Часть IV. Физиология систем внутренних органов

Классификация организмов по способу поддержания температуры тела

• Пойкилотермные (холоднокровные) — это животные и насекомые, температура тела которых колеблется в такт с температурой окружающей среды. (Для повышения температуры тела они используют внешние источники тепла, имеют обычно высокую теплопроводность тела.)
• Гомойотермные (теплокровные) — человек, высшие позвоночные живот-ные и птицы способны к изотермии: поддержанию постоянной температуры «ядра» тела при значительных колебаниях температуры среды. (Они имеют мощные внутренние источники тепла и более хорошую теплоизоляцию тела.)
• Гетеротермия (суточные или сезонные отклонения температуры превышают ±0,5 °C) характерна для животных, впадающих в спячку, и некоторых птиц. У человека гетеротермия имеется у новорожденных, у взрослых — во время фазы быстрого сна.

Температура тела является одним из важных параметров гомеостазиса. Нормальная внутренняя температура в среднем равна 37 °C c колебаниями в пределах 0,6 °C. Поддержание этого оптимума температуры гомойотермного организма (вопреки колебаниям температуры окружающей среды) — необходимое условие эффективного функционирования физиологических систем.

Значение поддержания постоянства температуры внутренней среды:

• температура тела влияет на скорость ферментативных реакций и метаболизм;
• температура тела влияет на скорость образования и стабильность связей в комплексах: гормон–рецептор, медиатор–рецептор, Аг–АТ, активность ионных каналов и др.;
• изменения температуры тела влияют на функции органов: возбудимость ЦНС, сократимость мышц и миокарда.

Гомойотермный (теплокровный) организм человека (по сравнению с пойкилотермными, или холоднокровными) обладает также двумя важными преимуществами: стабильным уровнем жизнедеятельности в оптимальных условиях существования и возможностью приспособления к меняющимся условиям существования, включая экстремальные. У гомойотермных организмов в 2–3 раза выше скорость деятельности ЦНС, мышечной и других систем. Однако при тех же размерах тела уровень обмена веществ у теплокровных в 10 и более раз выше, чем у холоднокровных.

С термодинамической точки зрения гомойотермный организм человека (полуоткрытая система) поддерживает и регулирует температуру тела только при условии баланса между теплопродукцией и теплоотдачей.

Тепло, вырабатываемое организмом в норме (то есть в условиях равновесия), отдается в окружающее пространство поверхностью тела. Таким образом, в соответствии с физическими законами распространения тепловых потоков температура частей тела, располагающихся вблизи его поверхности, должна быть ниже температуры его центральных частей. В конечностях существует продольный (осевой) температурный градиент, а также радиальный (перпендикулярный поверхности) температурный градиент.

В связи с неправильностью геометрических форм тела пространственное распределение температуры тела описывается сложной трехмерной функцией. Например, когда легко одетый взрослый человек находится в помещении с температурой воздуха 20 °С, температура глубокой мышечной части бедра составляет 35 °C, глубоких слоев икроножной мышцы — 33 °С, в центре стопы достигает лишь 27–28 °С, а ректальная температура равна примерно 37 °С. Колебания температуры тела, вызванные изменениями внешней температуры, выражены в значительно большей степени вблизи поверхности тела и в концевых частях (акральных зонах) конечностей. Если упростить действительную картину, то можно выделить «пойкилотермную» оболочку, или поверхностный слой, и «гомойотермную» сердцевину, или внутренний слой (рис. 25.2).

Рис. 25.2. Распределение температурных зон внутри и на поверхности тела человека в норме: а — вид спереди; б — вид сзади

«Оболочка» тела в обычных температурных условиях — это слой тканей от поверхности тела до глубины ~2 см, занимает до 1/2 массы тела. Температура оболочки изменяется в зависимости от температуры внешней среды. Для оболочки тела характерен вертикальный градиент температур (лоб–стопы), который в норме равен 6–8 °С, горизонтальный градиент (температурная асимметрия кожи конечностей) не превышает 0,6 °С. Проксимально-дистальный градиент для кожи рук составляет 3,5–3,8 °C, для ног — 4,9–5,7 °C.

Температура «ядра» тела имеет узкие пределы колебаний температуры (например, в прямой кишке 37,3±0,5 °С). Размеры «ядра» зависят от температуры окружающей среды: при высокой температуре среды объем «ядра» увеличивается, а «оболочки» уменьшается, при низкой — увеличивается толщина «оболочки» и уменьшается «ядро».

Диапазон температуры «ядра» тела, при котором сохраняется жизнеспособность организма, равен 20–42 °С. При температуре тела –30 °С происходит потеря сознания (холодовой наркоз), 20–25 °С — остановка сердца и дыхания, ~42 °С — тепловой удар). Повреждающее действие гипертермии связано с тем, что тепловая энергия молекул становится достаточной для разрушения межмолекулярных связей, обеспечивающих нативные свойства белков.

Температура комфорта — при этой температуре минимальна нагрузка на физиологические системы терморегуляции. Для легко одетого человека — это 25 °C при относительной влажности воздуха 50% и температуре стен, равной температуре воздуха; для обнаженного человека — 28 °С (операционные, бассейны); в воде — 31–35 °C (чем больше слой подкожной жировой клетчатки, тем ниже температура комфорта: слой жира в 1 мм позволяет снизить температуру комфорта в воде на 1,5 °С).

Для ощущения комфорта особенно важна температура кожи в области груди (31,5–33,5 °С ), а также ее различия с открытыми участками кожи, которые не должны превышать 3–5 °С (разница менее 1,8 создает ощущение жары, более 6 °С — холода).

Внутренняя температура тела сама по себе не является постоянной ни в пространственном, ни во временном отношении. Даже в термонейтральных условиях различия температур во внутренних областях составляют 0,2–1,2 °C; в головном мозге существует радиальный температурный градиент более чем в 1 °С от центральной части до наружной. Как правило, наиболее высокая температура отмечается в прямой кишке.