Презентація: Механізми терморегуляції

Терморегуляція

Терморегуляція. Сукупність фізіологічних процесів, що підтримують температуру тіла організму відмінною від температури навколишнього середовища. Найкраще та найстабільніше терморегуляція працює у людини та деяких інших теплокровних тварин (переважно ссавців і птахів), у яких температура підтримується на майже сталому рівні, незалежно від змін температури зовнішнього середовища, у цих організмів терморегуляція є одним з аспектів гомеостазу. Крім них, багато організмів, від хребетних тварин до рослин, включаючи багатьох «холоднокровних», мають різноманітні рівні та методи терморегуляції, що дозволяють в певних межах регулювати температуру тіла.

Процеси, що відбуваються в організмі з використанням енергії, закінчуються виділенням тепла. В одних випадках тепло є побічним продуктом життєдіяльності, а в інших - його виділення є головним шляхом перетворення енергії. Водночас існує зворотній зв'язок між температурою і біологічними процесами. Загальна характеристика температури тіла

Низька температура взимку, як і зниження температури вночі, сповільнювали або зупиняли всі процеси життєдіяльності. Це стосується так званих пойкілотермних тварин. У них температура тіла змінюється відповідно до температури зовнішнього середовища. Але на певному етапі еволюції деякі тварини набули здатності зберігати температуру постійною. Це гомойотермні істоти. Вони можуть зберігати температуру постійною, вони стали незалежними від зміни температури навколишнього середовища. Загальна характеристика температури тіла

У гомойотермних організмів температура різних частин тіла неоднакова. Розрізняють температуру оболонки та температуру ядра. Температура оболонки – це температура шкіри, яка залежить від температури навколишнього середовища. Температура ядра (температура внутрішніх органів, м'язів), навпаки характеризується постійністю. Різні ділянки поверхні шкіри мають різну температуру. Температура шкіри тулуба і голови становить 33-34 ˚С, кінцівок, особливо в дистальних відділах – 28 ˚С. Температура ядра теж не скрізь однакова – вона вища в печінці, у прямій кишці, у м'язах, які працюють. Температура тіла людини

Протягом доби температура тіла може коливатись: до 4-ї години вона знижується, а до 17-ї – підвищується. Амплітуда коливання може досягти 1 ˚С. Температура тіла може змінюватися і залежно від прийняття їжі, інтенсивності виконуваної м'язової праці та емоційного стану. Температура тіла людини

Температура тіла жінки залежить від ритму гормональної активності, менструального циклу. у першу половину циклу температура приблизно на 0,5 ˚С нижча ніж у другій. Регуляція температури тіла полягає в узгодженні процесів теплопродукції та тепловіддачі. Температура тіла людини

В усіх органах унаслідок процесів обміну речовин відбувається теплопродукція. Роль різних органів у теплопродукції різна. У стані спокою на печінку припадає близько 20 % загальної теплопродукції, на інші внутрішні органи - 56 %, на скелетні м'язи - 20 %, при фізичному навантаженні на скелетні м'язи – до 90 %, на внутрішні органи – лише 8 %. Таким чином, найпотужнішим резервним джерелом теплопродукції є м'язи. Зміна їх метаболізму при локомоції – основний механізм теплопродукції. Виділяють кілька етапів участі м'язів у теплопродукції. Теплопродукція

Теплопродукція

1. Терморегуляційний тонус. При цьому м'язи не скорочуються. Підвищується їх тонус та метаболізм. Цей тонус виникає у м'язах шиї, тулуба та кінцівок. Унаслідок цього теплопродукція підвищується на 50-100 %.2. Тремтіння виникає несвідомо і полягає в періодичній активності високопорогових рухових одиниць на тлі терморегуляційного тонусу. При тремтінні теплопродукція підвищується у 2-3 рази. Тремтіння починається часто з м'язів шиї, обличчя. Це пояснюється тим, що передусім має підвищитись температура крові, яка тече до головного мозку.3. Довільні скорочення полягають у свідомому підвищенні скорочення м'язів. Це спостерігається в умовах низької зовнішньої температури, коли перших двох етапів не досить. При довільних скороченнях теплопродукція може збільшитись у 10-20 разів. Теплопродукція

Теплопродукція

1. Радіація відбувається за допомогою інфрачервоного довгохвильового випромінювання. Для цього потрібен градієнт температур навколишнього середовища. Величина радіації залежить від температури та поверхні шкіри.2. Теплопровідність здійснюється при безпосередньому контакті тіла з предметами (стілець, ліжко тощо). При цьому швидкість перенесення тепла від більш нагрітого тіла до менш нагрітого предмета визначається температурним градієнтом і їх термопровідністю. Віддача тепла цим шляхом значно (у 14 разів) збільшується при перебуванні людини у воді.3. Конвекційний шлях. Повітря, що контактує з поверхнею тіла, за наявності градієнту температур нагрівається. При цьому воно стає легшим і. піднімаючись від тіла звільняє місце для нових порцій повітря. Таким чином воно забирає частину тепла. Тепловіддача

Роль тонусу судин для терморегуляції

При кімнатній температурі у роздягненої людини близько 20 % тепла віддається за допомогою випаровування. При однакових показниках температури тіла і навколишнього середовища спрацьовує лише один механізм віддачі тепла, пов'язаний із процесами потовиділення і випаровування поту. Охолодженню шкіри сприяє те, що для випаровування 1 мл поту витрачається 0,58 ккал. Швидкість випаровування залежить від градієнта температури та насичення водяною парою навколишнього середовища. Що вища вологість, то менш ефективним стає цей шлях тепловіддачі. Різко зменшується результативність тепловіддачі при перебуванні у воді або в щільному одязі. Випаровування поту

Випаровування має два механізми:а) перспірація – без участі потових залоз;б) випаровування – при активній участі потових залоз. Перспірація – випаровування води з поверхні легень, слизових оболонок, шкіри, яка завжди волога. Це випаровування не регулюється, воно залежить від градієнта температур і вологості навколишнього повітря. Що вища вологість, то менш ефективний цей вид тепловіддачі. Випаровування поту

Головну роль у регуляції процесів тепловіддачі відіграють зміни кровопостачання шкіри. Звуження судин шкіри, відкриття артеріовенозних анастомозів сприяє меншому припливу тепла від ядра до оболонки та збереженню його в організмі. Навпаки, при розширенні судин шкіри її температура може збільшуватись на 7-8 ˚С. Тонус судин шкіри контролюється симпатичною нервовою системою. Випаровування поту. Перспірація. Проведення45℃температура довкілля37℃температура шкіри. Конвекція. Випромінювання. Базальна продукція

Випаровування потутепловтрата через випромінюванням’язи-підіймачі волосся розслабленіпотові залози виділяють піт, що охолоджує шкіру в процесі випаровуваннясудини розширюються для збільшення надходження крові до шкіри

Температура тіла контролюється специфічними терморецепторами. Вони поділяються на периферичні і центральні. Розташовані в шкірі, підшкірній основі та кровоносних судинах цих ділянок, периферичні рецептори бувають двох типів – теплові та холодові (переважно холодові). Центральні рецептори містяться в гіпоталамусі (загалом у передзоровій зоні). Деяка їх кількість розташована в шийно-грудному відділі спинного мозку. Терморецептори

Частота виникнення нервових імпульсів у рецепторах залежить від температури. Холодові та теплові рецептори генерують спонтанну активність. Раптове підвищення або зниження температури призводить до короткочасного різкого збільшення частоти розрядів у відповідних рецепторах із наступним поступовим зниженням до рівня, характерного для даної температури. При температурі шкіри 34-38 ˚С імпульсація в обох типах рецепторів мінімальна. Це створює уяву про температурний комфорт. Для центральних терморецепторів "температурне вікно" знаходиться в межах 37-37,5 ˚С. Терморецептори

Імпульси від периферичних рецепторів переключаються в структурах задніх рогів спинного мозку. В головний мозок вони надходять по:спинномозково-таламічному;спинномозково-сітчастому шляхах. Після проходження через сітчасту речовину і неспецифічні ядра таламуса імпульсація надходить у гіпоталамус і асоціативні зони кори головного мозку. Терморецепторидиск Меркелятільце Мейснеразакінчення Руффінітільце Пачінінервколба Краузедермаепідерміс

Терморецепториволосся піднімається вгору, вловлюючи потік повітря, що охолоджує шкірузатримане повітря - ідеальний ізоляторскорочення м’яза- підіймача волосинисудини звужуються, скорочуючи потік крові до шкіри. Перенесення теплової енергії завжди йде від гарячішої ділянки до холоднішої. Випромінювання - це перенесення тепла електромагнітним випромінюванням. Проведення та конвекція - два інших механізми проведення тепла.

Центр терморегуляції міститься в гіпоталамусі. Центр теплопродукції розташований у ядрах заднього відділу гіпоталамуса. Звідси через симпатичну нервову систему ідуть імпульси, що підвищують метаболізм, звужують судини шкіри, активізують терморегуляцію скелетних м'язів. У цих реакціях беруть участь і гормони – адреналін, норадреналін, тироксин тощо. Центр тепловіддачі міститься в ядрах переднього відділу гіпоталамуса. Звідси ідуть імпульси, які розширюють судини шкіри. підвищують виділення поту, знижують теплопродукцію. При руйнуванні центру терморегуляції в гіпоталамусі гомойотермна тварина перетворюється на пойкілотермну. Центр терморегуляції

Центр терморегуляціїСтан терморегулюючих зон гіпоталамуса може змінюватися під впливом ряду факторів крові: вмісту Са2+ і Nа , глюкози, осмотичного тиску. Підвищення рівня одного з найбільш біологічно активних іонів (Са2+) модифікує чутливість центральних механізмів до температури, нейромедіаторів, що призводить до активації механізмів тепловіддачі. Це особливо помітно при фізичному навантаженні. Ріст осмолярності крові зумовлює підвищення межі температурної чутливості та зниження інтенсивності потовиділення.

Центр терморегуляціїПевну роль у регуляції температури тіла грають інші відділи ЦНС (сітчаста речовина, лімбічна система, кора головного мозку). Вмикання різноманітних механізмів теплообміну відбувається постійно, залежно від конкретних умов. Етапність вмикання механізмів регуляції полягає у тому, що спочатку вмикаються енергоекономні механізми, наприклад, поведінкові. Якщо їх не досить, то вмикаються судинорухові. А такі механізми, як тремтіння, локомоції або потовиділення, приєднуються насамперед.

Схема терморегуляціїзбудженнярецептори шкіри(8:1 - холодові)гальмуваннярецептори гіпоталамуса, кровоносних судин, перианальних складок, передміхурової залози (теплові)гіпоталамус (збудження)гіпоталамус (гальмування)виконавчі органи:зміна теплоутвореннязміна тепловіддачівиконавчі органи:зміна теплоутвореннязміна тепловіддачізміна температури шкіризміна температури ядра

Центр терморегуляціїПередній таламус. Передній таламусцентр тепловіддачіцентр теплопродукціїтонус судин шкірипотовиділеннянескоротливий термогенезскоротливий термогенеззміна тепловіддачізміна теплопродукції

Поняття "температурна адаптація"Тривала адаптація, акліматизація до поступово змінюваного температурного режиму сприяють суттєвому розширенню ареалу існування людини. Найважливіше значення при цьому має зміна інтенсивності обмінних процесів. Так, у мешканців високих широт підвищений основний обмін, а у мешканців пустель, навпаки, знижений. Це зумовлено зміною рівня гормонів, насамперед тироксину – одного з основних стимуляторів термогенезу.

Поняття "температурна адаптація"У людей, які живуть в зонах з підвищеною зовнішньою температурою дещо змінюються і нервово – рефлекторні механізми терморегуляції. Температура ядра у людей, які мешкають у широтах з гарячим кліматом, на 0,5-1℃ вища, а у мешканців регіонів з холодним кліматом знижена. Інші також межі початку реагування периферичних рецепторів і вмикання механізмів терморегуляції.

Поняття "температурна адаптація"У мешканців тропіків судини та потові залози починають реагувати при високій температурі тіла, а у мешканців високогірних районів – при нижчій, ніж у тих, хто живе у регіонах з помірним кліматом (на 0,5-1℃). У процесі адаптації до багатовікового перебування в умовах відповідних температур, крім суто функціональних особливостей, виробились і морфологічні відмінності. Так, у мешканців тропіків у шкірі порівняно більш потових залоз.

Гіпотермія і гіпертермія. В умовах дуже низької навколишньої температури розширення судин шкіри може призвести до збільшення тепловитрат, зниження температури ядра, і людина може замерзнути. Зниження температури ядра, згідно з правилом Вант-Гоффа, супроводжується зниженням активності обмінних процесів. Смерть при охолодженні настає при температурі 26-28˚С. Але ще перед цим низька температура призведе до різкого пригнічення активності нейронів ЦНС, до "засинання" і непритомності. Вказану залежність сьогодні використовують з лікувальною метою, коли потрібно на деякий час відключити кровообіг, щоб зробити операцію на серці. Такий метод називають керованою гіпотермією.

Гіпотермія і гіпертермія. Протилежний гіпотермії стан називають гіпертермією. Гіпертермія спостерігається та у здорових людей. Це відбувається, наприклад, при інтенсивній фізичній праці, коли тепловіддача відстає від теплотворення. Висока навколишня температура, особливо при високій вологості, інтенсивний вплив сонця також можуть спричинити гіпертермію. При підвищенні температури тіла понад 41℃ розвивається набряк мозку, порушується процес терморегуляції та без медичної допомоги може настати смерть. Гіпертермія супроводжує багато хвороб.

Механізм гіпертерміїРефлекторне подразнення центрів гіпоталамуса. Холінергічні рецептори. Адренергічні рецептори. Соматичні рецептори. Підвищення тонусу скелетних м’язів, дрижання (термогенез)Посилення окисних процесів (печінка, м’язи)Спазм периферійних судин. Гальмування потовиділення, зміна дихання. Зменшення тепловіддачіЗбільшення теплопродукціїПереважання теплопродукції над тепловіддачею. Гіпертермія

Застосування термографії у медицинів онкології (на термограмі пухлина правої молочної залози);стоматології;неврології;ортопедії;кардіології;при діагностиці причин болів.

Розвиток терморегуляції у гомойотермних, терморегуляція у людини. Терморегуляція розвинулася в процесі еволюції як пристосовна реакція організму на мінливість температурних умов існування. Терморегуляція здійснюється рефлекторно, під впливом подразнень, що надходять з терморецепторів шкіри, внутрішніх органів і слизових оболонок. Центр терморегуляції міститься в гіпоталамусі й підпорядкований корі великих півкуль головного мозку. Терморегуляція у немовлят — недосконала, здійснюється переважно за рахунок судинних реакцій і змін теплопродукції. Зниження температури середовища на 1°С підвищує основний обмін у немовлят на 5%, тоді як у дорослої людини — лише на 1%. В похилому і старечому віці терморегуляція частково порушується, збільшується амплітуда добових і сезонних коливань температури тіла.

Розвиток терморегуляції у гомойотермних, терморегуляція у людини