Адаптация организма к низкой и высокой температуре

Для лучшего понимания взаимодействия разных механизмов терморегуляции рассмотрим в качестве примера адаптацию организма к охлаждению. На понижение температуры окружающей среды прежде всего реагируют периферические холодовые рецепторы. Сигналы с них поступают к нейронам задних рогов спинного мозга преимущественно по спинальным нервам. Синаптическая передача обеспечивает контрлатеральное распространение нервных импульсов по восходящему спиноталамическому тракту. Из ядер таламуса информация поступает как в соматосенсорную область коры головного мозга и лимбическую систему, так и в гипоталамус. В результате «гипоталамический термостат» формирует систему реакций, обеспечивающих и физическую, и химическую терморегуляцию. Они направлены на поддержание постоянства температуры «ядра» гомойотермного животного даже на холоде.

Исполнительные органы системы терморегуляции активируются в определенной последовательности. Прежде всего происходит рефлекторное сужение артериол кожи посредством возбуждения сигналами, формирующимися в заднем гипоталамусе, симпатических нейронов в боковых рогах спинного мозга. Повышение частоты им- пульсации в симпатических волокнах приводит к констрикции гладкомышечных клеток кожных артериол и уменьшению теплоотдачи.

Нередко спазм подкожных кровеносных сосудов сменяется их расширением, что обусловлено чувствительностью самих гладкомышечных клеток к холоду. Такая реакция предупреждает ишемию кожи, но усиливает теплоотдачу, что не способствует сохранению тепла в организме и не препятствует переохлаждению. Целесообразно предупреждать этот неблагоприятный эффект, но заботиться одновременно о состоянии кожных покровов.

При усилении холода рефлекторно открываются артерио-венозные анастомозы в коже, благодаря чему уменьшается объем крови, поступающей в капилляры, а следовательно, ограничивается теплоотдача, и тепло сохраняется в организме. Параллельно с ослаблением кровообращения в подкожных сосудах усиливается кровоток во внутренних органах (особенно в брюшной полости), благодаря чему сберегается тепло в «ядре». Животные обычно свертываются «калачиком», чем уменьшается (примерно на 35%) поверхность теплообмена с окружающей средой. Благодаря повышению активности симпатических волокон, иннервирующих гладкие мышцы, поднимающие волосы, у них возникает пилоэрекция, улучшающая теплоизоляцию за счет улучшения воздушной прослойки.

Если температура «ядра» станет меньше 35° С, то наступает так называемая гипотермия. При ней к рефлекторному ограничению теплоотдачи (физической терморегуляции) присоединяется усиление теплопродукции (химическая терморегуляция) за счет непроизвольного сокращения скелетных мышц (терморегуляционного тонуса и дрожи) и механизмов несократительного термогенеза. Вместе с тем в таком состоянии человек и животные прибегают к усилению произвольной мышечной деятельности (ходьбе, бегу, прыжкам и т.п.), а также к приему пищи (лучше горячей). К нервной регуляции присоединяется гуморальная: активируется продукция гормонов щитовидной железы глюкокортикоидов, катехоламинов, глюкагона, которые стимулируют преимущественно несократительный термогенез.

На жару реагируют периферические тепловые рецепторы, но если высокая температура окружающей среды приводит к повышению температуры крови, притекающей к гипоталамусу, хотя бы на сотую долю градуса, то возбуждаются центральные терморецепторы. Сигналы от тепловых рецепторов активируют «гипоталамический термостат», который включает в определенной последовательности систему реакций, обеспечивающих тепловой баланс гомойотермного организма.

При высокой температуре окружающей среды возрастает теплоотдача и прежде всего за счет испарения. Для его интенсификации усиливается потоотделение. Эту рефлекторную реакцию обеспечивают холинэргические симпатические волокна. Вслед за гипергидрозом расширяются кровеносные сосуды благодаря урежению импульсации в адренэргических симпатических волокнах, воздействующих на а-ад- ренорецепторы, в результате усиливается кровоток как в коже, так и в сосудах, отводящих тепло от внутренних органов, что неизбежно приводит к увеличению внешнего и внутреннего тепловых потоков и повышению теплоотдачи организма. Этому способствует повышение объемной скорости кровообращения благодаря рефлекторному выбросу крови из депо и дегидратации тканей (с переходом воды из них в кровеносные сосуды). При дальнейшем нагревании понижается метаболическая активность, а следовательно, угнетаются механизмы теплообразования, чему способствуют также ограничение двигательной активности, создание конвективных потоков вокруг тела и другие произвольные способы охлаждения. При повторяющихся воздействиях высокая температура окружающей среды снижает секрецию гормона роста, тироксина и трийодтиронина, глюко-кортикоидов, половых гормонов, а все это также ослабляет метаболическую активность и, следовательно, теплопродукцию.

Не зря системы, регулирующие температуру тела у гомой- термных животных, формируются в ранней стадии онтогенеза. Теоретически жизнь возможна в узком диапазоне температур окружающей организм среды, поскольку белки денатурируют при 45 °С, а кристаллизуются, как и вода, при 0 °С. Однако жизнь существует и в тропиках (при температуре в тени до 65 °С), и на полюсах Земли, где температура опускается ниже -65 °С.

Совершенство системы терморегуляции, рассмотренной выше, позволяет преодолеть теоретический запрет на жизнь в неблагоприятных климатических условиях. Мало того, животные в процессе эволюции приобрели способность управлять своим тепловым состоянием для борьбы с другими живыми организмами. Речь идет о лихорадке.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >