Тема 11 "Физиология обмена веществ и терморегуляции"
Контрольные вопросы :
1. О чём можно судить по азотистому балансу?
Ответ : Поскольку основная масса азота пищи представлена белками, как и большинство выделяемых конечных азотистых продуктов является следствием распада белка, принято считать, что для правильной оценки состояния обмена белков достаточно точным критерием может быть определение азотистого баланса.
Азотистый баланс - количественная разница между введением с пищей азота и выведением его в виде конечных продуктов азотистого обмена, выраженных в одинаковых единицах (в г/сут).
Определение азотистого баланса часто используют в клинике для оценки обеспеченности больного белковой пищей. Следует указать, что количество пищевого азота (соответственно белка) может быть сравнительно легко и точно определено, в то время как количество теряемого организмом азота не всегда может быть точно вычислено, поскольку на практике учитывают только азотистые продукты, выделяемые с мочой и калом; между тем следует учитывать потерю азота также с молоком, слюной, эпителием кожи, волосами и др.
Различают положительный и отрицательный азотистый баланс, а также азотистое равновесие.
Если количество выводимого из организма азота меньше количества азота, вводимого с пищей, то говорят о положительном азотистом балансе. В этом случае часть азота остается в организме и расходуется в первую очередь на биосинтез высокомолекулярных белковых веществ органов и тканей.
Например: такое состояние характерно для молодого, растущего организма, а также для женщин во время беременности. Оно свидетельствует о том, что синтетические процессы превалируют над процессами распада белков органов и тканей.
При отрицательном азотистом балансе количество выделяемого азота превышает количество азота, поступающего в течение суток.
Например : такое состояние встречается при голодании (частичном или полном), белковой недостаточности, при тяжелых заболеваниях, когда происходит интенсивный распад белков тела у больных, получающих даже полноценную в качественном и количественном отношении белковую пищу. У людей пожилого возраста даже без видимых патологических процессов часто отмечается отрицательный азотистый баланс, связанный с превышением скорости распада белков, хотя организм может получать достаточное количество белка.
В состоянии азотистого равновесия количество азота, теряемого из организма, равно количеству принимаемого с пищей азота. В этом случае азотистый баланс равен нулю.
Например : состояние азотистого равновесия характерно для здорового взрослого человека, находящегося на полноценной диете с нормальным суточным содержанием белка.
Таким образом, организмы животных и человека нуждаются в постоянной доставке белковой пищи, поэтому недостаток белка или полное исключение его сопровождается развитием патологии, в конечном счете приводящей к гибели организма. С понятием азотистого баланса тесно связана проблема о нормах белка в питании. В среднем азотистое равновесие у человека устанавливается уже при приеме в сутки 30-45 г белка. Это минимальное количество белка, позволяющее поддерживать азотистое равновесие при диете, полностью покрывающей энергетические потребности организма человека, было названо «физиологическим минимумом белка».
2. Какие гормоны обладают анаболическим действием?
Ответ : Анаболические гормоны - биологически активные вещества, вырабатываемые эндокринными железами, которые способствуют росту мышечной ткани.
К таким гормонам можно отнести СТГ (гормон роста), андрогены (тестостерон), инсулин (сберегающий белки), тироксин (в детском возрасте и при малом количестве белка).
К примеру :
- СТГ (гормон роста) - полипептидный гормон, обладающий анаболическим действием, синтезируется в передней доле гипофиза. Повышает проницаемость клеточных мембран для аминокислот, активирует все этапы белкового синтеза, способствует росту костей и мышц. Благодаря этому биологически активному веществу, тело начинает активно использовать запасы жира, преобразуя их в мышечный рельеф.
- Инсулин (гормон сытости) - анаболический гормон, вырабатываемый поджелудочной железой. Усиливает поступление аминокислот в клетку, усиливает все этапы синтеза белка, тормозит глюконеогенез из аминокислот (белоксберегающее действие). Вещество помогает усвоитьься глюкозе и полезным жирным кислотам. Впуская глюкозу внутрь клетки, инсулин обеспечивает стимулирование синтеза гликогена, а впская жирные кислоты - получение собественных человеческих жиров, в которых нуждаются суставы. Инсулин пропускает аминокислоты для начала синтеза внутриклеточного протеина. Так что именно инсулин по праву считается главным анаболическим гормоном.
3. Какие гормоны понижают содержание углеводов в крови?
Ответ : Одним из интегральных показателей внутренней среды, отражающим обмен в организме углеводов, белков и жиров, является концентрация в крови глюкозы. Она является не только источником энергии для синтеза жиров и белков, но и субстратом для их синтеза. В печени происходит новообразование углеводов из жирных кислот и аминокислот.
Инсулин - гормон снижающий содержание глюкозы в крови, который выделяется в кровь b-клетками в ответ на повышение содержание глюкозы в крови.
Снижение содержания глюкозы в крови обусловлено тремя группами эффектов:
1. Инсулин повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы за счет активации белка-переносчика и способствует переходу глюкозы из крови и межклеточной жидкости в клетки.
2. Инсулин улучшает усвоение глюкозы клетками
а) стимулирует фосфорилирование глюкозы и ее окислительный распад
б) ускоряет синтез гликогена
в) превращение глюкозы в триглицериды
3. Тормозит процессы глюконеогенеза и расщепление гликогена в гепатоцитах до глюкозы.
Ответная реакция на введение или выброс инсулина развивается быстро. В физиологическом плане гормоны глюкагон и инсулин не являются антагонистами. Глюкагон обеспечивает перевод резервного гликогена в глюкозу, а инсулин обеспечивает поступление этой глюкозы из крови в клетки перефирических тканей и ее последующую утилизацию в клетках.
4. Какие гормоны обладают жиромобилизирующим действием?
Ответ : Сильным жиромобилизирующим действием обладают гормоны мозгового слоя надпочечников - адреналин и норадреналин. Так же жиромобилизирующим действием обладают СТГ и тироксин.
Адреналин и норадреналин увеличивают скорость липолиза в жировой ткани; в результате усиливается мобилизация жирных кислот из жировых депо и повышается содержание неэстерифицированных жирных кислот в плазме крови. Поскольку тканевые липазы (триглицеридлипаза) существуют в двух взаимопревращающихся формах, одна из которых фосфорилирована и каталитически активна, а другая – нефосфорилирована и неактивна. Адреналин стимулирует через аденилатциклазу синтез цАМФ. В свою очередь цАМФ активирует соответствующую протеинкиназу, которая способствует фосфорилированию липазы, т.е. образованию ее активной формы.
Соматотропный гормон так же оказывает влияние на липидный обмен. Гипофункция железы приводит к отложению жира в организме, наступает гипофизарное ожирение. Напротив, повышенная продукция СТГ стимулирует липолиз, и содержание жирных кислот в плазме крови увеличивается. Доказано, что стимуляция липолиза СТГ блокируется ингибиторами синтеза мРНК. Кроме того, известно, что действие СТГ на липолиз характеризуется наличием лагфазы продолжительностью около 1 ч, тогда как адреналин стимулирует липолиз почти мгновенно.
Иными словами, можно считать, что первичное действие этих двух типов гормонов на липолиз проявляется различными путями. Адреналин стимулирует активность аденилатциклазы, а СТГ индуцирует синтез данного фермента. Конкретный механизм, с помощью которого СТГ избирательно увеличивает синтез аденилатциклазы, пока неизвестен.
5. От чего зависит должный основной обмен человека?
Ответ : Должный основной обмен - показывает величину нормального энергообмена на поддержание жизни. Таким образом, это минимальное количество энергии, необходимое для поддержания нормальной жизнедеятельности организма в состоянии полного покоя при исключении всех внутренних и внешних влияний, которые могли бы повысить уровень обменных процессов.
Зависит от различных факторов, таких как : роста, массы, возраста и пола человека.
Определяют утром натощак (через 12—14 ч после последнего приема пищи), в положении лежа на спине, при полном расслаблении мышц, в условиях температурного комфорта (18—20° С). Выражается основной обмен количеством энергии, выделенной организмом (кДж/сут).
В состоянии полного физического и психического покоя организм расходует энергию на:
1) постоянно совершающиеся химические процессы; 2) механическую работу, выполняемую отдельными органами (сердце, дыхательные мышцы, кровеносные сосуды, кишечник и др.);
3) постоянную деятельность железисто-секреторного аппарата.
Например : самый интенсивный основной обмен веществ в расчете на 1 кг массы тела отмечается у детей. С увеличением массы тела усиливается основной обмен веществ. Средняя величина основного обмена веществ у здорового человека равна приблизительно 4,2 кДж (1 ккал) в 1 ч на 1 кг массы тела.
По расходу энергии в состоянии покоя ткани организма неоднородны. Более активно расходуют энергию внутренние органы, менее активно — мышечная ткань.
Интенсивность основного обмена веществ в жировой ткани в 3 раза ниже, чем в остальной клеточной массе организма. Худые люди производят больше тепла на 1 кг массы тела, чем полные.
У женщин основной обмен веществ ниже, чем у мужчин. Это связано с тем, что у женщин меньше масса и поверхность тела. Согласно правилу Рубнера основной обмен веществ приблизительно пропорционален поверхности тела.
Отмечены сезонные колебания величины основного обмена веществ – повышение его весной и снижение зимой. Мышечная деятельность вызывает повышение обмена веществ пропорционально тяжести выполняемой работы.
К значительным изменениям основного обмена приводят нарушения функций органов и систем организма. При повышенной функции щитовидной железы, малярии, брюшном тифе, туберкулезе, сопровождающихся лихорадкой, основной обмен веществ усиливается.
6. Какие факторы влияют на энергетический обмен?
Ответ : уровень энергетического обмена непосредственно зависит от физической активности, эмоционального напряжения, характера питания, степени напряжения терморегуляции и ряда других факторов.
Многочисленные данные свидетельствуют об условно-рефлекторном изменении потребления кислорода и энергообмена. Любой ранее индифферентный раздражитель, связанный по времени с мышечной деятельностью, может служить сигналом к увеличению обмена веществ и энергии. Так, у спортсмена в предстартовом состоянии резко увеличивается потребление кислорода, а следовательно, и энергообмен. Особую роль в обмене энергии играет гипоталамическая область мозга. Здесь формируются регуляторные влияния, которые реализуются вегетативными нервами или гуморальным звеном за счет увеличения секреции ряда гормонов. Особенно выраженно усиливают обмен энергии гормоны щитовидной железы — тироксин и трийодтиронин и гормоны мозгового вещества надпочечников — адреналин и норадреналин.
7. На чём основана непрямая калориметрия?
Ответ : Непрямая калориметрия - это метод косвенного инструментального измерения и оценки тепловых эффектов.
Непрямая калориметрия подразделяется на несколько видов.
1. Непрямая калориметрия, основанная на учете теплотворной способности питательных веществ. Калорическая ценность 1 г белка равна 4,1 ккал (17,17 кДж), 1 г жира - 9,3 ккал (38,96 кДж), 1 г углеводов - 4,1 ккал (17,17 кДж). Зная количество принятых питательных веществ и их калорическую ценность, можно рассчитать количество энергии, выделившейся в организме.
2. Непрямая калориметрия, основанная на данных газового анализа. При изучении калорической ценности питательных веществ было установлено, что поглощению определенного количества кислорода и выделению определенного количества углекислого газа за один и тот же промежуток времени соответствует определенное количество выделенного тепла. По соотношению между количеством выделенного углекислого газа и количеством потребленного в данный период времени кислорода можно судить о том, какие вещества преимущественно окисляются.
Соотношение между количеством углекислого газа, выделившегося в процессе окисления, и количеством кислорода, пошедшего на окисление, называется дыхательным коэффициентом (ДК). ДК при окислении белков равен 0,8, при окислении жиров - 0,7, а при окислении углеводов - 1,0.
Экспериментальными исследованиями установлено, что каждому значению ДК соответствует определенный калорический эквивалент кислорода, т. е. количество тепла, которое освобождается при полном окислении какого-либо вещества до углекислого газа и воды на каждый литр поглощенного при этом кислорода. Калорический эквивалент кислорода при окислении белков равен 4,8 ккал (20,1 кДж), жиров - 4,7 ккал (19,619 кДж), углеводов - 5,05 ккал (21,2 кДж).
8. О чём свидетельствует отклонение от должного основного обмена?
Ответ : Причинами отклонения величин основного обмена в связи с возрастом могут быть относительное уменьшение мышечной массы и замещение мышечной ткани жировой, обладающей меньшей интенсивностью метаболических реакций. Сходным образом, несколько меньшая величина основного обмена у женщин по сравнению с мужчинами также может быть обусловлена меньшим количеством мышечной ткани и большим количеством жировой ткани. Кроме того, существуют и другие факторы :
- Гормоны щитовидной железы увеличивают интенсивность метаболических процессов. Когда щитовидные железы секретируют максимально возможное количество тироксина, интенсивность метаболизма увеличивается на 50-100% относительно нормальных величин. Напротив, полное отсутствие секреции щитовидных желез снижает уровень метаболизма на 40-60% относительно нормальных показателей. Тироксин увеличивает скорость химических реакций во многих клетках тела и поэтому повышает интенсивность метаболизма. Адаптация щитовидных желез с увеличением секреции в холодном климате и снижением в жарком климате обусловливает различия величин основного обмена у людей, живущих в разных географических зонах. Например, люди, живущие в условиях Арктики, имеют основной обмен на 10-20% выше, чем люди, проживающие в тропиках.
- Мужские половые гормоны увеличивают интенсивность метаболизма. Мужской половой гормон тестостерон может увеличивать интенсивность метаболизма на 10-15%, женские половые гормоны в некоторой степени влияют на величину основного обмена, но обычно незначительно. Существенное влияние мужских половых гормонов обусловлено их анаболическим эффектом, приводящим к увеличению мышечной массы.
- Гормон роста увеличивает интенсивность метаболизма. Гормон роста повышает интенсивность обменных процессов (15-20%) в результате прямого стимулирующего влияния на метаболизм клеток.
- Высокая температура тела повышает интенсивность метаболизма. Лихорадка, независимо от ее причины, увеличивает скорость химических реакций в организме в среднем почти на 120% на каждые 10°С увеличения температуры тела.
- Сон снижает интенсивность метаболизма. Интенсивность метаболизма снижается на 10-15% во время сна. Такое снижение связано с двумя факторами: (1) снижением тонуса скелетных мышц; (2) снижением активности центральной нервной системы.
- Пониженное питание снижает интенсивность обменных процессов. Продолжительное снижение питания может уменьшить интенсивность метаболизма на 20-30%, главным образом в связи с прекращением поступления питательных веществ в клетки. В конечных стадиях многих заболеваний, которые проявляются снижением обменных процессов, температура может снижаться на несколько градусов незадолго до смерти.
9. Что такое дыхательный коэффициент? Чему он равен для белков, жиров и углеводов?
Ответ : Дыхательным коэффициентом - называется соотношение между объёмом выделенной углекислоты и поглощенного кислорода. Дыхательный коэффициент различен при окислении белков, жиров и углеводов.
При окислении углеводов дыхательный коэффициент равен 1, при окислении жиров — 0,7, белков — 0,8, а при смешанной пище дыхательный коэффициент у человека равен 0,85-0,9.
Уменьшение дыхательного коэффициента при окислении жиров или белков обусловлено тем, что O2 в этом случае используется не только для образования CO2, но и для образования других соединений (например, воды, мочевины).
При окислении углеводов весь поступивший в организм O2 используется на окисление углерода, а для образования воды достаточно О2, который содержится в углеводах.
Следовательно, дыхательный коэффициент — показатель того, какие пищевые вещества окисляются в организме. Калорическими коэффициентами O2 или СO2 являются количества теплоты в джоулях, которые образуются в организме при использовании 1 дм3 O2 или при выделении 1 дм3 CO2. Учитывая дыхательный коэффициент, можно вычислить калорические коэффициенты. При различном дыхательном коэффициенте при потреблении 1 дм3 O2 освобождается тепловая энергия в килоджоулях.
Дыхательный коэффициент незначительно изменяется при длительной мышечной работе малой и средней интенсивности. Если до этой работы он был низок, то при ее выполнении он повышается, и, наоборот, если был высок, то понижается. При кратковременной, очень интенсивной работе дыхательный коэффициент резко увеличивается и достигает 2,0 и больше. Максимальная величина его наблюдается не только во время этой работы, но и сразу после её окончания. Это зависит от высокой концентрации водородных ионов в крови, возбуждающей дыхательный центр, что приводит к усиленному выделению CO2, а поглощение O2 в это время резко снижено благодаря уменьшению кровотока. У тренированных дыхательный коэффициент при одинаковой мышечной работе ниже, чем у нетренированных.
10. Сколько килокалорий энергии выделяется при расщеплении 1 г. жира, 1г. белка, 1 г. углеводов?
Ответ : 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 (АТФ).
Углеводы являются основным источником энергии в клетке. При окислении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии. У животных в клетках печени откладывается гликоген. В мышцах, так же как и в печени, синтезируется гликоген. Распад гликогена является одним из источников энергии мышечного сокращения.1 г углеводов = 4,1 ккал.
Липиды (в том числе нейтральные жиры) выполняют энергетическую функцию. При расщеплении жиров выделяется больше энергии, чем при расщеплении белков и углеводов. При окислении 1 г жира образуется 38,9 кДж энергии. Липиды обеспечивают 25−30% энергетических потребностей организма. 1 г жира = 9,3 ккал.
Белки тоже могут использоваться в качестве источника энергии — при окислении 1 г белка в среднем освобождается энергия, равная 17,6 кДж. 1 г белка = 4, 1 ккал.
11. Что такое химическая терморегуляция?
Ответ : Химическая терморегуляция - регуляция температуры, которая осуществляется за счет изменения уровня обмена веществ, что ведет к повышению или понижению образования тепла в организме. Суммарная теплопродукция в организме складывается из первичной теплоты, выделяющейся в ходе постоянно протекающих во всех тканях реакций обмена веществ, и вторичной теплоты, образующейся при расходовании энергии макроэргических соединений на выполнение определенной работы. Интенсивность метаболических процессов неодинакова в различных органах и тканях, поэтому их вклад в общую теплопродукцию неравнозначен. Наибольшее количество тепла образуется в мышцах при их напряжении и сокращении. Образование тепла в мышцах при этих условиях получило название сократительного термогенеза. Сократительный термогенез является основным механизмом дополнительного теплообразования у взрослого человека.
У новорожденных, а также у мелких млекопитающих имеется механизм ускоренного теплообразования за счет возрастания скорости окисления жирных кислот бурого жира, который расположен в межлопаточной области, вдоль крупных сосудов грудной и брюшной полостей, в затылочной области шеи. Такой оттенок ей придают многочисленные, в сравнении с белой жировой тканью, окончания симпатических нервных волокон и митохондрии, содержащиеся в клетках этой ткани. Масса бурой жировой ткани достигает у взрослого 0,1% массы тела. У детей содержание бурого жира больше, чем у взрослых. В митохондриях жировых клеток имеется полипептид, способный разобщать идущие здесь процессы окисления и образования АТФ. Результатом этого является образование в этой ткани значительно большего количества тепла, чем в белой жировой ткани. Этот механизм получил название несократительного термогенеза.
12. Какое значение имеет кровеносная система в терморегуляции?
Ответ : В качестве эффекторов в реакциях теплообмена используются сосуды поверхности тела, посредством которых регулируется кровоток в коже, ее температура и интенсивность теплоотдачи. В термонейтральных условиях, при действии на организм умеренно низких температур или неглубокой гипотермии изменение кровотока в поверхностных тканях не оказывает существенного влияния на деятельность сердца и системную гемодинамику. При действии же на организм высоких температур, гипертермии, лихорадке резкое расширение сосудов поверхности тела, влияние высокой температуры на центральные механизмы регуляции кровообращения могут привести к падению давления крови, развитию коллаптоидного состояния. Использование при гипертермии многочисленных поверхностных сосудов, как общих эффекторов сердечно-сосудистой и терморегулирующей систем, соподчинено более важной в этот момент времени гомеостатической потребности организма — поддержанию системного кровотока.
13. Какое значение имеет мышечная система в терморегуляции?
Ответ : При сокращении мышц возрастает гидролиз АТФ, поэтому возрастает поток вторичной теплоты, идущей на согревание тела.
Произвольная активность мышечного аппарата в основном возникает под влиянием коры больших полушарий. При этом повышение теплопродукции возможно в 3–5 раз по сравнению с величиной основного обмена.
При выполнении физической нагрузки разной мощности теплопродукция возрастает в 5–15 раз по сравнению с уровнем покоя. Температура ядра на протяжении первых 15–30 минут длительной работы довольно быстро повышается до относительно стационарного уровня, а затем сохраняется на этом уровне или продолжает медленно повышаться. Хотя при выполнении нагрузки срабатывают различные механизмы теплоотдачи, наблюдается рабочая гипертермия. Возможно, это связано со снижением гипоталамического уровня регуляции.
Обычно при снижении температуры среды и температуры крови первой реакцией является увеличение терморегуляционного тонуса. С точки зрения механики сокращения, данный тонус представляет собой микровибрацию и позволяет увеличить теплопродукцию на 25–40% от исходного уровня. Обычно в создании тонуса принимают участие мышцы головы и шеи.
При более значительном переохлаждении терморегуляционный тонус переходит в мышечную холодовую дрожь. Холодовая дрожь представляет собой непроизвольную ритмическую активность поверхностно расположенных мышц, в результате которой теплопродукция повышается. Считается, что теплопродукция при холодовой дрожи в 2,5 раз выше, чем при произвольной мышечной деятельности.
14. Что такое физическая терморегуляция?
Ответ : Под физической терморегуляцией понимают совокупность физиологических процессов, ведущих к изменению уровня теплоотдачи. При повышении температуры окружающей среды теплоотдача увеличивается, а при понижении – уменьшается. Различают следующие механизмы отдачи тепла в окружающую среду: излучение, теплопроведение, конвекцию и испарение.
15. Какие процессы обеспечивают теплоотдачу?
Ответ : Теплоотдача осуществляется физическими процессами :
Излучение – это отдача тепла в виде электромагнитных волн инфракрасного диапазона (а = 5 – 20 мкм). Все предметы с температурой выше абсолютного нуля (-273°С) отдают энергию путем излучения. Электромагнитная радиация свободно проходит через вакуум, атмосферный воздух также можно считать прозрачным для электромагнитных волн. Количество тепла, рассеиваемого организмом в окружающую среду излучением, пропорционально площади поверхности изучения (площадь поверхности тех частей тела, которые соприкасаются с воздухом) и разности средних значений температур кожи и окружающей среды.
При температуре окружающей среды 20°С и относительной влажности воздуха 40 – 60% организм взрослого человека рассеивает путем излучения около 40 – 50% всего отдаваемого тепла. Излучение с поверхности тела возрастает при повышении температуры кожи и уменьшается при ее понижении. Если температуры поверхности кожи и окружающей среды выравниваются, отдача тепла излучением прекращается. Если температура окружающей среды превышает температуру кожи, тело человека согревается, поглощая инфракрасные лучи, выделяемые средой.
Теплопроведение (кондукция) – отдача тепла при непосредственном соприкосновении тела с другими физическими объектами.
Сухой воздух, жировая ткань характеризуются низкой теплопроводностью и являются теплоизоляторами. Влажный, насыщенный водяными парами воздух, вода имеют высокую теплопроводность. Поэтому пребывание при низкой температуре в среде с высокой влажностью сопровождается усилением теплопотерь организма. Влажная одежда теряет свои теплоизолирующие свойства.
Конвекция – теплоотдача, осуществляемая путем переноса тепла движущимися частицами воздуха (воды). Конвекционный теплообмен, в отличие от теплопроведения, связан с обменом не только энергии, но и молекул. Это происходит потому, что вокруг всех предметов существует пограничный слой воздуха или жидкости, толщина которого зависит от окружающих условий. Когда тело окружено неподвижным воздухом, от кожи отходит теплый воздух, который, переходя в окружающий воздух, переносит как энергию, так и молекулы. Такой процесс называется свободной конвекцией. Если окружающий воздух движется, то толщина пограничного слоя зависит от скорости движения воздуха. Пограничный слой, равный при неподвижном воздухе нескольким миллиметрам, при ветре может уменьшиться до нескольких микронов. Теплообмен такого типа в значительной степени зависит от скорости движения воздуха и называется принудительной конвекцией.
Для рассеяния тепла конвекцией требуется обтекание поверхности тела потоком воздуха с более низкой температурой. Непосредственно контактирующий с кожей слой воздуха нагревается, снижает свою плотность, поднимается и замещается более холодным и плотным воздухом. В условиях, когда температура воздуха равна 20°С, а относительная влажность – 40 – 60%, тело взрослого человека рассеивает в окружающую среду путем теплопроведения и конвекции около 25 – 30% тепла. Количество отдаваемого конвекцией тепла увеличивается при возрастании скорости движения воздушных потоков (ветер, вентиляция).
Испарение – это отдача тепла в окружающую среду за счет испарения пота или влаги с поверхности кожи и слизистых дыхательных путей. При температуре внешней среды около 20°С испарение составляет около 36 г/ч. На испарение 1 г воды затрачивается 0,58 ккал тепловой энергии, т. е. путем испарения организм человека отдает в этих условиях около 20% всего рассеиваемого тепла. Повышение внешней температуры, выполнение физической работы усиливают потоотделение, и оно может возрасти до 500 – 2000 г/ч. Если внешняя температура превышает среднее значение температуры кожи, то организм не может отдавать во внешнюю среду тепло излучением, конвекцией и теплопроведением, поэтому единственным способом рассеяния тепла становится усиление испарения влаги с поверхности тела. Такое испарение возможно до тех пор, пока влажность воздуха окружающей среды остается меньше 100%. При интенсивном потоотделении, высокой влажности и малой скорости движения воздуха капельки пота, не успевая испариться, стекают с поверхности тела, теплоотдача путем испарения становится менее эффективной.
16, 17, 18. Роль нервных и гуморальных факторов в терморегуляции.
Ответ : Ведущую роль в терморегуляции играют структуры гипоталамуса. Предполагается наличие в гипоталамусе наличие трёх видов терморегуляторных нейронов:
1) афферентных – принимающих сигналы от периферических и центральных терморецепторов;
2) вставочных, или интернейронов;
3) эфферентных нейронов, аксоны которых контролируют активность системы терморегуляции. От периферических терморецепторов информация поступает в передний гипоталамус, где происходит сравнение полученных с периферии сигналов с активностью центральных термосенсоров, отражающих температурное состояние мозга. На основе интеграции информации этих двух источников задний гипоталамус обеспечивает выработку сигналов, управляющих процессами теплопродукции и теплоотдачи.
Регуляция теплопродукции осуществляется соматической нервной системой, запускающей сократительные терморегуляторные реакции, и симпатической нервной системой, активирующей несократительную теплопродукцию. Норадреналин стимулирует выделение из бурой жировой ткани свободных жировых кислот и последующее включение их в метаболические реакции, выделение катехоламинов вызывает те же эффекты. В результате усиливается рассогласование процессов окисления и фосфорилирования, повышается выделение первичного тепла.Повышение секреции тироксина приводит к активации клеточного метаболизма.
Регуляция теплоотдачи связана с активностью норадренергических симпатических нейронов, возбуждение которых может приводить к снижению просвета кровеносных сосудов кожи, и холинергических симпатических нейронов, возбуждающих потовые железы. Расширению кровеносных сосудов кожи в условиях жары может способствовать выделение из потовых желёз брадикинина.
