Терморегуляция. Некоторые вопросы обмена веществ

1. Лекция на тему: «Терморегуляция. Некоторые вопросы обмена веществ»

2. Функциональная система, поддерживающая температуру крови

это
динамическая,
саморегулирующаяся
организация, все составные элементы которой
взаимосодействуют поддержанию t° крови на
постоянном уровне : в области правого
сердца (37,0-37,5°С).
Нормальная t° тела: аксиллярная (в
подмышечной
впадине)
36,6-36,7°С,
ректальная (в прямой кишке) - 37-37,5°С,
оральная (в ротовой полости) - 36,8-37°С,
нормальная t° пальцев рук – 28°С, пальцев ног 24°С.

3. Структура функциональной системы, поддерживающей температуру крови

1.
2.
3.
4.
5.
Полезный
приспособительный
результат
(температура крови в области правого сердца: 37,037,5°С);
Рецепторы (тепловые и холодовые терморецепторы);
Обратная афферентация (нервный и гуморальный
путь);
Нервный центр (гипоталамус - терморегуляторный
центр теплообразования и теплоотдачи);
Исполнительные
механизмы
(вегетативная
и
гуморальная регуляция, поведение).

4. Исполнительные механизмы функциональной системы температуры крови

Вегетативная и гуморальная регуляция направлены на
изменение теплопродукции (клеточный метаболизм, мышечная
дрожь)
и
теплоотдачи
(физиологические
механизмы:
потоотделение, дыхание, сосудистые реакции, с мочой, с калом;
физиологические механизмы: теплоизлучение, теплопроведение,
испарение, конвекция).
В
покое
величина
теплоотдачи
складывается
из
теплоизлучения 70%, теплопроведения 15%, испарения 14%
(через легкие 10%, 0,5л/сутки, потоотделение 4%, 0,4л/сутки) и
отдачу тепла с мочой и калом 1%.
Увеличение t° крови связано с действием симпатической
нервной системы и гормонов: СТГ, АКТГ, глюкокортикостероидов,
тироксина, инсулина, адреналина.
Уменьшение t° крови связано с действием парасимпатики.
Поведение дополняет процессы регуляции в экстремальных
условиях.

5. Реагирование организма на внешнюю температуру

По механизмам и режимам обеспечения биологически
оптимальной температуры тела организмы делятся:
1) Пойкилотермные организмы (изменчивые) – то есть они не
способны поддерживать t0 тела на постоянном уровне, так как они
вырабатывают мало тепла. Представителем пойкилотермных или
холоднокровных является лягушка.
2) Гомойотермные организмы (подобный, одинаковый) - то есть
они способны поддерживать t0 тела на постоянном уровне,
незначительно изменяющейся в течение суток, так как эти организмы
вырабатывают много тепла. Представители гомойотермных
(теплокровных) организмов: млекопитающие, птицы и человек.
3) Гетеротермные организмы (другой) отличаются тем, что
колебания t0 тела превышают границы, свойственные гомойотермным
животным (переходная форма между пойкило- и гомойтермными
организмами). Например, летучая мышь, грызуны, колибри.

6. Температура различных участков тела

В поверхностных и глубоких слоях t° тела у человека различна.
Внутренние части тела, составляющие примерно 50% его массы,
названы «гомойотермным ядром». Температура «ядра» (внутренние
органы, мозг) стабильна. Показатели t° могут различаться на 0,2-1,2°C.
Температура поверхностного слоя тела толщиной 2,5 см. и более,
называемая «пойкилотермной оболочкой», характеризуется весьма
большими различиями в разных участках и при разной t° окружающей
среды.
При комфортной окружающей температуре средняя температура
кожи обнаженного человека составляет 33-34°С (по данным Р. Шмидта
и Г. Тевса).
Для определения среднего значения t° кожи обычно замеряют
температуру в 7 стандартных участках (в области лба, стопы
кисти). С учетом удельного веса соответствующей поверхности
рассчитывают среднее значение по формуле ВИТЕ:
Т=0,07*Тстопы+0,32*Тноги+0,18*Тгруди+0,17*Тспины+014*Тплеча+0,05*Ткисти+0,71*Тлба

7. Циркадные (околосуточные) колебания температуры. Ассиметрия. Градиент.

Циркадные колебания температуры – это когда амплитуда
колебаний достигает 1°С. Эти сдвиги отражают колебание уровня
регулирования, т.е. связаны с изменением в деятельности ЦНС.
Температура тела min в предутренние часы, а max – в дневное
время.
Ассиметрия - явление ассиметрии аксиллярной t° встречается в
54% случаев, причем в левой подмышечной впадине t° несколько
выше. Превышение ассиметрии на 0,5°С свидетельствует о
патологии.
Кожно-температурный
коэффициент
–
это
градиент
температуры, который несет полезную информацию для врача. Он
отражает разность t° кожи, измеренной над подвздошной(или
подмышечной) артерией и 1-м пальцем стопы или IV пальцем
кисти. В норме его величина составляет 3,8-4°С для верхних
конечностей и 4,9-5,2°С для нижних конечностей. В случае
патологии (ухудшения кровотока конечности) градиент возрастает.

8. Индивидуальные особенности температурной схемы тела

Здоровый человек имеет относительно постоянную
температурную схему тела;
Особенности
температурной
схемы
генетически
детерминированы, в первую очередь индивидуальной
интенсивностью метаболических процессов;
Индивидуальные особенности температурной схемы тела
определяются
влияниями
гуморальных(гормональных)
факторов и тонусом вегетативной нервной системы;
Температурная схема совершенствуется в процессе
воспитания, определяется образом жизни и особенно
закаливанием. Вместе с тем она динамична в известных
пределах,
зависит
от
особенностей
профессии,
экологических условий, характера и других факторов.

9. Терморецепторы

Это специализированные нервные клетки с высокой
чувствительностью к температурным воздействиям. Они
расположены на различных участках кожи: во внутренних
органах (желудок, кишечник, матка, мочевой пузырь), в
дыхательных путях, слизистых, в роговице глаза, скелетных
мышцах, кровеносных сосудах, в артериях, крупных венах, в
коре больших полушарий, спинном мозге, среднем мозге,
гипоталамусе, ретикулярной формации.
Терморецепторы ЦНС, полагают – это нейроны, которые
одновременно
выполняют
роль
рецепторов
и
роль
эфферентного нейрона. Детально изучены рецепторы кожи.
Больше всего терморецепторов на коже головы и шеи (где-то
на 1 мм2 кожи – 1 терморецептор).

10.

Кожные терморецепторы
тепловые
холодовые
Специфические
Собственно-холодовые
(реагируют на изменение t°)
Неспецифические
Тактильно-холодовые
(реагируют на изменение
давления и t°)

11. Характеристика терморецепторов

Холодовые – терморецепторы повышают частоту импульсации
в ответ на охлаждение и снижают её, когда температура
увеличивается. Располагаются на глубине 0,17 мм от
поверхности кожи, их 250 тысяч. Реагируют на изменение
температуры с коротким латентным периодом линейно в
диапазоне от 410С до 100С. Чем ниже t0, тем выше частота
импульсации. Оптимум чувствительности в пределах 15-340С.
На поверхности тела преобладают холодочувствительные
теморецепторы.
Тепловые – терморецепторы снижают частоту импульсации в
ответ на увеличение и повышают её, когда температура
уменьшается. Залегают глубже – на 0,3 мм от поверхности
кожи, их 30 тысяч. Реагируют на изменение температуры
линейно в диапазоне 20-500С. Чем выше t0, тем выше частота
импульсации. Оптимум чувствительности 34-430С.

12. Классификация терморецепторов

терморецепторы
Высокочувствительные
(t° =0,1°C)
Средней
чувствительности
(t° =1°C)
Низкочувствительные
t° =10°C

13. Проводящий путь

Холодовые
рецепторы
ЦНС
Спинной
мозг
2-ой нейрон
Спиноталамический
путь
Вентробазальные
ядра
таламуса
Тепловые
рецепторы
Сенсомоторная
зона коры
больших
полушарий
гипоталамус

14. Терморегуляция

терморегуляция
Химическая
(осуществляется за счет
изменения уровня
обмена веществ,
что ведет к увеличению
или уменьшению
образования
тепла в организме)
теплопродукция
Физическая
(совокупность
физиологических
процессов,
определяющих
теплоотдачу)
теплоотдача

15. Теплопродукция

I.
II.
Сократительная
(сократительный,
дрожательный
термогенез) – это продукция тепла, связанная с произвольным и
непроизвольным сокращением скелетных мышц.
- произвольные сокращения – многократно увеличивают
теплообразование. Представляет собой расточительный способ
повышения теплопродукции.
- непроизвольные сокращения:
- дрожь – возникает при значительном снижении t° окружающей
среды, повышает образование тепла в несколько раз.
- терморегуляторный тонус – начинается при снижении t°
внешней среды где-то на 2°С, теплопродукция возрастает на 50%.
- изменение тканевых структур – при многократном
периодическом действии холода (увеличение в скелетных мышцах
доли красных волокон).
Несократительная
(несократительный,
недрожательный
термогенез) – продукция тепла за счет активации гликолиза,
гликогенолиза, липолиза в скелетных мышцах, печени и в буром жире.
Доля такого механизма в обеспечении прироста теплопродукции на
холод может составлять до 70%.

16. Факторы теплообразования

Генетически детерминированные особенности субъекта: его рост, масса
тела, общая величина поверхности тела, пол, активность эндокринной
системы;
Характер питания: специфическое динамическое действие пищи;
Интенсивность мышечной работы: более интенсивная мышечная работа
увеличивает теплообразование; существенным фактом его повышения в
условиях понижения окружающей температуры является мышечная дрожь;
Окружающая температура: теплообразование увеличивается при низких и
снижается при высоких температурах;
Психоэмоциональное состояние субъекта: состояние возбуждения
усиливает интенсивность теплообразования и позволяет пережить низкие
температуры;
Кислородное обеспечение организма: недостаток кислорода увеличивает
теплообразование;
Интенсивность видимого света: как правило, в темноте теплообразование
снижается;
Уровень солнечной активности и ультрафиолетовой радиации: у жителей
южных стран теплообразование по сравнению с жителями северных широт
снижено.

17. Механизмы теплоотдачи

1.
2.
3.
4.
Излучение
–
отдача
тепла
в
виде
электромагнитных
волн
инфракрасного
диапазона (5-10мкм);
Теплопроведение (кондукция) – отдача тепла
при непосредственном соприкосновении тела с
другими физическими объектами;
Конвекция – теплоотдача, осуществляемая
путем
переноса
тепла
движущимися
частицами воздуха (воды);
Испарение – отдача тепла в окружающую
среду за счет испарения пота или влаги с
поверхности кожи и дыхательных путей.

18. Центры терморегуляции

Центр терморегуляции расположен в гипоталамусе.
В переднем отделе
расположены нейроны, управляющие
процессами теплоотдачи, а в заднем
гипоталамусе теплопродукции.
После
разрушения
центров
переднего
гипоталамуса
физиологическая активность в условиях холода сохраняется, но
в условиях жары t0 тела быстро увеличивается и развивается
гипертермия.
После
разрушения
центров
заднего
гипоталамуса
физиологическая активность в условиях холода снижается и
развивается гипотермия, но в условиях жары сохраняется.

19. Регуляция

В терморегуляции принимают участие гуморальные факторы:
гормоны гипофиза, щитовидной железы (тироксин) и надпочечников
(адреналин) - усиливают окислительные процессы, что приводит к
увеличению теплообразования.
Участвуют симпатическая и соматическая нервная система.
Симпатическая нервная система регулирует процессы теплопродукции
(липолиз) и процессы теплоотдачи (потоотделение, конвекция,
теплопроведение) за счёт изменения тонуса кожных сосудов.
Соматическая система регулирует тоническое напряжение, процессы
сократительного термогенеза.
Кора больших полушарий обеспечивает условнорефлекторную
регуляцию. Кора и лимбическая система обеспечивают возникновение
ощущений (холодно, прохладно, тепло, жарко) и поведения,
направленного на поиск более комфортной среды.

20. Работа сосудистого аппарата кожи

На холоде → сосуды (артериолы) суживаются →
раскрываются артериоловенулярные анастомозы → большая
часть кровь поступает в сосуды брюшной
полости ( в
поверхностных слоях кожи циркулирует меньше крови) →
возвращаясь внутрь тела по сосудам, расположенных близ
артерий, прохладная венозная кровь получает большую долю
тепла,
отдаваемого
артериальной
кровью
(это
противоточный теплообменник).
На жаре
→ сосуды расширяются → закрываются
артериоловенулярные анастомозы → кровь возвращается к
внутренним областям тела по венам, лежащим под самой
поверхностью кожи, минуя противоточный теплообменник,
благодаря чему снижается количество тепла.

21. Лихорадка

Это
состояние
организма,
при
котором
центр
терморегуляции стимулирует повышение температуры тела за
счёт перестройки «установочной точки» на более высокую, чем
в норме температуру. Группа нейронов, осуществляющих
анализ средней температуры тела и её сравнение с новым
установленным
значением,
воспринимает
нормальную
температуру ядра тела, как низкую.
Включаются механизмы, активизирующие теплопродукцию
и снижающие интенсивность теплоотдачи. Хотя субъективно в
это время человек ощущает озноб, на самом деле температура
тела повышается и вскоре достигает нового, установленного
уровня регуляции.
Переход «установочной точки» на более высокий уровень
происходит в результате действия на нейроны преоптической
области гипоталамуса эндогенных пирогенов – веществ,
вызывающих подъём температуры тела.

22. Схема терморегуляции

Кора. Лимбическая система. Таламус
гипоталамус
Центр
регуляции
теплоотдачи
Центры
регуляции
теплопродукции
Мотонейроны
спинного
мозга
Скелетные
мышцы
Симпатические
центры
спинного
мозга
Сосудодвигательные
центры
Гликогенолиз
в скелетных
мышцах
и печени
Потовые
железы
Симпатические
нейроны
спинного
мозга
Липолиз
бурого
жира
брадикинин
ГМК
сосудов
Симпатические
нейроны
спинного
мозга

23. Обмен веществ

Метаболизм (обмен веществ) – химические превращения,
протекающие от момента поступления питательных веществ в живой
организм до момента, когда конечные продукты этих превращений
выделяются во внешнюю среду.
К метаболизму относятся все реакции, в результате которых
строятся структурные элементы клеток и тканей, и процессы, в которых
из содержащихся в клетках веществ извлекается энергия.
Анаболические реакции обеспечивают синтез, обновление
структурных компонентов тканей и накопление энергии, что
необходимо для роста, развития и поддержания функциональных
резервов. Рост, развитие организма, состояние беременности,
переедание, восстановительные реакции обычно характеризуются
преобладанием анаболических реакций.
Катаболические
реакции
–
совокупность
процессов
расщепления сложных молекул клеток до конечных продуктов – воды,
углекислого газа, аммиака с освобождением энергии, необходимой для
жизнедеятельности каждой клетки и всего организма. Физические
нагрузки, психоэмоциональные стрессорные реакции старческий
возраст характеризуются преобладанием катаболических реакций.

24. Обмен белков

О количестве белка, расщепившегося за сутки, судят по количеству азота,
выводимого из организма человека – выделение организмом 1г азота
соответствует распаду 6,25г белка. За сутки из организма взрослого человека
выделяется 3,7г азота, то есть масса разрушившегося белка составляет 23г
(3,7 х 6,25 = 23) или 0,028 – 0,075г азота на 1кг массы тела в сутки
(коэффициент изнашивания Рубнера).
Если в организм поступает азота больше, чем выделяется, то это
свидетельствует о положительном азотистом балансе (рост организма,
беременность и т.д.). Если количество выводимого из организма азота
превышает его поступление, то это отрицательный азотистый баланс
(голодание, заболевание и т.д.).
Необходимо потребление не менее 0,75г белка на 1кг массы тела в сутки, что
для взрослого здорового человека массой 70кг составляет не менее 52,5г
полноценного белка (85 – 90 г).
Роль белков
Процессы роста и самообновления структурных компонентов; процессы
регенерации; продукция ферментов, гормонов белково-пептидной природы,
иммуноглобулинов, гемоглобина; белки обеспечивают онкотическое давление;
входят в состав буферных систем плазмы; поддерживают суспензионные
свойства и вязкость крови; являются переносчиками гормонов, минеральных
веществ, липидов и холестерина; участвуют в важнейших защитных реакциях
организма и т.д.

25. Обмен липидов

За счёт окисления жиров обеспечивается около 50% потребности в энергии
взрослого организма. Жиры служат резервом питания организма, их запасы у
человека составляют 10-20% массы тела. В условиях покоя после приёма пищи
происходит ресинтез и отложение липидов в депо.
Из кишечника весь жир всасывается в лимфу в виде хиломикронов. На их
внешней поверхности адсорбируется небольшое количество белка апопротеина
В, повышающего поверхностную стабильность капель и предупреждающего
прилипание капель к стенке сосуда. Через грудной лимфопроток хиломикроны
попадают в венозную кровь, при этом через 1ч после приёма жирной пищи их
концентрация может достигать 1-2%, а плазма крови становится мутной. Через
несколько часов плазма очищается с помощью гидролиза триглицеридов
липопротеиновой липазой, а также путём отложения жира в клетках печени и
жировой ткани. Особой формой транспорта липидов кровью являются
липопротеины (ЛП). В ЛП низкой плотности содержится много триглицеридов и
до 80% холестерина плазмы. Молекулы ЛП высокой плотности на 50% состоят
из белка, в них мало холестерина и фосфолипидов.
Роль: холестерин ограничивает абсорбцию водорастворимых веществ и
некоторых химических активных факторов; поддержание структуры и функции
клеточных мембран, тканевых оболочек, покровов тела; жиры активно
используются в качестве источника энергии, в результате чего ускоряется
гидролиз триглицеридов, продукты которого транспортируются к тканям и
окисляются; жиры являются источником образования эндогенной воды и
являются своеобразным депо энергии и воды и т.д.

26. Обмен углеводов

Организм человека получает углеводы в виде крахмала и в небольшом
количестве в виде животного полисахарида гликогена. В ЖКТ они
расщепляются до моносахаридов. Моносахариды всасываются в кровь и через
воротную вену поступают в печень (здесь фруктоза и галактоза превращаются в
глюкозу). Внутриклеточная концентрация глюкозы в гепатоцитах близка к её
концентрации в крови. При избыточном поступлении в печень глюкозы она
фосфорилируется и превращается в гликоген. При ограничении потребления
пищи, при снижении уровня глюкозы в крови происходит расщепление
гликогена и поступление глюкозы в кровь. В течение первых 12 и более часов
после приёма пищи поддержание концентрации глюкозы крови обеспечивается
за счёт распада гликогена в печени. После истощения запасов гликогена
усиливается синтез ферментов, обеспечивающих реакции глюконеогенеза. В
среднем за сутки человек потребляет 400-500г углеводов.
Роль углеводов:
1) Пластическая роль углеводов состоит в том, что глюкоза, галактоза и другие
сахара входят в состав гликопротеинов плазмы крови и гликолипидов,
играющих важную роль в рецепторной функции клеточных мембран.
2) В клетках глюкоза используется как источник энергии путём
фосфорилирования при участии фермента гексокиназы и глюкокиназы.
Основная часть глюкозы расходуется на синтез АТФ в процессе окислительного
фосфорилирования, а примерно одна треть химической энергии глюкозы
переходит в тепловую.

27. Гормональная регуляция

Углеводный обмен
Инсулин обеспечивает гликогенез, активирует использование глюкозы в тканях, что приводит к снижению
уровня глюкозы в крови.
Глюкагон и адреналин способствует гликогенолизу и гипергликемии.
Кортизон, гидрокортизон вызывают гипергликемию и увеличение содержания гликогена в печени,
стимулируют образование глюкозы из белков и жиров (гликонеогенез).
Адренокортикотропный гормон влияет на интенсивность обмена, как стимулируя синтез и секрецию
глюкокортикоидов, так и действуя непосредственно на ткани.
Соматотропный гормон активирует секрецию глюкагона, ингибитор инсулина, вызывает гипергликемию
и глюкозурию.
Тиреотропный гормон стимулирует продукцию гормонов щитовидной железы, которые повышают
основной обмен, усиливают расщепление белков, жиров и углеводов, теплообразование.
Белковый обмен
Соматотропный гормон усиливает синтез белка.
Инсулин оказывает влияние на процессы белкового метаболизма, способствует транспорту аминокислот в
ткани, обеспечивает энергией синтез белка. При его недостатке усиливается распад белков, которые идут
на синтез углеводов.
Гормоны надпочечников тормозят синтез и интенсивность превращений белков в организме.
Тиреотропный гормон и тироксин повышают основной обмен и расщепление белка.
Жировой обмен
Адреналин активирует мобилизацию жира из депо и его окисление.
Соматотропный гормон и тироксин усиливают липолиз и расщепление жирных кислот.
Инсулин усиливает использование углеводов в тканях, снижает расщепление жира, способствуя его
депонированию.
Глюкокортикоиды способствуют превращению углеводов в жир в жировой ткани и его отложению в
жировых депо.

28.

Спасибо за
внимание!