Регуляція температури полягає в узгодженні процесів теплопродукції (хімічна терморегуляція) і тепловіддачі (фізична терморегуляція).
Процеси теплопродукції. У всіх органах внаслідок процесів обміну речовин відбувається теплопродукція. Тому кров, яка відтікає від органів, як правило, має більш високу температуру, ніж та, що притікає. Але 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 - тільки 8%.
Таким чином, потужним резервним джерелом теплопродукції є м'язи при їх скороченні. Зміна активності їх метаболізму при локомоціях - основний механізм теплопродукції. Серед різних локомоций можна виділити кілька етапів участі м'язів в теплопродукції.
1. терморегуляціонная тонус. При цьому м'язи не скорочуються. Підвищуються тільки їх тонус і метаболізм. Цей тонус виникає взагалі в м'язах шиї, тулуба і кінцівок. Внаслідок цього теплопродукція підвищується на 50-100%.
2. Тремтіння виникає несвідомо і полягає в періодичній активності високопорогових рухових одиниць на тлі теплорегуляційні тонусу. При тремтінні вся енергія спрямована лише на збільшення теплоутворення, в той час як при звичайних локомоціях частина енергії витрачається на переміщення відповідної кінцівки, а частина - на термогенез. При тремтінні теплопродукція підвищується в 2-3 рази. Тремтіння починається часто з м'язів шиї, обличчя. Це пояснюється тим, що перш за все повинен підвищитися 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 мало. При довільних скороченнях теплопродукція може збільшитися в 10-20 разів.
Регуляція теплопродукції в м'язах довьязана з впливом а-мотонейронів на функцію і метаболізм / м'язів, в інших тканинах - симпатичної нервової системи і катехоламінів (підвищують інтенсивність метаболізму на 50%) і дією гормонів, особливо тироксину, який підвищує теплопродукції майже вдвічі.
Значна роль в термогенез ліпідів, які виділяють при гідролізі значно більше енергії (9,3 ккал / г), ніж вуглеводи (4,1 ккал / г). Особливе значення, зокрема у дітей, має бурий жир.
Процеси тепловіддачі відбувається наступними шляхами - радіація, конвекція, випаровування і теплопровідність.
Радіація відбувається за допомогою інфрачервоного довгохвильового випромінювання. Для цього потрібен градієнт температур між теплою шкірою і холодними стінами і іншими предметами навколишнього середовища. Таким чином, величина радіації залежить від температури і поверхні шкіри.
Теплопровідність здійснюється при безпосередньому контакті тіла з предметами (стілець, ліжко і т.д.). При цьому швидкість передачі тепла від більш нагрітого тіла до менш нагрітого предмета визначається температурним градієнтом і їх термопровідністю. Віддача тепла цим шляхом значно (в 14 разів) збільшується при знаходженні людини в воді. Частково шляхом проведення тепло передається від внутрішніх органів до поверхні тіла. Але цей процес гальмується внаслідок низької теплопровідності жиру.
Конвекційний шлях. Повітря, що контактує з поверхнею тіла, при наявності градієнта температур нагрівається. При цьому воно стає більш легким і, піднімаючись від тіла, звільняє місце для нових порцій повітря. Таким чином воно забирає частину тепла. Інтенсивність природної конвекції може бути збільшена за рахунок додаткового руху повітря, зменшення перешкод при надходженні його до тіла (відповідним одягом).
Випаровування поту. При кімнатній температурі в роздягненою людини близько 20% тепла віддається за рахунок випаровування.
Теплопровідність. конвекція і випромінювання є пасивними шляхами тепловіддачі, засновані на законах фізики. Вони ефективні тільки при збереженні позитивного температурного градієнта. Чим менше різниця температури між тілом і навколишнім середовищем, тим менше тепла віддається. При однакових показниках або при високій температурі навколишнього середовища згадані шляху не тільки не ефективні, але при цьому відбувається нагрів тіла. У цих умовах в організмі спрацьовує тільки один механізм віддачі тепла, пов'язаний з процесами потовиділення і потовіпаровування. Тут використовуються як фізичні закономірності (витрати енергії на процес випаровування), так і біологічні (потовиділення). Охолодженню шкіри сприяє те, що для випаровування 1 мл поту витрачається 0,58 ккал. Якщо не відбувається
випаровування поту, то ефективність тепловіддачі різко знижується. М
Швидкість випаровування щоту залежить від градієнта температури і насичення водяною парою навколишнього повітря. Чим вище вологість, тим менш ефективним стає цей шлях тепловіддачі. Різко зменшується результативність тепловіддачі при перебуванні у воді або в щільному одязі. При цьому організм змушений компенсувати відсутність потовіпаровування за рахунок збільшення потовиділення.
Випаровування має два механізми: а) перспірація - без участі потових залоз б) випаровування - при активній участі потових залоз.
Перспірація - випаровування води з поверхні легенів, слизових оболонок, шкіри, яка завжди волога. Це випаровування не регулюється, воно залежить від градієнта температур і вологості навколишнього повітря, його величина становить близько 600 мл / сут. Чим вище вологість, тим менш ефективний цей вид тепловіддачі.
Механізм секреції поту. Потових залоз складається з двох частин: власне залози, яка розташована в субдермальних шарі, і вивідних проток, що відкриваються на поверхні шкіри. У залозі утворюється первинний секрет, а в протоках завдяки реабсорбції формується вторинний секрет - піт.
Первинний секрет подібний плазми крові. Різниця полягає в тому, що в цьому секреті немає білків і глюкози, менше Na +. Так, в первісному поті концентрація натрію становить близько 144 нмоль / л, хлору - 104 нмоль / л. Ці іони активно абсорбуються при проходженні поту по вивідних протоках, що забезпечує абсорбцію води. Процес абсорбції багато в чому залежить від швидкості освіти і просування поту що ці процеси активні, тим більше Na + і Сl-залишається. При сильному потовиділенні в поту може залишатися до половини концентрації цих іонів. Сильне потоутворення супроводжується збільшенням концентрації сечовини (до 4 разів вище, ніж в плазмі) і калію (до 1,2 рази більше, ніж в плазмі). Сумарна висока концентрація іонів, утворюючи високий рівень осмотичного тиску, забезпечує зниження реабсорбції і виділення з потом великої кількості води.
При сильному потовиділенні може витрачатися багато NaCl (до 15-30 г / добу). Однак в організмі діють механізми, що забезпечують збереження цих важливих іонів при великому потовиділенні. Вони беруть участь в процесах адаптації, зокрема, альдостерон посилює реабсорбцію Na +.
Функції потових залоз регулюються особливими механізмами. На їх активність впливає симпатична нервова система, але медіатором тут ацетилхолін. Секреторні клітини, крім М-холінорецепторів, мають також адренорецептори, які реагують на катехоламіни кровГ. Активізація функції потових залоз супроводжується збільшенням її кровопостачання.
Кількість виділеного поту може досягати 1,5 л / год, а в адаптованих людей - до 3 л / год.
При кімнатній температурі в роздягненою людини близько 60% тепла віддається за рахунок радіації, близько 12-15% - конвекції повітря, близько 20% - випаровування, 2-5% - теплопровідності. Але це співвідношення залежить від ряду умов, зокрема від температури зовнішнього середовища.
Головну роль в регуляції процесів тепловіддачі відіграють зміни кровопостачання шкіри. Звуження судин шкіри, відкриття артеріовенозних анастомозів сприяє меншому припливу тепла від ядра до оболонки і збереженню його в організмі. Навпаки, при розширенні судин шкіри її температура може підвищуватися на 7-8 ° С. При цьому збільшується і тепловіддача.
Умовно шкіру можна назвати радіаторної системою організму. Кровотік в шкірі може змінюватися від 0 до 30% МОК. Тонус судин шкіри контролюється симпатичною нервовою системою.
Таким чином, температура тіла - баланс між процесами теплопродукції і тепловіддачі. Коли теплопродукція переважає над тепловіддачею, температура тіла підвищується і, навпаки, якщо тепловіддача вище, ніж теплопродукція, температура організму знижується.