98. Гомеотермия. Терморецепция и роль гипоталамического термостата. Термогенез сократительный и несократительный. Теплоотдача: механизмы, эффективность, регуляция. Гипо- и гипертермия. Лихорадка.

Гомеотермия - способность животных поддерживать постоянную температуру тела в изменяющихся условиях среды (разумеется в разумных пределах, противоположенное понятие - пойкилотермия. Поддерживается главным образом за счет двух процессов: теплопродукции и теплоотдачи и их баланса (о них далее).

Итак, начнем с того, что у человека в плане терморегуляции выделяют 2 части: температуру кожи и поверхностных слоев и температуру "ядра". Температура ядра в норме не колеблется более чем на 0,6 градусов, температура кожи же может быть в пределах от 10 до 55 градусов. Нормальная температура ядра находится где то в пределах 36-37 (по некотором источникам от 36,5-37,5), в течении суток температура колеблется, самая высокая в 16-18ч самая низкая в 4-6ч. Тепловой баланс - сбалансированность процессов теплопродукции и теплоотдачи. теперь поподробнее про них.

Теплопродукция - процесс выработки тепла, или термогенез.

Бывает:

Сократительный - за счет мышечной работы (физическая работа или мышечная дрожь).

Несократительный - за счет обменных процессов (повышение тироксина и некоторых других гормонов, симпатическая стимуляция, термогенный эффект пищи, метаболические процессы в организме, по другому называют еще химический. Много энергии дает жир, особенно бурый, он больше всего участвует в теплопродукции (у младенцев его много). Так же при длительном пребывании на холоде стимулируется выработка тироксина.

Теплоотдача - процесс потери тепла организмом в окружающую среду. Определяется двумя моментами: скоростью передачи тепла от места его образования (печень, мышцы, мозг, сердце, ЖКТ) к коже и скоростью обмена между кожей и средой. Ядро изолировано от покровных тканей в основном за счет жировой ткани, она наименее теплопроводна. Можно регулировать скорость проведения тепла от ядра к коже, за счет регуляции кровотока, расширения или сужения сосудов, задействования аностомозов, соответственно регулируется за счет симпатической системы (т.к. кровоток в сосудах регулирует именно она).

С поверхности кожи тепло отдается несколькими способами:

• Излучение - рассеивание тепла в окружающую среду с помощью ИК излучения (60% всей теплопотери).

• Теплопроведение - контактная передача тепла от более высокой к более низкой (когда мы касаемся какого то холодного предмета, например сидим на стуле, тепло теряется), около 3% потери всей энергии.

• Конвекция - потеря тепла при рассеивании его в воздухе, тепло попадает в воздух, нагревает его, теплый воздух поднимается вверх на его место приходит холодный, который снова нагревается и т.д. около 15% теплопотери.

• Испарение - с помощью пота, переход из жидкого в газообразное состояние с потерей энергии. В норме в сутки около 600-700 мл пота, контролируется симпатической НС, потовые железы иннервируются холинэргическими нервными волокнами. Первичный секрет - плазма крови и много ионов Na и CL, затем в ходе прохождения по каналу они реабсорбируются, и их выделяется уже не много. однако при сильной симпатической стимуляции ионы не успевают реабсорбироваться и с потом происходит потеря большого количества ионов.

Регуляция температуры тела осуществляется гипоталамусом. В преоптической области располагаются рецепторы тепла и холода, которые при изменении температуры увеличивают импульсацию. Так же они получают информацию от холодовых (их в несколько раз больше) и тепловых рецепторов кожи. Так же имеются терморецепторы в глубоких тканях, спинном мозге, брюшной полости, вокруг крупных СНП. Все сигналы (в том числе и от преоптической области) поступают в заднюю часть гипоталамуса где интегрируются и суммируются.

Соответственно когда жарко: сосуды кожи расширяются, потоотделение увеличивается, метаболизм и теплопродукция замедляются.

Когда нам холодно: сосуды кожи сужаются, пилоэрекция (подъем волосков кожи), увеличение термогенеза. Дорсомедиальные отделы гипоталамуса - центр мышечной дрожи, стимулируют ее при снижении температуры ниже определенного предела или от стимуляции холодовых рецепторов, в норме (до момента холода) подавляется влиянием центра терморегуляции.

регуляция температуры происходит с помощью "установочной точки" гипоталамуса. Это такая критическая точка, к которой ее постоянно стремится вернуть организм. Самая главная фишка в том, что суммируя все сигналы от всех рецепторов организм может ее смещать, и выставлять себе новую "нормальную" температуру.

Гипертермия - повышение температуры тела, гипотермия наоборот. Может быть в норме, если человек в жарком или холодном климате

Лихорадка - патологическое увеличение температуры выше нормы, происходит либо из за воздействием на центр терморегуляции (токсины, инфекции разные), либо повреждениями и заболеваниями ГМ. Наибольшее влияние имеет цитокин интерлейкин-1, вещество продукт лизиса бактерии, необходим для формирования иммунитета. Различные вещества, токсины, могут смещать установочную точку гипоталамуса, называются пирогенами (как правило это продукты распада бактерий, вирусов и т.д. разные патологические белки). Установочная точка резко повышается но высоких значений и организм думает что ему холодно, начинается дрожь, озноб, и тд. Соответственно потом, когда организм понимает что то не так (прекратилось действие токсина или пирогена) он начинает возвращать температуру и установочную точку к нормальным значениям.

Далее следует клевая схемка, на которой все понятно:

* Есть альтернатива в виде рабочей тетради ч.2 страница 37, там все изложено более кратко)

Соответственно высокая как и низкая температура ведут к гибели (22,23 - 44 градуса).

Так же стоит отметить поведенческую терморегуляцию - поиск укрытия от солнца, или наоборот одевание и физическая активность.

При температуре 17 мы чувствуем на коже боль, 29-35 отсутствие температурных ощущений, 43 и выше жар, около 25 комфортная температура.

99. Общий обмен, его составляющие. Основной обмен: величина; процессы, им обеспечиваемые; факторы, на него влияющие; методы оценки. Специфическое динамическое действие пищи. Энерготраты человека при различных видах деятельности.

Обмен веществ и энергии, или метаболизм,— совокупность химических и физических превращений веществ и энергии, происходящих в живом организме и обеспечивающих его жизнедеятельность. Обмен веществ и энергии составляет единое целое и подчиняется закону сохранения материи и энергии.

Обмен веществ складывается из процессов ассимиляции и диссимиляции. Ассимиляция (анаболизм) — процесс усвоения организмом веществ, при котором расходуется энергия. Диссимиляция (катаболизм) — процесс распада сложных органических соединений, протекающий с высвобождением энергии. Энергетический баланс – это соотношение между количеством энергии, поступающей с пищей, и энергией, расходуемой организмом. Единственным источником энергии для организма человека является окисление органических веществ, поступающих с пищей. При расщеплении пищевых продуктов до конечных элементов — углекислого газа и воды,— выделяется энергия, часть которой переходит в механическую работу, выполняемую мышцами, другая часть используется для синтеза более сложных соединений или накапливается в специальных макроэргических соединениях, которые в дальнейшем могут расщепляться с выделением энергии.

Общий обмен(ОО) – это суточные энергозатраты на все виды деятельности

Общий обмен складывается из:

• Основного обмена (ОсО)

• Специфического динамического действия пищи (СДДП)

• Рабочей прибавки (РП)

Основной обмен - минимальный уровень энергозатрат, необходимых для поддержания жизнедеятельности организма в условиях относительно полного физического, эмоционального и психического покоя. В состоянии относительного покоя энергия затрачивается на осуществление функций нервной системы, постоянно идущий синтез веществ, работу ионных насосов, поддержание температуры тела, деятельность дыхательной мускулатуры, гладких мышц, работу сердца и почек, а так же всех остальных органов и систем органов (кроме физической работы)*. Энергозатраты организма возрастают при физической и умственной работе, психоэмоциональном напряжении, после приема пищи, при понижении температуры среды. Для того, чтобы исключить влияние перечисленных факторов на величину энергозатрат, определение основного обмена проводят в стандартных строго контролируемых условиях: утром, в положении лежа, при максимальном расслаблении мышц, в состоянии бодрствования, в условиях температурного комфорта (около 22 °С), натощак (через 12—14 ч после приема пищи).

Так же выделяют Должный основной обмен - количество энергии, необходимое с учетом возраста \ пола \ массы тела. Определяется по табличным данным. ДОО больше у мужчин, больше чем больше рост, вес.

Фактический основной обмен - количество энергии реально выделяемое организмом, определяется с помощью калориметрии, прямой и не прямой.

Прямая калориметрия заключается в непосредственном измерении тепла, выделяемого организмом. Для этого животное или человек помещается в специальную герметическую камеру, по трубам, проходящим через нее, протекает вода. Для вычисления теплопродукции используются данные о теплоемкости жидкости, ее объеме, протекающем через камеру за единицу времени, и разности температур поступающей в камеру и вытекающей жидкости.

Непрямая калориметрия основана на том, что источником энергии в организме являются окислительные процессы, при которых потребляется кислород и выделяется углекислый газ. Поэтому энергетический обмен можно оценивать, исследуя газообмен. Наиболее распространен способ Дугласа-Холдейна, при котором в течение 10-15 мин собирают выдыхаемый обследуемым человеком воздух в мешок из воздухонепроницаемой ткани (мешок Дугласа). Затем определяют объем выдохнутого воздуха и процентное содержание в нем О2 и СО2.

По соотношению между количеством выделенного углекислого газа и количеством потребленного за данный период времени кислорода - дыхательному коэффициенту (ДК) - можно установить, какие вещества окисляются в организме. ДК при окислении белков равен 0,8, при окислении жиров - 0,7, а углеводов - 1,0. Каждому значению ДК соответствует определенный холерический эквивалент кислорода, т.е. то количество тепла, которое выделяется при окислении какого-либо вещества на каждый литр поглощенного при этом кислорода. Количество энергии на единицу потребляемого 02 зависит от типа окисляющихся в организме веществ. Калорический эквивалент кислорода при окислении углеводов равен 21 кДж на 1 л 02 (5 ккал/л), белков - 18,7 кДж (4,5 ккал), жиров - 19,8 кДж (4,74 ккал). Для косвенного определения интенсивности обмена могут быть использованы некоторые физиологические параметры, связанные с потреблением кислорода: частота дыханий и вентиляционный объем, частота сокращений сердца и минутный объем кровотока - все они отражают затраты энергии. Однако эти показатели недостаточно точны.

Специфическое динамическое действие пищи - кол-во энергии, которое расходуется на ее переваривание. СДДП зависит от вида принимаемой пищи: белки + 28-30%, жиры + 12-14%, углеводы + 7-8%. смешанное питание + 15%.

Рабочая прибавка - кол-во энергии расходуемое на выполнение физической активности.

В рабочей тетради есть формулы расчета только ДОО ( часть 2 стр. 27):

Энергозатраты человека при различных видах деятельности:

*Фотографии взяты из заполненной рабочей тетради, на подсчеты не обращайте внимания, смотрите только формулы и печатный текст.

** Расходы энергии основного обмена: - на работу мозга (18%), печени (26%), почек (7%), сердца (9%), мышечный тонус (26%) и работу др. органов (14%).