Система терморегуляции

1. Система терморегуляции

Современные представления

2. Понятие терморегуляции

• Терморегуляция
(«термо»-температура, «регуляция»-управление) –
совокупность процессов поддержания
относительного постоянства температуры
организма, состоящая из процессов
образования и отдачи тепла

3.

Основное различие между пойкило- и гомойотермными животными интенсивность метаболизма. Гомойотермные животные имеют высокий уровень
метаболизма и выделяют достаточное количество тепла чтобы согреть свое
тело. В организме пойкилоторемных животных образуется значительно меньше
тепла и поэтому, чтобы поднять температуру тела, они вынуждены получать
тепло из окружающей среды.

4.

5.

Поддержание
постоянной
температуры
организма возможно благодаря наличию
системы управления температурой или
системы терморегуляции
Терморегуляция может осуществляться двумя
способами:
• За счет изменения скорости производства
тепла (теплообразования)
• За счет изменения скорости отдачи тепла
(теплоотдачи)

6.

терморегуляция
Химическая
несократительный
термогенез
Увеличение
интенсивности
обмена веществ
Бурый жир
Физическая
сократительный
термогенез
Дрожь
излучение
конвекция
(непроизвольный)
Сокращения скелетных
мышц
(произвольный)
теплопроведение
испарение

7. Производство тепла

• В покое основная роль принадлежит печени, сердцу,
почкам и 20% мышцам
• При дрожи теплопродукция увеличивается в 3 раза, а
при напряженной физической работе в 10 и более раз
• Сокращающаяся
мышца
производит
тепло
следующими способами:
-- тепло распада химических веществ, обеспечивающих
энергией процесс мышечного сокращения (основной
способ теплообразования)
-- тепло, образующееся в результате трения
сократительных элементов мышечных клеток

8.

Бурая жировая ткань. Она имеется у млекопитающих малого
размера, зимнеспящих животных и новорожденных, включая
человека. Находится вокруг шеи и в межлопаточной области, в
средостении около аорты, крупных вен и симпатической
цепочки.
В
бурой
жировой
ткани
значительно
больше
митохондрий, чем в белой жировой. Цвет обусловлен большим
количеством
железосодержащих
пигментов
—
цитохромов
(важнейшее звено окислительной ферментативной системы в
митохондриах). Скорость окисления жирных кислот в бурой
жировой ткани в 20 раз выше, чем в белой. При этом происходит
свободное (холостое) окисление — отсутствуют синтез и распад
АТФ.

9.

10. Живой организм постоянно производит тепло

• Если
бы
отсутствовали
процессы
теплоотдачи,
то
температура
тела
взрослого человека в покое повышалась
бы каждый час на 1.24о
• Однако в норме организм отдает в
окружающую среду
тепло с такой
скоростью, с какой оно производится

11.

12.

• При
физической
нагрузке
наиболее
эффективный
способ
теплоотдачи
–
испарение. Скорость образования пота (у
марафонцев)может достигать 2-3 литров в
час, а потеря в массе после пробега
дистанции может достигать 2-4 кг.

13. ОКАЗЫВАЕТСЯ! У некоторых животных пот обладает цветом, так как в его состав входят различные пигменты. Например, пот бегемота

обладает красноватым цветом.

14. А вот одна южноафриканская антилопа потеет голубым.

15.

• А у рыжего кенгуру
самки
серые,
а
самцы
рыжекрасные. Хотя на
самом деле мех и у
тех и у других
одинаково
серый,
просто у самцов пот
содержит
красный
пигмент.

16.

17. Колебания температуры

• Минимальная температура бывает утром в
3-6 часов
• Максимальная во второй половине дня в
14-16 и 18-22 часа
• Разница между утренней и вечерней
температурой у здоровых людей не
превышает 1оС
• Значительное физическое напряжение
может вызвать повышение температуры
на 1оС

18. Температура тела человека

• Нормальная температура тела:
-- в подмышечной ямке – 36,6 - 36,9оС
-- в полости рта
-- 36,8 - 37,3оС
-- в прямой кишке
-- 37,3 - 37,7оС
• В
левой
подмышечной
впадине
температура обычно на
0,1 - 0,3оСвыше, чем в правой

19. Функциональная система, определяющая оптимальную для метаболизма температуру тела, объединяет две подсистемы:

• подсистему внутренней эндогенной
саморегуляции;
• подсистему поведенческой регуляции
температуры тела.

20. Внутренняя эндогенная саморегуляция

21. К проявлениям поведенческой регуляции следует отнести

• Наличие одежды

22.

• Изменение положения тела

23.

24.

25.

• Основной контроль
гипоталамусе
расположен
в
• Передний
гипоталамус
является
термодетектором,
а
задний
–
интегративной структурой ( по старым
данным передний гипоталамус – центр
теплоотдачи, а задний – центр
теплопродукции)

26.

Спинной мозг – является не только проводником нервных импульсов от
периферических терморецепторов к головному мозгу. При отделении головного
мозга от спинного охлаждение последнего вызывает мышечную дрожь и
сужение периферических сосудов. Т.о. в спинном мозге находятся центры
некоторых терморегуляционных рефлексов.

27.

28.

Центры
теплоотдачи
(передние
ядра
гипоталамуса) – разрушение
этих структур приводит к
тому,
что
животные
утрачивают
способность
поддерживать постоянство
температуры
тела
в
условиях
высокой
температуры окружающей
среды. Температура их тела
при
этом
начинает
возрастать,
животные
переходят
в
состояние
гипертермии,
причем
гипертермия
может
развиться
даже
при
комнатной температуре.

29.

Центры теплообразования
(латеральнодорсальный
гипоталамус)
–
их
разрушение приводит к
тому,
что
животные
утрачивают
способность
поддерживать постоянство
температуры
тела
в
условиях
пониженной
температуры окружающей
среды. Температура их тела
в этих условиях начинает
снижаться, и животные
переходят в состояние
гипотермии.

30.

Между центрами теплоотдачи переднего гипоталамуса и
центрами теплопродукции заднего гипоталамуса существуют
реципрокные взаимоотношения. При усилении активности
центров теплопродукции тормозится деятельность центров
теплоотдачи и наоборот.
Роль коры больших полушарий – возможна выработка
условных терморегуляционных рефлексов

31.

• Слайд иллюстрирует изменение электрической активности
(частоты нервных импульсов) в ответ на изменение
температуры у разных типов терморецепторов. Особое
значение для терморегуляции имеют пороговые рецепторы.

32.

33.

34.

35.

От рецепторов кожи или слизистых оболочек возбуждение передается
нейронам спинного мозга или чувствительных ядер головного мозга. Тела
чувствительных нейронов, иннервирующих голову и лицо, находятся в
тройничномй ганглии лат. ganglion trigeminale (ганглий trigeminale).
Сигналы передаются по нервныым волокнам миелиновые типа Aδ и C. Три
пути проведения:
1. по миелинизированным волокна Aδ быстрая передача сигналов, требующих
немедленного реагирования, например, чтобы избежать ожога при
соприкосновении с горячим предметом: в этом случае рефлекторная дуга
замыкается в спинном мозге -- рефлекторный ответ без участия высших
отделов нервной системы.
2. демиэлинизированные волока типа C передают информацию медленно
через вставочный нейрон спинного мозга по восходящим путям в таламус, а
затем в соматосенсорную кору головного мозга, где осуществляется
интегративная функция и возникает субъективное восприятие температуры.
3. сигнал от рецепторов идет в сторону парабрахиального ядра, на стыке
моста и среднего мозга, где информация о температуре поступает в
преоптическую область, к ядрам передней зоны гипоталамуса, которая
отвечает за регуляцию температуры.
Исследования, проведенные в 2017 году, указывают на важность этого
последнего пути передачи. Было показано, что информация передается через
латеральное парабрахиальное ядро, а не таламус, который управляет
терморегуляторным поведением.

36.

Молекулярные механизмы терморецепции
В
основе
механизма
чувствительности
к
температуре на молекулярном уровне лежит
изменение
ионной
проницаемости
каналов,
образованных с помощью специальных белков.
Частота спайков нейронов зависит от ионной
проницаемости канала, которая, в свою очередь,
зависит от температуры. В последние десятилетия
был обнаружен ряд белков семейства TRP transient
receptor potential (Транзиторный рецепторный
потенциал), температурные профили реакции,
которые
охватывают
весь
физиологический
диапазон температур.

37.

TRPV1
Первый рецептор, чья роль в восприятии боли и жара
была установлена, был открыт в 1997 году и получил
названиеTRPV1. Этот рецептор представляет собой
неселективный ионный канал способный пропускать
ионы Ca2+ . Он активируется активным компонентом,
содержащимся в остром переце и химических ожогах
кислотой, а также при температурах выше 43 °С.
Активация этого рецептора ощущается как жжение или
жгучая боль. У экспериментальных животных, у которых
этот рецептор отсутствует, отмечается пониженная
чувствительность к боли и высокой температуре. В
воспаленных тканях выделяются вещества, которые
способствуют сенсибилизации этих рецепторов, поэтому
воспаление в организме ощущается как жжение.

38.

TRPM8
В 2002 году был открыт рецептор холода. Он получил
название TRPM8. Это тоже неселективный ионный канал для
катионов (в основном для ионов кальция), который
активируется ментолом и особенно этиленом. Данные для
температурной чувствительности TRPM8 различаются, но в
среднем, диапазон чувствительности лежит в пределах от 8
до 28 °С. Активация этого рецептора проявляется
ощущениями холода или боли. У экспериментальных
животных, у которых этот рецептор отсутствует, отмечается
снижение чувствительности к холоду.
Нейроны, содержащие рецепторы TRPM8, иннервируют
роговицу глаза и в состоянии обнаружить небольшое
снижение температуры роговицы, даже на 1 °С. В ответ на
такое уменьшение будет слезоотделение, которое возникает
рефлекторно в мороз или при сильном ветре, в результате
охлаждения роговицы за счет испарения жидкости. Рецепторы
тем
самым
косвенно
участвуют
в
поддержании

39.

кора
периферические терморецепторы
гипоталамус
центральные терморецепторы
спинной
мозг
соматический отдел
адреналин
надпочечники
Потовые железы
поведенческие
реакции
Гладкие мышцы сосудов
сокращение
скелетных
мышц
симпатический отдел
аденогипофиз
щитовидная
железа
СТГ
Т4
Увеличение
выброса жирных
кислот и снижение
утилизации
глюкозы
Увеличение
интенсивности
обменных
процессов

40.

41. Спинной мозг

• Выполняет три функции :
- входа(как термочувствительная зона)
- Регулирующую (добавочный
терморегулятор)
- Выхода (усиление сигналов, идущих к
гипоталамусу)

42. Кора головного мозга

• Осуществляет
возможность
условнорефлекторного воспроизведения
реакций терморегуляции
• Удаление
различных
отделов
не
сопровождается
тяжелыми
расстройствами терморегуляции, хотя
приводит к заметным нарушениям в
координационной работе эффекторных
механизмов

43.

При температуре тела
• 28оС – происходит повреждение мышц
• 30оС – утрата температурного контроля
над телом
• 33оС – потеря сознания
• 42оС – поражение центральной нервной
системы
• 44оС -- смерть

44. Отклонения от нормы

• Гипотермия – снижение температуры
тела ниже 35оС
• Гипертермия – температура тела
поднимается выше 37оС (тепловой
удар)
• Лихорадка – температура тела обычно
не превышает 41оС

45.

• Лихорадка
–
это
защитноприспособительная реакция организма,
возникающая в ответ на действие
раздражителей (чаще инфекционных) и
выражающаяся
в
перестройке
терморегуляции на поддержании более
высокого, чем в норме, уровня
температуры тела

46.

47.

48. ПРОЯВЛЕНИЯ ЛИХОРАДКИ

• Вторичные пирогены вызывают раздражение центра
терморегуляции как при охлаждении организма; в
результате возникает озноб, спазм сосудов кожи,
сокращение гладкомышечных клеток кожи
• Возникает гипоксия; активируется анаэробный
гликолиз, распад белков и липидов; возникает ацидоз
• Развивается интоксикация; активируется дыхание,
кровообращение, мочевыделение
• Наблюдается снижение аппетита, моторики и
секреции желудочно-кишечного тракта
• При чрезмерно высокой температуре нарушается
функция центральной нервной системы, возможен
сосудистый коллапс

49.

50. ТЕПЛОВОЙ УДАР – ОСТРАЯ ЭКЗОГЕННАЯ ГИПЕРТЕРМИЯ

• Возникает при высокой температуре
окружающей среды и усиленной физической
нагрузке (в горячих цехах, в жаркое время
года)
• Проявляется угнетением сознания, падением
артериального давления, нарушением
дыхания и ослаблением сердечной
деятельности
• Температура тела возрастает до
температуры окружающего воздуха

51. СОЛНЕЧНЫЙ УДАР– ОСТРАЯ ФОРМА МЕСТНОЙ ГИПЕРТЕРМИИ

• Возникает в результате перегревания
головного мозга и центров терморегуляции
(при прямом действии солнечных лучей на
голову)
• Возникает расширение сосудов и отёк ткани
мозга, появляются мелкоточечные
кровоизлияния
• Наблюдается возбуждение ЦНС с
галлюцинациями и судорогами, затем
происходит потеря сознания

52.

53. ГИПОТЕРМИЯ – нарушение теплового баланса организма с понижением температуры тела

ЭКЗОГЕННАЯ ГИПОТЕРМИЯ
Возникает вследствие усиленной теплоотдачи при отсутствии тёплой
одежды в холодное время года
при расширении сосудов кожи в результате приёма алкоголя и
лекарственных препаратов
ЭНДОГЕННАЯ ГИПОТЕРМИЯ
Возникает вследствие снижения теплопродукциипри понижении основного
обмена в результате эндокринных заболеваний (гипотиреоз)
в результате длительного обездвиживания
при введении лекарственных препаратов: адреноблокаторов, наркотиков и
др.

54. Спасибо за внимание