužeg izlaganja suncu tijelo akumulira više topline nego što oslobađa u okolinu, a prema zakonu termodinamičke ravnoteže, ljudsko tijelo se postepeno zagrijava do temperature zraka, odnosno do 39-41 stepen Celzijusa. To povlači toplotni udar i gubitak svijesti. Kardiovaskularni sistem takođe intenzivno radi: puls se ubrzava, pritisak raste, a krv otežano prolazi kroz sudove.

Ni hipotermija nije ništa manje opasna za ljude. Na hladnoći se krvni sudovi tijela sužavaju, što uzrokuje ishemiju tkiva. A ako se izlaganje niskim temperaturama produži, područja kože ili mišića mogu odumrijeti. Utječu i na metabolizam, koji se odvija nekoliko puta brže, jer je tijelu potrebna energija za zagrijavanje.

Jezgro i ljuska

Uobičajeno, cijelo ljudsko tijelo se može podijeliti na dva nivoa: jezgro i ljusku. Jezgro (uglavnom unutrašnji organi) ima konstantnu temperaturu od oko trideset sedam stepeni. To se postiže ravnotežom između proizvodnje topline i prijenosa topline. Ljuska je barijera debljine 2,5 cm između okoline i jezgra.Termoregulacija je sposobnost ljuske da održava konstantnu temperaturu jezgra.

Koža zdrave osobe na različitim područjima može se zagrijati od 24 do 36,6 stepeni. Najhladnije mjesto su vrhovi prstiju, a najtoplije mjesto je pazuh. Oscilacije tjelesne temperature tokom dana dostižu jedan stepen: najniža je rano ujutro, a najviša u šest uveče.

Proizvodnja i prijenos topline

Šta je termoregulacija i kako se održava u ljudskom tijelu? Na ovo pitanje nije tako lako odgovoriti kao što se čini na prvi pogled. Naše tijelo kontinuirano proizvodi toplinu koja se uglavnom troši na zagrijavanje vanjskog okruženja. Ovaj proces se naziva prijenos topline. Reguliše ga nervni sistem, od njegovih rezultata zavisi metabolizam, srčana aktivnost, kontrakcija mišića itd.

Normalno, proizvodnja toplote je jednaka prenosu toplote, odnosno posmatra se izotermija. Razlozi za termoregulaciju su jednostavni - pomaže u održavanju netaknute osnovne temperature i osigurava određenu neovisnost tijela od vanjskih uvjeta. Za sat vremena proizvede dovoljno toplote u osobi da prokuva litar vode. A da nije prijenosa topline, onda bismo u roku od tri dana nakon rođenja svi bili bukvalno kuhani iznutra. Stoga su procesi koji pomažu ljudima da se oslobode viška toplote izuzetno važni.

Stvrdnjavanje

Termoregulacija i stvrdnjavanje idu ruku pod ruku. Tijelo se prilagođava efektima sve nižih ili viših temperatura i formiraju se novi mehanizmi za održavanje konstantne temperature jezgre.

Kod kuće je poznato nekoliko najčešćih metoda kaljenja. Na primjer, brisanje hladnom vodom. Prvi put voda treba da bude 30 stepeni, zatim 28, 26 i tako sve dok ne dostigne 15 stepeni Celzijusa. Kada se tijelo navikne na hladnoću, možete preći sa trljanja na tuširanje ili tuširanje. Vazdušne i sunčane kupke su takođe bile delotvorne. U početku, trajanje sesija ne bi trebalo da prelazi 15 minuta, ali vremenom možete povećati vreme na 60. Međutim, vredi zapamtiti da produženo izlaganje suncu može dovesti do problema sa kožom i raka.

Termoreceptori

Koža igra ključnu ulogu u termoregulaciji organizma. Kao najveći organ ljudskog tijela, obavlja mnoge funkcije, uključujući i termoreceptore (hladnoću i toplinu). Poznato je da je hladnog vremena desetak puta više, pa smo mnogo osjetljiviji na niske temperature. Najveća koncentracija receptora je na licu i vratu, a najmanja u vrhovima prstiju. Međutim, njihova osjetljivost je obrnuto proporcionalna količini. Unatoč činjenici da postoji više termalnih receptora, oni su gotovo dvostruko osjetljiviji od hladnih.

Vrste termoregulacije

Termoregulacija je čitav konglomerat procesa koji imaju za cilj održavanje stalne tjelesne temperature kroz razmjenu topline. Mehanizam rada ovog sistema može se opisati korištenjem principa „povratne informacije“. Odnosno, prvo se mijenja temperatura okoline, kožni receptori reagiraju na to i prenose signal u mozak. I odatle dolazi regulacija proizvodnje toplote i njenog oslobađanja.

Svi procesi termoregulacije mogu se podijeliti u dvije vrste:

fizički;

Hemijski.

Fizička termoregulacija se, pak, dijeli na isparavanje, zračenje, provođenje topline i konvekciju. Oni uključuju kontraktilnu i nekontraktilnu termogenezu.

Fizička termoregulacija

Fizička termoregulacija je skup procesa koji osiguravaju uklanjanje topline iz tijela. Priroda nudi nekoliko načina za to:

Conduction;

Konvekcija;

zračenje;

Isparavanje.

Osim toga, tijelo može regulisati intenzitet cirkulacije krvi i stepen proširenja krvnih sudova u koži, što utiče i na gubitak toplote. Drugi mehanizam gubitka toplote je znojenje. Najefikasniji je u vrućim klimama ili vještačkim povišenjima temperature okoline.

U mirovanju, na ugodnoj temperaturi od 20 stepeni Celzijusa, čovjek gubi oko šezdeset posto topline zračenjem, ispari samo dvadeset, a ostalo je zbog provodljivosti i konvekcije. Za samo sat vremena gubimo oko sto kilokalorija ili četiri stotine devetnaest džula.

Isparavanje i zračenje

Isparavanje je oslobađanje energije u okolni prostor zbog gubitka vlage kroz kožu ili sluzokožu. Inače, ovaj proces se naziva znojenje. Na ugodnoj temperaturi (oko dvadeset stepeni Celzijusa), osoba gubi oko 36 grama tečnosti svakog sata. Kada temperatura poraste ili dođe do intenzivnog rada, ova brojka se ponekad povećava na dva litra na sat.

Konvekcija je dinamička metoda gubitka topline, koja se provodi pokretnim česticama vode ili zraka, na primjer, takve tokove stvara vjetar ili ventilator. Jednostavno rečeno, tijelo, oslobađajući toplinu, zagrijava zrak pored kože. Postaje lakši od hladnog i diže se više, a na njegovo mjesto dolazi novi dio. Kada se nađemo na vjetru ili se brzo krećemo, i zrak oko nas se kreće brže, pa se toplina ne zadržava dugo u blizini kože.

Hemijska termoregulacija

Termoregulacija i metabolizam su usko povezani koncepti. Hemijska metoda se zasniva na promjeni intenziteta procesa oksidacije i mišićnih vibracija. Energija za zagrevanje tela dobija se hidrolizom ATP (adenozin trifosfata). Neophodno je transformisati složena jedinjenja u jednostavnija. Toplina koja se oslobađa u ovom slučaju se raspršuje u okolni prostor. Ovo je nekontraktilna termogeneza.

Ovisno o temperaturi okoline, metabolizam se može ubrzati ili usporiti kako bi se održala konstantna jezgra. Osoba se najugodnije osjeća na 18-20 stepeni Celzijusa. Ali ovo je za vazduh. Voda jače provodi toplinu, pa bi temperatura trebala biti viša. Mišići proizvode najviše toplote tokom aerobne glikolize. Stoga, kada nam je hladno, tijelo počinje da drhti kako bi povećalo proizvodnju topline. Ovo stanje se naziva kontraktilna termogeneza.

Kontrola termoregulacije

Termoregulacija mozga odvija se na isti način kao i ostatak tijela, s tom razlikom što se tu nalazi centar koji kontrolira cijeli proces. Hipotalamus sadrži termoregulacijski centar koji koordinira brzinu metaboličkih procesa, kontrakciju mišića i tonus krvnih žila kože.

Osetljive nervne ćelije u ovom delu mozga mogu razlikovati fluktuacije do stotih i hiljaditih dela stepena. Oni analiziraju dolazne informacije i, koristeći princip povratne sprege, regulišu unutrašnju temperaturu, podešavajući je u zavisnosti od spoljašnjih okolnosti.

Hipotalamusu su podređene štitna žlijezda i nadbubrežne žlijezde. Prvi utiče na brzinu metabolizma, a drugi utiče na vaskularni tonus i oksidativne procese u mišićima. Koristeći neurotransmitere i koriguje stanje organizma u skladu sa okolnostima.

Za normalan tok fizioloških procesa u ljudskom organizmu neophodno je da se toplota koju telo proizvodi u potpunosti odvodi u okolinu, budući da je za funkcionisanje organizma potrebno odvijanje hemijskih i biohemijskih procesa u njemu u dovoljnim količinama. stroge temperaturne granice (36,5 – 37,0 o C).

Stanja koja narušavaju toplinsku ravnotežu uzrokuju reakcije u tijelu koje doprinose njegovoj obnovi zbog adaptivnih i kompenzacijskih sposobnosti tijela.

Zovu se procesi regulacije stvaranja topline kako bi se održala konstantna temperatura ljudskog tijela unutar 36 – 37 °C termoregulacija.

Termoregulacija je fiziološki proces pod kontrolom centralnog nervnog sistema.

Procesi regulacije toplote izvode se uglavnom na tri načina: biohemijski; zbog promjena u intenzitetu cirkulacije krvi i intenzitetu znojenja.

Termoregulacija biohemijskim putem sastoji se u promjeni intenziteta metabolizma (oksidativnih procesa) kada se tijelo pregrije ili ohladi.

Termoregulacija promjenom intenziteta cirkulacije krvi sastoji se u sposobnosti tijela da regulira protok krvi (rashladne tekućine) iz unutarnjih organa do površine tijela, kao rezultat sužavanja ili širenja krvnih žila u zavisnosti od temperature okoline. Protok krvi na visokim temperaturama može biti 20 do 30 puta veći nego na niskim temperaturama. U prstima se dotok krvi može promijeniti 600 puta.

Termoregulacija promjenom intenziteta lučenja znojenje se odvija promjenom procesa prijenosa topline i kao rezultat isparavanja oslobođenog znoja.

Termoregulacija tijela se provodi istovremeno svim sredstvima, čime se otklanja hipotermija i pregrijavanje tijela, jer se osigurava ravnoteža između količine topline koja se kontinuirano stvara u tijelu (hemijska termoregulacija) i viška toplote koji se kontinuirano oslobađa u okolinu (fizička termoregulacija), odnosno održava se ravnoteža topline tijela.

termoregulacija ( Q) može se predstaviti na sljedeći način:

Q = M ± R ± C – E(1)

Održavanje stalne tjelesne temperature određeno je tjelesnom proizvodnjom topline M, odnosno metabolički procesi u ćelijama (probavljanje hrane, sagorevanje rezervi šećera i masti) nastali kao rezultat fizičke aktivnosti (obavljanje posla čija potrošnja energije određuje kategoriju rada, nevoljno drhtanje mišića).

Prijenos topline ili dobivanje topline R zbog infracrvenog zračenja iz tijela u okolni prostor ili zračenja površine ljudskog tijela iz ovog prostora infracrvenim fluksom;

prijenos topline ili dobivanje topline C konvekcijom, odnosno zagrijavanjem ili hlađenjem tijela zrakom koji se ispere preko površine tijela;

prijenos topline E, uzrokovano isparavanjem vlage s površine kože, sluznice gornjih dišnih puteva i pluća.

Promjene parametara mikroklime uzrokuju promjenu procenta vrijednosti koje određuju toplinsku ravnotežu ljudskog tijela.

U normalnim uslovima, sa slabim kretanjem vazduha, osoba u mirovanju gubi oko 45% sve toplotne energije koju telo generiše kao rezultat toplotnog zračenja; konvekcija do 30% i isparavanje do 25%.

Istovremeno: preko 80% toplote se odaje preko kože, oko 1-3% kroz disajne organe, oko 7% toplote se troši na zagrevanje hrane, vode i udahnutog vazduha.

Sa povećanjem spoljne temperature vazduha i istim vrednostima relativne vlažnosti, povećava se isparavanje kože kao posledica znojenja sa površine ljudskog tela. Znojenje igra važnu ulogu u održavanju udobnosti osobe. Tako, u normalnim atmosferskim uslovima, tijelo dnevno luči od 0,4 do 0,6 litara znoja, a za 1 sat znojenja potroši se 0,6 kcal. Pri radu u uslovima visoke temperature i vlage, prenos toplote sa tela je otežan.