Meccanismi di termoregolazione nel corpo umano. Meccanismi di termoregolazione umana

La regolazione della temperatura consiste nel coordinare i processi di produzione del calore (termoregolazione chimica) e di trasferimento del calore (termoregolazione fisica).
Processi di produzione del calore. In tutti gli organi, a seguito dei processi metabolici, avviene la produzione di calore. Pertanto, il sangue che scorre dagli organi, di regola, ha una temperatura più elevata di quella che scorre all'interno. Ma il ruolo dei vari organi nella produzione di calore è diverso. A riposo, il fegato rappresenta circa il 20% della produzione totale di calore, per gli altri organi interni - 56%, per - 20%, durante l'attività fisica sui muscoli scheletrici - fino al 90%, per gli organi interni - solo l'8%.
Pertanto, una potente fonte di riserva di produzione di calore sono i muscoli durante la loro contrazione. Il cambiamento nell'attività del loro metabolismo durante la locomozione è il principale meccanismo di produzione del calore. Tra le varie locomozioni si possono distinguere diversi stadi di partecipazione muscolare alla produzione di calore.
1. Tono termoregolatore. In questo caso i muscoli non si contraggono. Aumenta solo il loro tono e il loro metabolismo. Questo tono si manifesta generalmente nei muscoli del collo, del tronco e degli arti. Di conseguenza, la produzione di calore aumenta del 50-100%.
2. Il tremore avviene inconsciamente e consiste nell'attività periodica delle unità motorie ad alta soglia sullo sfondo del tono termoregolatore. Durante il tremore, tutta l'energia è diretta solo all'aumento della generazione di calore, mentre durante la locomozione ordinaria, parte dell'energia viene spesa per muovere l'arto corrispondente e parte per la termogenesi. Con il tremore la produzione di calore aumenta di 2-3 volte. Il tremore inizia spesso con i muscoli del collo, del viso. Ciò è dovuto al fatto che, prima di tutto, la temperatura del sangue che scorre al cervello dovrebbe aumentare.
3. Le contrazioni arbitrarie consistono in un aumento cosciente della contrazione muscolare. Ciò si osserva in condizioni di bassa temperatura esterna, quando le prime due fasi non sono sufficienti. Con contrazioni arbitrarie, la produzione di calore può aumentare di 10-20 volte.
La regolazione della produzione di calore nei muscoli è dovuta all'influenza degli a-motoneuroni sulla funzione e sul metabolismo/muscoli, in altri tessuti - al sistema nervoso simpatico e alle catecolamine (aumentano il tasso metabolico del 50%) e all'azione degli ormoni, in particolare della tiroxina, che quasi raddoppia la produzione di calore.
Un ruolo significativo nella termogenesi è svolto dai lipidi, che durante l'idrolisi rilasciano molta più energia (9,3 kcal / g) rispetto ai carboidrati (4,1 kcal / g). Di particolare importanza, soprattutto nei bambini, è il grasso bruno.
Processi di trasferimento del calore avviene nei seguenti modi: irraggiamento, convezione, evaporazione e conduzione del calore.
La radiazione avviene con l'aiuto della radiazione infrarossa a onde lunghe. Ciò richiede un gradiente di temperatura tra la pelle calda e le pareti fredde e altri oggetti ambientali. Pertanto, la quantità di radiazioni dipende dalla temperatura e dalla superficie della pelle.
La conduttività termica viene effettuata con il contatto diretto del corpo con oggetti (sedia, letto, ecc.). In questo caso, la velocità di trasferimento del calore da un corpo più riscaldato a un oggetto meno riscaldato è determinata dal gradiente di temperatura e dalla loro conduttività termica. Il trasferimento di calore in questo modo aumenta significativamente (14 volte) quando una persona è in acqua. Parzialmente per conduzione, il calore viene trasferito dagli organi interni alla superficie del corpo. Ma questo processo è inibito a causa della bassa conduttività termica del grasso.
percorso di convezione. L'aria a contatto con la superficie del corpo, in presenza di un gradiente di temperatura, si riscalda. Allo stesso tempo diventa più leggero e, risalendo dal corpo, fa spazio a nuove porzioni d'aria. Pertanto, toglie parte del calore. L'intensità della convezione naturale può essere aumentata mediante un ulteriore movimento d'aria, riducendo gli ostacoli quando entra nel corpo (abbigliamento adeguato).
Evaporazione del sudore. A temperatura ambiente, in una persona spogliata, circa il 20% del calore viene ceduto per evaporazione.
Conduttività termica, convezione e irraggiamento sono percorsi passivi di trasferimento del calore basati sulle leggi della fisica. Sono efficaci solo se viene mantenuto un gradiente di temperatura positivo. Minore è la differenza di temperatura tra il corpo e l'ambiente, minore è la quantità di calore emesso. Con gli stessi indicatori o ad alta temperatura ambiente, i metodi menzionati non solo sono inefficaci, ma il corpo si riscalda. In queste condizioni, nel corpo viene attivato un solo meccanismo di trasferimento del calore, associato ai processi di sudorazione e sudorazione. Qui vengono utilizzate sia le leggi fisiche (costi energetici per il processo di evaporazione) che quelle biologiche (sudorazione). Il raffreddamento della pelle è facilitato dal fatto che per evaporare 1 ml di sudore vengono consumate 0,58 kcal. Se non accade
evaporazione del sudore, l'efficienza del trasferimento di calore è drasticamente ridotta. M
La velocità di evaporazione di Shotu dipende dal gradiente di temperatura e dalla saturazione dell'aria circostante con vapore acqueo. Maggiore è l'umidità, meno efficiente diventa questo percorso di trasferimento del calore. L'efficacia del trasferimento di calore diminuisce drasticamente quando si è in acqua o si indossano indumenti stretti. In questo caso il corpo è costretto a compensare la mancanza di sudorazione aumentando la sudorazione.
L'evaporazione ha due meccanismi: a) traspirazione - senza la partecipazione delle ghiandole sudoripare b) evaporazione - con la partecipazione attiva delle ghiandole sudoripare.
Sudore- evaporazione dell'acqua dalla superficie dei polmoni, delle mucose, della pelle, che è sempre bagnata. Questa evaporazione non è regolata, dipende dal gradiente di temperatura e dall'umidità dell'aria circostante, il suo valore è di circa 600 ml/giorno. Maggiore è l'umidità, meno efficiente è questo tipo di trasferimento di calore.
Meccanismo di secrezione del sudore. La ghiandola sudoripare è composta da due parti: la ghiandola stessa, che si trova nello strato sottocutaneo, e i dotti escretori che si aprono sulla superficie della pelle. Nella ghiandola si forma un segreto primario e nei dotti, a causa del riassorbimento, si forma un segreto secondario: il sudore.
Segreto primario simile al plasma sanguigno. La differenza è che in questo segreto non ci sono proteine ​​e glucosio, c'è meno Na +. Quindi, nel sudore iniziale, la concentrazione di sodio è di circa 144 nmol / l, di cloro - 104 nmol / l. Questi ioni vengono assorbiti attivamente durante il passaggio del sudore attraverso i dotti escretori, garantendo l'assorbimento dell'acqua. Il processo di assorbimento dipende in gran parte dalla velocità di formazione e promozione del sudore con cui questi processi sono attivi, quanto più Na+ e Cl-rimangono. In caso di sudorazione intensa, nel sudore può rimanere fino alla metà della concentrazione di questi ioni. La forte sudorazione è accompagnata da un aumento della concentrazione di urea (fino a 4 volte superiore a quella plasmatica) e di potassio (fino a 1,2 volte superiore rispetto a quella plasmatica). L'elevata concentrazione totale di ioni, che formano un elevato livello di pressione osmotica, garantisce una diminuzione del riassorbimento e il rilascio di una grande quantità di acqua con il sudore.
Con una forte sudorazione, è possibile spendere molto NaCl (fino a 15-30 g / giorno). Tuttavia, esistono meccanismi nel corpo che garantiscono la conservazione di questi importanti ioni durante la sudorazione intensa. Sono coinvolti nei processi di adattamento, in particolare l'aldosterone favorisce il riassorbimento di Na+.
Le funzioni delle ghiandole sudoripare sono regolate da meccanismi speciali. La loro attività è influenzata dal sistema nervoso simpatico, ma il mediatore qui è l'acetilcolina. Le cellule secretorie, oltre ai recettori M-colinergici, hanno anche adrenorecettori che rispondono alle catecolamine del sangue. L'attivazione della funzione delle ghiandole sudoripare è accompagnata da un aumento dell'afflusso di sangue.
La quantità di sudore rilasciata può raggiungere 1,5 l / h e nelle persone adattate fino a 3 l / h.
A temperatura ambiente, in una persona nuda, circa il 60% del calore viene emesso a causa dell'irraggiamento, circa il 12-15% - convezione dell'aria, circa 20% - evaporazione, 2-5% - conduttività termica. Ma questo rapporto dipende da una serie di condizioni, in particolare dalla temperatura ambiente.
Il ruolo principale nella regolazione dei processi di trasferimento del calore è svolto dai cambiamenti nell'afflusso di sangue alla pelle. Il restringimento dei vasi della pelle, l'apertura delle anastomosi artero-venose contribuisce ad un minore afflusso di calore dal nucleo al guscio e alla sua conservazione nel corpo. Al contrario, con l'espansione dei vasi cutanei, la sua temperatura può aumentare di 7-8 ° C. Allo stesso tempo aumenta anche il trasferimento di calore.
Convenzionalmente la pelle può essere definita il sistema radiatore del corpo. Il flusso sanguigno nella pelle può variare dallo 0 al 30% del CIO. Il tono vascolare della pelle è controllato dal sistema nervoso simpatico.
Pertanto, la temperatura corporea è un equilibrio tra i processi di produzione di calore e di trasferimento di calore. Quando la produzione di calore prevale sulla perdita di calore, la temperatura corporea aumenta e, viceversa, se la perdita di calore è maggiore della produzione di calore, la temperatura corporea diminuisce.

In base alla capacità di mantenere una temperatura corporea costante, gli animali si dividono in poichilotermi, omeotermi ed eterotermi.

Poichilotermico gli organismi (dal greco poikilos - mutevole) non sono in grado di mantenere la temperatura corporea a un livello costante, poiché producono poco calore e dispongono di meccanismi imperfetti per mantenerla.

Omeotermico gli organismi (dal greco homeo - simile, lo stesso), che includono una persona, producono molto calore, si distinguono per la relativa costanza della temperatura corporea, che cambia leggermente durante il giorno.

eterotermico gli organismi (dal greco heteros - un altro) si distinguono per il fatto che le fluttuazioni della loro temperatura corporea superano i limiti caratteristici degli animali omeotermici. Questo è tipico delle prime fasi dell'ontogenesi, del letargo di alcuni animali omoiotermi, nonché di mammiferi e uccelli con dimensioni corporee molto piccole.

Il fattore temperatura determina la velocità dei processi enzimatici, l'assorbimento, la conduzione dell'eccitazione e la contrazione muscolare.

È noto che nelle parti superficiali e profonde del corpo umano la temperatura è diversa. Le regioni interne del corpo, che costituiscono circa il 50% della sua massa, sono chiamate “nucleo”. Ciò include il cervello, il cuore, il fegato e altri organi interni. La temperatura del "nucleo" varia leggermente, attestandosi su un valore dell'ordine di 36,7-37°C. Allo stesso tempo, in diverse parti del "nucleo", gli indicatori di temperatura possono essere leggermente diversi.

Per scopi clinici, la valutazione della temperatura "centrale" viene effettuata in alcune zone del corpo facilmente accessibili, la cui temperatura praticamente non differisce dalla temperatura degli organi interni. Tali aree accessibili sono il retto, la cavità orale, la cavità ascellare. È noto che la temperatura orale (sublinguale) è solitamente inferiore a quella rettale di 0,2-0,5 °C, quella ascellare (nella fossa ascellare) è inferiore di 0,5-0,8 °C. Con una forte pressione della mano sul petto, il bordo dello strato interno del “nucleo” raggiunge quasi l'ascella, ma per raggiungere questo obiettivo dovrebbero passare circa 10 minuti. La temperatura ascellare di una persona sana è 36,0-36,9 °C.

La temperatura dello strato superficiale del corpo spesso 2,5 cm, chiamato "guscio" del corpo, varia in diverse zone del corpo a diverse temperature ambientali. Ad una temperatura ambiente confortevole, la temperatura media della pelle di una persona nuda è di 33-34 °C. Allo stesso tempo, la temperatura della pelle del piede è significativamente inferiore alla temperatura delle parti prossimali degli arti inferiori e, in misura ancora maggiore, alla temperatura del busto e della testa. La temperatura della pelle nella zona del piede in condizioni confortevoli può essere pari a 24-28 °C, e con variazioni della temperatura esterna - 13-53 °C, che è determinata da due fattori - la temperatura del ambiente esterno e afflusso di sangue alla pelle del piede.

La maggior parte dei mammiferi ha una temperatura corporea compresa tra 36 e 39°C, nonostante l'ampia variazione nelle dimensioni corporee tra gli animali. L'intensità del metabolismo (produzione di calore) è determinata sia dal peso corporeo che dalla quantità di calore trasferito dalla superficie corporea. In base a ciò, la produzione di calore per 1 kg di peso corporeo dovrebbe essere maggiore negli animali di piccole dimensioni e con un rapporto maggiore tra superficie e peso corporeo rispetto agli animali di grandi dimensioni.

La temperatura corporea è determinata dal rapporto tra due processi: produzione di calore e trasferimento di calore. Quando non corrispondono tra loro e c'è il pericolo di cambiamenti nella temperatura corporea, i processi di regolazione come parte del sistema funzionale di termoregolazione modificano in modo adattivo la produzione di calore (termoregolazione chimica) e il trasferimento di calore (termoregolazione fisica). Ciò garantisce la relativa stabilità della temperatura costante dell'ambiente interno del corpo, che C. Bernard chiamava la base della "vita libera e indipendente". Infatti, la temperatura corporea di una persona nuda può rimanere stabile per diversi minuti con variazioni della temperatura ambiente comprese tra 21 e 53 °C.

Per termoregolazione chimica si intendono i cambiamenti nell'intensità delle reazioni metaboliche esotermiche, durante le quali viene generato calore. Sotto l'azione del freddo sul corpo umano, la formazione di calore può aumentare di 3-5 volte.

Distinguere tra produzione di calore contrattile e non contrattile.

La produzione di calore contrattile è associata alle contrazioni volontarie e involontarie dei muscoli scheletrici.

Riduzioni arbitrarie possono portare ad un aumento multiplo della generazione di calore, mentre aumentano anche le perdite di calore a causa dell’aumento del trasferimento di calore per convezione.

Uno dei tipi di produzione involontaria di calore è il brivido, un tipo specifico di contrazione muscolare che si verifica in una persona con una significativa diminuzione della temperatura dell'ambiente esterno del corpo e aumenta più volte la generazione di calore. A differenza della generazione di calore durante le contrazioni muscolari volontarie, la generazione di calore durante il tremore è un modo economico di produzione di calore, poiché un tipo speciale di attività contrattile delle unità motorie ad alta soglia durante il tremore assicura la conversione di quasi tutta l'energia della contrazione muscolare in energia termica. energia.

Un altro tipo di produzione involontaria di calore sono le contrazioni toniche termoregolatrici (tono termoregolatore) che si sviluppano nei muscoli della schiena, del collo e in alcune altre aree. In questo caso la produzione di calore aumenta di circa il 40-50%. Le contrazioni toniche termoregolatrici dei muscoli scheletrici iniziano quando la temperatura ambiente diminuisce di circa 2°C rispetto al livello di comfort. Tali contrazioni hanno il carattere di un tetano seghettato, vicino alla modalità delle contrazioni singole. Il tono termoregolatore è un mezzo più sottile per aumentare la produzione di calore rispetto ai due precedenti.

La termogenesi senza brividi è anche un meccanismo di termoregolazione chimica, che è significativamente espressa in un organismo adattato al freddo. La quota di tale meccanismo nel garantire l'aumento della produzione di calore al freddo può essere del 50-70%. Questo fenomeno si sviluppa in vari tessuti. Un substrato specifico per tale produzione di calore è considerato il tessuto adiposo bruno, dopo la rimozione del quale la resistenza del corpo al freddo viene significativamente ridotta. La massa di tessuto adiposo bruno, che solitamente rappresenta l'1-2% del peso corporeo, può aumentare fino al 5% del peso corporeo con l'adattamento al freddo. Il livello del metabolismo energetico di questo tessuto, espresso per unità di massa, è più di tre volte superiore al livello dei muscoli in attività;

Il tasso di ossidazione degli acidi grassi nel tessuto adiposo bruno è 20 volte quello del tessuto adiposo bianco.

Il ruolo termoregolatore del tessuto adiposo bruno non è del tutto chiaro. Si ritiene che sia una ricca fonte di acidi grassi liberi, un substrato per le reazioni ossidative, la cui velocità aumenta sotto l'azione del freddo. Nello stesso tessuto adiposo bruno, sotto l'azione del freddo, il flusso sanguigno e il livello del metabolismo aumentano, la temperatura aumenta, nonostante la diminuzione della temperatura della pelle su questo tessuto. Da ciò è nata l'ipotesi attualmente popolare sul ruolo calorico del tessuto adiposo bruno: sotto l'azione del freddo, riscalda i grandi vasi vicini che dirigono il sangue al cervello. Nell'adulto questo tessuto è localizzato nel collo, nella regione interscapolare, nel mediastino vicino all'aorta, nelle grandi vene e nella catena simpatica. Nella stagione invernale, nelle persone che lavorano all'aperto, il tessuto adiposo bruno è ipertrofico e più attivo che in quella estiva.

Il trasferimento di calore avviene mediante flussi di calore interni ed esterni. Più della metà del flusso interno dalle fonti di calore alla superficie corporea è assicurato dalla convezione del sangue, il resto viene condotto attraverso altri tessuti. In questo caso, la conduttività termica del tessuto dipende dal suo spessore e dalla quantità di tessuto adiposo, nonché dal livello del flusso sanguigno in questo strato.

Il ruolo del flusso sanguigno è dovuto al fatto che può variare in modo significativo a causa dei cambiamenti nel lume dei vasi, in particolare dello stato delle anastomosi arteriolo-venulari.

L'afflusso di sangue alle parti superficiali del corpo svolge un ruolo termoregolatore molto importante, fornendo un flusso di calore esterno. Il "gioco" dei vasi della pelle delle dita può modificare il flusso sanguigno al suo interno 100 volte. Con una vasodilatazione completa, il trasferimento di calore può aumentare 8 volte rispetto al livello di vasocostrizione completa.

La conduttività termica dei tessuti è determinata anche dalla natura dell'utilizzo del sistema vascolare controcorrente, presente, ad esempio, negli arti. Quindi, in condizioni di freddo, il sangue venoso scorre principalmente non attraverso le vene superficiali, come accade con il caldo, ma attraverso le vene profonde. Di conseguenza, il sangue venoso viene riscaldato dal sangue delle arterie che passano parallele e non viene raffreddato nella stessa misura in cui avviene con il flusso sanguigno superficiale.

Tuttavia, una significativa diminuzione del flusso sanguigno negli strati superficiali del corpo sotto l'influenza del freddo può portare a un ridotto afflusso di sangue a questi tessuti e al congelamento.

Il flusso esterno di calore è fornito dalla sua conduzione, convezione, irraggiamento ed evaporazione.

1. Se la pelle è più calda dell'aria circostante, si verifica una convezione naturale, ad es. spostando verso l'alto lo strato d'aria riscaldata dalla pelle e sostituendolo con aria più fredda. La convezione forzata, che si verifica durante i movimenti di un corpo o dell'aria, aumenta notevolmente l'intensità del trasferimento di calore.

2. Quando una persona è immersa in acqua, la cui temperatura è inferiore a quella neutra (per la maggior parte delle persone, questa temperatura dell'acqua è 31-36 ° C), il flusso di calore esterno può aumentare di 2-4 volte a causa di presa, poiché la conducibilità termica dell'acqua è 25 volte superiore alla conducibilità termica dell'aria. Il principale meccanismo di trasferimento del calore dal corpo umano all'acqua è, tuttavia, la convezione. Grazie a ciò, l'effetto di raffreddamento dell'acqua corrente è 50-100 volte superiore all'effetto dell'aria. Se la temperatura dell'acqua è vicina allo zero ("acqua ghiacciata"), il corpo umano si raffredda a una velocità di 6 ° C all'ora e la morte può verificarsi in 1-3 ore.

Nuotare in un'acqua al di sotto del livello di comfort aumenta notevolmente il trasferimento di calore per convezione. L’aumento del grasso corporeo può limitare questo effetto.

3. Il trasferimento di calore per irraggiamento è fornito dai raggi infrarossi con una lunghezza d'onda di 5-20 micron. Questi raggi vengono emessi dalla pelle in presenza di oggetti a temperatura inferiore posti a una certa distanza da essa. Una persona nuda può perdere fino al 60% del calore in questo modo.

4. Circa il 20% del trasferimento di calore del corpo umano in condizioni di temperatura ambiente confortevole è dovuto all'evaporazione. Questo percorso è l'unico modo per cedere calore all'ambiente se la sua temperatura è uguale a quella corporea. Facendo evaporare 1 litro d'acqua, una persona può cedere un terzo di tutto il calore generato a riposo durante la giornata. L’aumento del tasso di sudorazione è uno dei principali meccanismi di adattamento al clima caldo.

Esistono due opzioni per l'evaporazione dell'acqua dalla superficie del corpo: 1) l'evaporazione del sudore a seguito del suo rilascio, 2) l'evaporazione dell'acqua apparsa sulla superficie per diffusione - perdita d'acqua "impercettibile" . Quest'ultimo meccanismo garantisce la perdita di acqua (fino a 600 ml al giorno) e di calore, ad esempio, attraverso le mucose delle vie aeree. Un contributo significativo alla fornitura di meccanismi adattativi per modificare il trasferimento di calore è dato dalla componente comportamentale del sistema funzionale di termoregolazione. In condizioni di freddo, la regolazione comportamentale può essere molto efficace, limitando notevolmente il contatto dell'organismo con l'ambiente esterno. L'abbigliamento umano riduce la perdita di calore di circa la metà rispetto al trasferimento di calore di un corpo nudo, l'abbigliamento di "tipo artico" può ridurre il trasferimento di calore di 5-6 volte.

La zona di comfort termico di una persona dipende dalla natura dell'ambiente esterno, determinata dalla sua tipologia, temperatura, umidità (se questo ambiente è aria), velocità di movimento, presenza di oggetti con temperatura diversa rispetto alla temperatura corporea. In determinate condizioni si sviluppa uno stato di comfort termico, mentre l'attività dei meccanismi di termoregolazione è minima. La zona di comfort (zona termoneutrale) con umidità dell'aria di circa il 50% e temperature uguali dell'aria e delle pareti della stanza per una persona leggermente vestita in posizione seduta corrisponde ad una temperatura di 25-26 °C. Per una persona nuda, la temperatura di comfort in queste condizioni passa a 28°C.

Regolazione della temperatura corporea.

I termorecettori periferici, formati dalle estremità libere di sottili fibre sensoriali di tipo A (delta) e C, sono localizzati nella pelle e negli organi interni. Ci sono anche centrali , localizzati nell'ipotalamo, termorecettori.

I termocettori cutanei realizzano la trasmissione di segnali sui cambiamenti della temperatura dell'ambiente ai centri di termoregolazione e forniscono anche la formazione di sensazioni di temperatura. Il numero di recettori del freddo nella pelle è molte volte maggiore del numero di recettori del calore. I recettori del freddo predominano anche negli organi e nei tessuti interni.

Nella colonna vertebrale e nel mesencefalo, così come nell'ipotalamo (soprattutto nella regione preottica mediale), sono stati trovati termorecettori centrali, chiamati anche termosensori. Questi sono neuroni che possono essere eccitati quando vengono raffreddati direttamente, riscaldati di 0,1 o C o più e, di conseguenza, modificano l'intensità sia della produzione di calore che del trasferimento di calore del corpo nel suo insieme. Ad esempio, quando la regione preottica dell’ipotalamo viene riscaldata, la traspirazione aumenta immediatamente, i vasi cutanei si dilatano e la produzione di calore diminuisce. L'aumento delle scariche dei neuroni termici precede un aumento della frequenza della respirazione, con la quale aumenta anche il trasferimento di calore. Le strutture termosensibili del midollo medio e spinale, a loro volta, sono associate all'ipotalamo posteriore. Pertanto, i dispositivi centrali del sistema funzionale di termoregolazione hanno un gran numero di canali di ingresso.

centro di termoregolazione. Le strutture dell'ipotalamo svolgono un ruolo di primo piano nella termoregolazione, come è stato dimostrato con il metodo delle sezioni cerebrali. Pertanto, in un gatto, la sezione rostrale all'ipotalamo non porta a cambiamenti significativi nella termoregolazione, ma dopo una violazione delle connessioni tra l'ipotalamo e il mesencefalo, gli animali perdono praticamente la capacità di modificare la produzione di calore e il trasferimento di calore durante il processo termico. stimolazione.

Si presume che ci siano tre tipi di neuroni termoregolatori nell'ipotalamo:

1) neuroni afferenti che ricevono segnali dai termorecettori periferici e centrali;

2) intercalari, o interneuroni;

3) neuroni efferenti, i cui assoni controllano l'attività degli effettori del sistema di termoregolazione.

Dai termorecettori periferici, le informazioni entrano nell'ipotalamo anteriore, la sua regione preottica mediale. Qui i segnali ricevuti dalla periferia vengono confrontati con l'attività dei termosensori centrali, che riflettono lo stato di temperatura del cervello.

Sulla base dell'integrazione delle informazioni provenienti da queste due fonti, l'ipotalamo posteriore fornisce la generazione di segnali che controllano i processi di produzione e trasferimento di calore. È qui che sono stati trovati neuroni la cui attività dipende dalla stimolazione termica locale sia della regione preottica dell'ipotalamo che dei neuroni del midollo spinale cervicotoracico.

Anche le strutture superiori del cervello, in particolare la nuova corteccia, sono coinvolte nella termoregolazione. È stato dimostrato il ruolo del meccanismo del riflesso condizionato nell'organizzazione di reazioni vegetative e comportamentali anticipatrici volte a mantenere costante in anticipo il valore ottimale della temperatura corporea. L'imprinting, una forma precoce di memoria, può svolgere un ruolo importante nello sviluppo della resistenza individuale al freddo.

Vie efferenti della termoregolazione. Il sistema di termoregolazione è un classico esempio di sistema funzionale, poiché non possiede una propria componente esecutiva (effettrice). La regolazione della produzione di calore è effettuata dal sistema nervoso somatico, che innesca reazioni termoregolatorie contrattili, e dal sistema nervoso simpatico, che attiva la produzione di calore non contrattile. Con il blocco farmacologico dei recettori beta-adrenergici è esclusa la partecipazione del meccanismo non tremante della produzione di calore. La norepinefrina, rilasciata dalle terminazioni nervose simpatiche, stimola il rilascio di acidi grassi liberi dal tessuto adiposo bruno e la loro successiva inclusione nelle reazioni metaboliche. Il rilascio di catecolamine dalle ghiandole surrenali provoca gli stessi effetti. Di conseguenza, aumenta la discrepanza tra i processi di ossidazione e fosforilazione e aumenta il rilascio di calore primario.

La partecipazione dei meccanismi umorali di termoregolazione è particolarmente significativa nell'adattamento ai ripetuti cambiamenti della temperatura ambientale. Il ruolo della ghiandola tiroidea nell’adattamento umano al freddo non è stato chiaramente chiarito. Negli animali, sotto l'azione del freddo, si sviluppa un aumento della secrezione di tiroxina per diverse settimane, mentre la massa della ghiandola aumenta del 20-40%. Un aumento della secrezione di tiroxina porta all'attivazione del metabolismo cellulare. Una persona è raramente soggetta a tale raffreddamento. Tuttavia, alcuni studi hanno dimostrato che i soldati in servizio a lungo nelle regioni artiche, così come gli eschimesi, presentano un aumento del metabolismo basale. Forse l'effetto stimolante del freddo sulla ghiandola tiroidea è uno dei motivi della maggiore incidenza del gozzo tiroideo tossico nei residenti delle regioni fredde.

La regolazione del trasferimento di calore è associata all'attività dei neuroni simpatici noradrenergici, la cui eccitazione può portare ad una diminuzione del lume dei vasi sanguigni nella pelle, e dei neuroni simpatici colinergici, che eccitano le ghiandole sudoripare. L'espansione dei vasi sanguigni della pelle in condizioni di caldo può essere facilitata dal rilascio di bradichinina dalle ghiandole sudoripare. Esistono dati sulla partecipazione delle chinine alla formazione della vasodilatazione fredda.

Con uno stress mentale significativo, il restringimento dei vasi sanguigni della pelle delle mani e dei piedi può essere accompagnato dal rilascio di sudore in queste aree. Un tale fenomeno, paradossale dal punto di vista della termoregolazione, può essere chiamato sudorazione emotiva; non è adattivo ed è dovuto ad un'eccessiva attivazione del sistema nervoso simpatico.

Quando la temperatura corporea media si discosta di poco, cambia solo il trasferimento di calore a causa delle reazioni vascolari della membrana. Se le deviazioni di temperatura persistono, si sviluppano reazioni adattative comportamentali e la sudorazione aumenta anche a temperature esterne elevate. A bassa temperatura dell'ambiente esterno appare un'ulteriore reazione muscolare: prima il tono aumenta e con una diminuzione della temperatura interna appare il tremore.

Il parametro controllato nel sistema è la temperatura dell'ambiente interno del corpo. Per un certo stato stabile di un sistema funzionale, la temperatura controllata è la temperatura totale del "nucleo" del corpo, alla quale non vengono attivati ​​né i meccanismi di rilascio del calore in eccesso né i meccanismi che proteggono il corpo dal freddo.

Con la tendenza a ridurre la temperatura del "nucleo" del corpo (la temperatura del sangue circolante), si verifica l'attivazione dei termorecettori ipotalamici freddi. Oltre ai neuroni termosensibili ipotalamici (termosensori del freddo), vengono attivati ​​i termorecettori vascolari e d'organo del freddo. La loro pulsazione provoca un'ulteriore attivazione dell'apparato neuronale del centro ipotalamico della termoregolazione chimica. In conseguenza dell'incremento dell'attività di questo centro, viene potenziato il lavoro degli apparati periferici di termoregolazione chimica, gli apparati per la produzione di calore nel corpo. In questa situazione diminuisce l'attività neurofisiologica del centro di termoregolazione fisica, così come gli apparati periferici di trasferimento del calore. Pertanto, la tendenza a ridurre la temperatura dell'ambiente interno del corpo viene bloccata.

Con un aumento della temperatura dell'ambiente interno del corpo si svolgono processi del piano opposto: vengono attivati ​​i termorecettori termici ipotalamici, i recettori termici dei vasi sanguigni e gli organi interni. Allo stesso tempo vengono attivati ​​i meccanismi centrali e periferici della termoregolazione fisica. Il processo di "scarica" ​​del calore viene intensificato, la produzione di calore nel corpo viene inibita.

Meccanismi simili di termoregolazione sono innescati dagli effetti della temperatura. sui termocettori cutanei, rispondere ai cambiamenti della temperatura dell'ambiente esterno del corpo. Sotto l'azione della bassa temperatura sui termorecettori della pelle dovuta ad impulsi afferenti, si eccita il centro che controlla la produzione del calore, il centro della termoregolazione chimica. Ciò porta all'attivazione dei meccanismi periferici di produzione del calore nell'organismo, i meccanismi di “scarica” del calore vengono inibiti. Con un aumento della temperatura ambiente, si verifica l'eccitazione dei recettori termici, aumenta il lavoro dell'apparato per "ripristinare" il calore e viene inibita la produzione di calore nel corpo. La presenza di termocettori cutanei consente al sistema funzionale di organizzare più finemente il processo di stabilizzazione della costante regolabile al livello ottimale.

Ipertermia- un aumento della temperatura corporea interna superiore a 37°C. Si verifica a causa dell'azione prolungata di una temperatura ambiente elevata, di un trasferimento di calore relativamente insufficiente dal corpo e di una produzione di calore in eccesso.

Sebbene una persona possa sopportare una temperatura corporea di 43°C per brevi periodi di tempo, il limite di sopravvivenza per un periodo di tempo più lungo è di 42°C. Tuttavia, già a una temperatura di 40-41 ° C, si sviluppa un grave danno cerebrale: gonfiore del tessuto cerebrale, morte dei neuroni.

Ipotermia- diminuzione della temperatura corporea interna a 35°C o più. Può essere il risultato di una permanenza prolungata dell'organismo in un ambiente a bassa temperatura. Nella fase iniziale di raffreddamento del corpo, i processi di termoregolazione vengono attivati ​​in modo significativo, ma se continua, la temperatura corporea inizia a diminuire; quando raggiunge i 31 ° C, si verifica la perdita di coscienza e, a una temperatura di 24-28 ° C, di solito si verifica la morte.

Il concetto di temperatura corporea

La temperatura del corpo umano viene mantenuta a un livello relativamente costante, nonostante le fluttuazioni della temperatura dell'ambiente esterno. Questa temperatura corporea costante si chiama isoterma.

A causa della capacità di isotermia, nel corpo viene mantenuta una velocità costantemente elevata di tutte le reazioni chimiche e, di conseguenza, è possibile un'elevata intensità di tutti i processi vitali, nonostante le fluttuazioni della temperatura ambiente.

La formazione di calore nel corpo è dovuta alla continua ossidazione delle sostanze organiche. L'ossidazione si verifica in tutti gli organi e tessuti, ma non in modo altrettanto intenso.

Negli organi che svolgono un lavoro intenso (muscoli, fegato, reni, ecc.), viene generato più calore rispetto agli organi meno attivi (cartilagine, ossa, ecc.).

Contemporaneamente alla formazione del calore avviene anche il suo ritorno all'ambiente esterno, altrimenti si avrebbe un surriscaldamento del corpo. Il grado di perdita di calore da parte di organi e tessuti dipende in gran parte dalla loro posizione. Gli organi situati superficialmente (pelle, muscoli) emanano più calore e si raffreddano più fortemente degli organi interni.

Ne consegue che la temperatura delle diverse parti del corpo non è la stessa e dipende da:

1. intensità del metabolismo nel corpo,

2. posizione del corpo.

Da ciò ne consegue che il concetto di "temperatura corporea" è condizionale, poiché è diversa nelle diverse parti del corpo.

Ad esempio, la temperatura del fegato è 37,8 - 38 0; la temperatura della pelle è molto più bassa: a) collo - 34 0, b) testa 33,5 0, c) pelle delle dita - 28,5 0, d) naso - 24,4 0.

Le aree della pelle coperte da vestiti hanno una temperatura abbastanza costante di 33,2 - 33,5 0 . La temperatura delle zone esposte della pelle varia di diversi gradi a seconda della temperatura dell'ambiente esterno.

La temperatura corporea di una persona viene solitamente giudicata in base alla misurazione sotto l'ascella. Qui la temperatura in una persona sana è 36,5 - 36,9 0. Durante il giorno, la temperatura corporea non rimane costante, ma oscilla tra 0,5 e 0,7 0. La temperatura corporea massima si osserva alle 16-18, la minima alle 3-4 del mattino. Queste fluttuazioni della temperatura corporea dipendono dallo stile di vita: il riposo e il sonno abbassano la temperatura, l'attività muscolare la alza.

La costanza della temperatura corporea in una persona può essere mantenuta solo a condizione di uguaglianza nella produzione di calore e nel trasferimento di calore dell'intero organismo. Ciò si ottiene con l'aiuto. Meccanismi di termoregolazione che regolano l'intensità della generazione di calore nel corpo e il grado del suo ritorno all'ambiente esterno, che dipende in gran parte dalla temperatura ambiente. Il corpo, a seconda della temperatura dell'ambiente, del lavoro, ecc., può modificare sia l'intensità del metabolismo che il rilascio di calore da parte del corpo.

Meccanismi di termoregolazione

Termogegolazione chimica

Si tratta della regolazione della generazione di calore nel corpo ed è strettamente correlato ai cambiamenti nell'intensità del metabolismo nel corpo.

All’aumentare della temperatura ambiente, il metabolismo, e quindi la generazione di calore, diminuisce.

Con una diminuzione della temperatura ambiente, il metabolismo e, di conseguenza, la produzione di calore aumentano. La generazione di calore più intensa avviene durante la contrazione dei muscoli scheletrici (durante il lavoro fisico pesante, la generazione di calore aumenta di 20-30 volte). Nell'aumentare la produzione di calore è importante il brivido da freddo, che si manifesta di riflesso sotto l'azione del freddo e consiste in piccole contrazioni casuali e involontarie dei muscoli scheletrici. Grazie ad esso, la formazione di calore può aumentare di 2-4 volte.

Termoregolazione fisica

Consiste nella regolazione del trasferimento di calore dal corpo all'ambiente esterno, che dipende anche dalla temperatura dell'ambiente esterno. Con un aumento della temperatura dell'ambiente esterno aumenta il rilascio di calore da parte del corpo, con una diminuzione della temperatura dell'ambiente esterno diminuisce.

Modi di rilascio del calore.

Convezioneè il trasferimento di calore dalla pelle all'aria circostante. In questo caso lo strato d'aria riscaldato dalla pelle si solleva e viene sostituito da aria più fredda.

Conduzione di calore- trasferimento di calore dalla pelle agli oggetti ad essa adiacenti (terra, acqua, sedia, ecc.)

Radiazione di calore- rilascio di calore da parte del corpo per irraggiamento di raggi infrarossi termici.

La gravità delle suddette modalità di trasferimento del calore dipende in gran parte dalla temperatura ambiente. Con una diminuzione della temperatura ambiente, l'afflusso di sangue alla pelle diminuisce, mentre diventa pallido e il trasferimento di calore diminuisce. Quando la temperatura ambiente aumenta, aumenta l'afflusso di sangue alla pelle, che diventa rosa e aumenta il trasferimento di calore.

Evaporazione dell'acqua dalla superficie della pelle. A temperature ambiente elevate, la traspirazione aumenta e viceversa.

Evaporazione dell'acqua dalla superficie dei polmoni durante la respirazione. Al freddo, il riflesso respiratorio diventa meno frequente e, a temperature ambiente elevate, la respirazione accelera (dispnea termica).

Quando 1 grammo di acqua evapora, il corpo perde 2,4 kJ.

Il trasferimento di calore dal corpo è influenzato da:

movimento dell'aria ambiente

l'area superficiale della pelle da cui viene rilasciato il calore.

conduttività termica dell'ambiente (aria, acqua),

umidità dell'aria,

la natura dei vestiti.

Regolazione dello scambio termico

Il mantenimento di una temperatura corporea stabile si riduce al bilanciamento di due processi diretti in modo opposto: generazione di calore e trasferimento di calore. Ciò è ottenuto grazie alla presenza di meccanismi per la regolazione del trasferimento di calore.

Lo scambio termico è regolato da vie nervose e umorali.

regolazione nervosa.

Il corpo è dotato di termorecettori (freddo, caldo). Si trovano nella pelle, nella mucosa della lingua, nello stomaco, nella trachea, nei bronchi, nelle pareti dei vasi sanguigni, ecc. I termorecettori percepiscono le fluttuazioni della temperatura dei tessuti in cui si trovano e trasmettono informazioni sull'entità delle variazioni di temperatura ai centri di termoregolazione.

Il centro più alto della termoregolazione è situato nel diencefalo dell'ipotalamo. Nell'ipotalamo anteriore c'è un centro che regola il trasferimento di calore, mentre nell'ipotalamo posteriore c'è un centro che regola la generazione di calore. Le informazioni provenienti dai termorecettori modificano la loro attività e di riflesso si verifica un cambiamento nell'attività degli organi che influenzano la generazione e il trasferimento di calore.

L'irritazione del centro che regola il trasferimento del calore provoca vasodilatazione della pelle, aumento della sudorazione e aumento della respirazione. Tutto ciò migliora il trasferimento di calore e previene l'aumento della temperatura corporea.

L'irritazione del centro che regola la generazione del calore aumenta il metabolismo e provoca brividi di freddo. Tutto ciò aumenta la produzione di calore, che impedisce l'abbassamento della temperatura corporea.

Oltre ai centri dell'ipotalamo, altri centri nervosi partecipano alla regolazione dello scambio termico: vasomotore (costrizione e dilatazione dei vasi sanguigni), respiratorio (respirazione aumentata o rallentata), centri del midollo spinale (tremore, sudorazione).

Il centro di termoregolazione è influenzato non solo dalle informazioni provenienti dai termorecettori, ma anche da un cambiamento nella temperatura del sangue che circonda il centro di termoregolazione, che porta ad un cambiamento nella sua attività.

Anche la corteccia degli emisferi cerebrali influenza il centro della termoregolazione. La prova di ciò è un aumento della temperatura corporea in uno stato di forte eccitazione, con violente manifestazioni di gioia, piacere ed esperienze.

Regolazione umorale

Anche le ghiandole endocrine, principalmente la tiroide e le ghiandole surrenali, partecipano alla regolazione della temperatura corporea.

Quando il corpo si raffredda, aumenta la quantità di ormoni tiroidei nel sangue, che stimolano i processi metabolici, che portano ad un aumento della formazione di calore nel corpo.

L'adrenalina migliora i processi ossidativi nei tessuti, in particolare nei muscoli, aumentando la generazione di calore. Inoltre restringe i vasi sanguigni della pelle, riducendo così il trasferimento di calore.

La termoregolazione è un meccanismo che consente agli organismi viventi di mantenere un ambiente interno costante. La maggior parte dei processi nel corpo umano dipendono dalla temperatura: metabolismo, sintesi proteica e ormonale, digestione. Inoltre, il surriscaldamento o l'ipotermia possono portare a malattie gravi e persino alla morte.

Intervallo di temperatura

La termoregolazione è estremamente importante per la normale vita umana. per le persone sane rientra in un intervallo ristretto compreso tra 36,0 e 37,0 gradi Celsius. Una forte diminuzione o aumento di questi valori porta solitamente alla morte.

Nel caldo, una persona suda intensamente. La perdita di liquidi in questo modo porta alla disidratazione, a volte piuttosto grave. Insieme al sudore, vitamine e minerali lasciano il corpo. A causa della disidratazione, il sangue diventa più denso, il metabolismo è disturbato. La normale perdita di acqua durante la sudorazione ammonta al 3% del peso corporeo totale. Se questo valore supera la barriera del 6%, le funzioni cognitive ne risentono. Il venti per cento è sufficiente per un esito fatale. Inoltre c’è un altro pericolo. Durante una lunga permanenza al sole, il corpo accumula più calore di quello che cede all'ambiente e, secondo la legge dell'equilibrio termodinamico, il corpo umano si riscalda gradualmente alla temperatura dell'aria, cioè fino a 39-41 gradi Celsius . Ciò comporta colpo di calore e perdita di coscienza. Anche il sistema cardiovascolare funziona per usura: il polso accelera, la pressione aumenta, il sangue scorre con difficoltà nei vasi.

L'ipotermia non è meno pericolosa per l'uomo. Con il freddo, i vasi sanguigni del corpo si restringono, causando ischemia dei tessuti. E se l'esposizione al freddo è prolungata, è possibile la morte della pelle o delle aree muscolari. Influenzano anche il metabolismo, che avviene molte volte più velocemente, poiché il corpo ha bisogno di energia per riscaldarsi.

Nucleo e guscio

Convenzionalmente l’intero corpo umano può essere suddiviso in due livelli: il nucleo e il guscio. Il nucleo (per lo più organi interni) ha una temperatura costante di circa trentasette gradi. Ciò si ottiene mediante un equilibrio tra produzione di calore e trasferimento di calore. La calotta costituisce una barriera tra l'ambiente e il nucleo spessa 2,5 cm.La termoregolazione è la capacità della calotta di mantenere una temperatura interna costante.

La pelle di una persona sana in diverse aree può riscaldarsi da 24 a 36,6 gradi. Il posto più freddo è la punta delle dita, mentre il posto più caldo è l'ascella. Le fluttuazioni della temperatura corporea durante il giorno raggiungono un grado: il più basso - al mattino presto e il più alto - alle sei di sera.

Generazione e trasferimento di calore

Cos'è la termoregolazione e come viene mantenuta nel corpo umano? A questa domanda non è così facile rispondere come sembra a prima vista. Nel nostro corpo viene generato continuamente calore, che viene speso in gran parte per riscaldare l'ambiente esterno. Questo processo è chiamato trasferimento di calore. È regolato con l'aiuto del sistema nervoso, il metabolismo, l'attività cardiaca, la contrazione muscolare, ecc. dipendono dai suoi risultati.

Normalmente, la produzione di calore è uguale al trasferimento di calore, cioè si osserva l'isotermia. Le ragioni della termoregolazione sono semplici: aiuta a mantenere intatta la temperatura interna e garantisce una certa indipendenza del corpo dalle condizioni esterne. In un'ora genera in una persona abbastanza calore da far bollire un litro d'acqua. E se non fosse per il trasferimento di calore, tre giorni dopo la nascita saremmo tutti letteralmente cotti dall’interno. Pertanto, i processi che aiutano le persone a liberarsi del calore in eccesso sono estremamente importanti.

indurimento

Termoregolazione e indurimento vanno di pari passo. Il corpo si adatta agli effetti di temperature sempre più basse o più alte, si formano nuovi meccanismi per mantenere una temperatura interna costante.

A casa, esistono molti dei metodi di indurimento più comuni. Ad esempio, strofinando con acqua fredda. La prima volta l'acqua dovrebbe essere a 30 gradi, poi 28, 26 e così via fino a raggiungere i 15 gradi Celsius. Quando il corpo si abitua al freddo, puoi passare dai massaggi alle lavande o alle docce. Anche i bagni all'aria e al sole sono stati riconosciuti come efficaci. Inizialmente, la durata delle sessioni non deve superare i 15 minuti, ma col tempo è possibile aumentare il tempo fino a 60. Tuttavia, vale la pena ricordare che l'insolazione prolungata può portare a problemi alla pelle e al cancro.

termorecettori

La pelle gioca un ruolo fondamentale nella termoregolazione del corpo. Essendo l'organo più grande del corpo umano, svolge molte funzioni, tra cui i termorecettori (freddo e caldo). Si sa che ce ne sono circa dieci volte più freddi, quindi siamo molto più sensibili alle basse temperature. Il più grande accumulo di recettori si trova sul viso, sul collo e, soprattutto, sulla punta delle dita. Tuttavia, la loro sensibilità è inversamente proporzionale all’importo. Nonostante ci siano più recettori del calore, sono quasi due volte più sensibili di quelli del freddo.

Tipi di termoregolazione

La termoregolazione è un insieme di processi volti a mantenere una temperatura corporea costante attraverso lo scambio di calore. Il meccanismo di funzionamento di questo sistema può essere descritto utilizzando il principio del "feedback". Cioè, prima cambia la temperatura ambientale, i recettori della pelle reagiscono e trasmettono un segnale al cervello. E da lì arriva la regolazione della produzione di calore e del suo ritorno.

Tutti i processi di termoregolazione possono essere suddivisi in due tipologie:

fisico;

Chimico.

La termoregolazione fisica, a sua volta, si divide in evaporazione, irraggiamento, conduzione del calore e convezione. Includono la termogenesi contrattile e non contrattile.

Termoregolazione fisica

La termoregolazione fisica è un insieme di processi che assicurano la rimozione del calore dal corpo. Per questo, la natura offre diversi modi:

Conduzione;

Convezione;

Radiazione;

Evaporazione.

Inoltre, il corpo può regolare l’intensità della circolazione sanguigna e il grado di vasodilatazione della pelle, che influisce anche sulla perdita di calore. Un altro meccanismo per il trasferimento di calore è la sudorazione. È più efficace in caso di clima caldo o di aumento artificiale della temperatura ambiente.

A riposo, a una temperatura confortevole di 20 gradi Celsius, una persona perde circa il sessanta per cento del calore per irraggiamento, ne evapora solo il venti e il resto è dovuto alla conduzione e convezione. In una sola ora perdiamo circa cento chilocalorie o quattrocentodiciannove joule.

Evaporazione e radiazione

L'evaporazione è il rilascio di energia nello spazio circostante dovuto alla perdita di umidità attraverso la pelle o le mucose. Altrimenti, questo processo si chiama sudorazione. Essendo a una temperatura confortevole (circa venti gradi Celsius), una persona perde circa 36 grammi di liquidi ogni ora. Con un aumento della temperatura o un lavoro intenso, questa cifra a volte aumenta fino a due litri all'ora.

La convezione è un modo dinamico di perdere calore, che viene effettuato spostando particelle di acqua o aria, ad esempio tali flussi sono creati dal vento o da un ventilatore. In poche parole, il corpo, rilasciando calore, riscalda l'aria vicino alla pelle. Diventa più leggero del freddo, sale più in alto e una nuova porzione prende il suo posto. Quando ci troviamo nel vento o ci muoviamo velocemente, anche l'aria intorno a noi si muove più velocemente, quindi il calore non indugia a lungo vicino alla pelle.

Termoregolazione chimica

Termoregolazione e metabolismo sono concetti strettamente correlati. Il metodo chimico si basa semplicemente sul cambiamento dell'intensità del processo di ossidazione e della vibrazione muscolare. L'energia per il riscaldamento del corpo è ottenuta dall'idrolisi dell'ATP (adenosina trifosfato). È necessario per la trasformazione di composti complessi in composti più semplici. Il calore che si sprigiona in questo caso viene dissipato nello spazio circostante. Questa è la termogenesi senza brividi.

A seconda della temperatura ambiente, il metabolismo può accelerare o rallentare per mantenere costante il nucleo. Una persona si sente più a suo agio a 18-20 gradi Celsius. Ma questo è per l'aria. L'acqua conduce il calore più fortemente, quindi la temperatura dovrebbe essere più alta. I muscoli producono più calore durante la glicolisi aerobica. Pertanto, quando abbiamo freddo, il corpo comincia a tremare per aumentare la produzione di calore. Questa condizione è chiamata termogenesi contrattile.

Gestione della termoregolazione

La termoregolazione del cervello avviene allo stesso modo del resto del corpo, con la differenza che è qui che si trova il centro che controlla l'intero processo. L'ipotalamo è il centro della termoregolazione, che coordina la velocità dei processi metabolici, la contrazione muscolare e il tono vascolare della pelle.

Le cellule nervose sensibili in questa parte del cervello possono distinguere fluttuazioni fino a centesimi e millesimi di grado. Analizzano le informazioni in arrivo e, secondo il principio del feedback, regolano la temperatura interna, impostandola in base alle circostanze esterne.

L'ipotalamo controlla la tiroide e le ghiandole surrenali. Il primo influenza il tasso metabolico e il secondo il tono vascolare e i processi ossidativi nei muscoli. Usa i neurotrasmettitori e regola lo stato del corpo in base alle circostanze.

TERMOREGOLAZIONE - un insieme di processi fisiologici nel corpo umano e negli animali a sangue caldo volti a mantenere una temperatura corporea costante.

Nel corpo, il calore viene generato nel processo del metabolismo e dell'energia. Il trasferimento del calore avviene per conduzione, irraggiamento ed evaporazione e avviene attraverso la pelle. Esistono termoregolazioni chimiche e fisiche.

TERMOREGOLAZIONE CHIMICA

La termoregolazione chimica è importante per mantenere costante la temperatura corporea sia in condizioni normali che al variare della temperatura ambiente. Nell'uomo si nota un aumento della generazione di calore dovuto ad un aumento dell'intensità del metabolismo, in particolare, quando la temperatura ambiente diventa inferiore alla temperatura ottimale, o zona di comfort. Per una persona che indossa normali abiti leggeri, questa zona è compresa tra 18 e 20 ° C e per una persona nuda è 28 ° C.

La generazione di calore più intensa nel corpo avviene nei muscoli. Anche se una persona giace immobile, ma con i muscoli tesi, l'intensità dei processi ossidativi e allo stesso tempo la generazione di calore aumentano del 10%. Una piccola attività fisica porta ad un aumento della generazione di calore del 50-80% e un lavoro muscolare pesante del 400-500%.

In condizioni di freddo, la generazione di calore nei muscoli aumenta, anche se la persona è ferma. Ciò è dovuto al fatto che il raffreddamento della superficie corporea, agendo sui recettori che percepiscono l'irritazione del freddo, eccita di riflesso contrazioni muscolari involontarie caotiche, manifestate sotto forma di tremore (brividi). Allo stesso tempo, i processi metabolici del corpo vengono notevolmente migliorati, aumenta il consumo di ossigeno e carboidrati da parte del tessuto muscolare, il che comporta un aumento della generazione di calore. Anche il fegato e i reni svolgono un ruolo significativo nella termoregolazione chimica. La temperatura del sangue della vena epatica è superiore alla temperatura del sangue dell'arteria epatica, il che indica un'intensa generazione di calore in questo organo. Quando il corpo si raffredda, aumenta la produzione di calore nel fegato.

Il rilascio di energia nel corpo avviene a causa della decomposizione ossidativa di proteine, grassi e carboidrati, quindi tutti i meccanismi che regolano i processi ossidativi regolano anche la generazione di calore.

TERMOREGOLAZIONE FISICA

La termoregolazione fisica viene effettuata modificando il rilascio di calore da parte del corpo. Acquisisce particolare importanza nel mantenere una temperatura corporea costante durante la permanenza del corpo in condizioni di temperatura ambiente elevata.

Il trasferimento di calore viene effettuato da RADIAZIONE CALORE(trasferimento di calore radiativo), o CONVEZIONE, cioè movimento e movimento dell'aria riscaldata dal calore, CONDUZIONE DI CALORE, cioè il trasferimento di calore alle sostanze a diretto contatto con la superficie del corpo e l'evaporazione dell'acqua dalla superficie della pelle e dei polmoni.

Nell'uomo, in condizioni normali, la perdita di calore per conduzione termica ha poca importanza, poiché l'aria e gli indumenti sono cattivi conduttori di calore. L'irraggiamento del calore, l'evaporazione e la convezione procedono con intensità diversa a seconda della temperatura ambiente. Quando la temperatura ambiente sale a 35°C, la trasmissione del calore per irraggiamento e convezione diventa impossibile e la temperatura corporea viene mantenuta a un livello costante esclusivamente grazie all'evaporazione dell'acqua dalla superficie della pelle e dagli alveoli polmonari.

La natura del trasferimento di calore da parte del corpo varia a seconda dell'intensità del metabolismo. Con l'aumento della generazione di calore dovuta al lavoro muscolare, aumenta il valore del trasferimento di calore, effettuato con l'aiuto dell'evaporazione dell'acqua. L'abbigliamento riduce il trasferimento di calore. La perdita di calore è impedita dallo strato di aria ferma che si trova tra gli indumenti e la pelle, poiché l'aria è un cattivo conduttore di calore. Al contrario, un corpo nudo perde calore, poiché l'aria sulla sua superficie viene costantemente sostituita.

Lo strato della base sottocutanea (tessuto adiposo) impedisce in larga misura il trasferimento di calore a causa della bassa conduttività termica del grasso.

La temperatura della pelle, e quindi l'intensità dell'irradiazione e della conduzione del calore, può cambiare a causa della ridistribuzione del sangue nei vasi e con una variazione del volume del sangue circolante.

Con il freddo i vasi sanguigni della pelle si restringono: più sangue entra nei vasi della cavità addominale e quindi il trasferimento di calore è limitato. Gli strati superficiali della pelle, ricevendo meno sangue caldo, irradiano meno calore: il trasferimento di calore diminuisce.

La ridistribuzione del sangue che avviene con il freddo - una diminuzione della quantità di sangue che circola attraverso i vasi superficiali e un aumento della quantità di sangue che passa attraverso i vasi degli organi interni, contribuisce alla conservazione del calore negli organi interni .

Quando la temperatura ambiente aumenta, i vasi della pelle si espandono, aumenta la quantità di sangue che circola in essi. Il volume del sangue circolante in tutto il corpo aumenta anche a causa del trasferimento di acqua dai tessuti ai vasi e anche perché la milza e altri depositi di sangue rilasciano ulteriore sangue nella circolazione generale. L’aumento della quantità di sangue che circola attraverso i vasi superficiali del corpo favorisce il trasferimento di calore attraverso l’irraggiamento e la convezione.

Per mantenere una temperatura corporea costante ad una temperatura ambiente elevata, è di primaria importanza l'evaporazione del sudore dalla superficie della pelle.

ESSENZA DELLA DIGESTIONE.

La DIGESTIONE è un complesso processo fisiologico e biochimico durante il quale il cibo assunto nel tratto digestivo subisce cambiamenti fisici e chimici. Di conseguenza, le componenti alimentari devono conservare il loro valore plastico ed energetico; acquisire proprietà grazie alle quali possono essere assorbiti dall'organismo e inclusi nel suo normale metabolismo; perdere la specificità della specie.

I cambiamenti fisici nel cibo consistono nella sua frantumazione, gonfiore, dissoluzione, chimica - nella degradazione sequenziale dei nutrienti a seguito dell'azione su di essi dei componenti dei succhi digestivi secreti nella cavità del tratto digestivo dalle sue ghiandole. Il ruolo più importante in questo appartiene agli enzimi delle secrezioni delle ghiandole digestive e dell'intestino tenue.

TIPI DI DIGESTIONE

A SECONDA DELL'ORIGINE DEGLI ENZIMI IDROLITICI Esistono tre tipi di digestione: intrinseca, simbiotica e autolitica.

POSSEDERE la digestione viene effettuata da enzimi sintetizzati da questo macroorganismo, dalle sue ghiandole, cellule epiteliali - enzimi della saliva, succhi gastrici e pancreatici, epitelio dell'intestino tenue.

SIMBIONTE digestione - idrolisi dei nutrienti dovuta agli enzimi sintetizzati dai simbionti del macroorganismo - batteri e protozoi del tratto digestivo. La digestione simbiotica nell'uomo avviene nell'intestino crasso.

AUTOLITICO La digestione viene effettuata grazie alle idrolasi esogene, che vengono introdotte nel corpo come parte dell'assunzione di cibo. Il ruolo di questa digestione è essenziale in caso di digestione propria non sufficientemente sviluppata.

A SECONDA DELLA LOCALIZZAZIONE DEL PROCESSO DI IDROLISI DEI NUTRIENTI La digestione si divide in intra ed extracellulare.

INTRACELLULARE la digestione consiste nel fatto che le sostanze trasportate nella cellula mediante fagocitosi e pinocitosi (endocitosi) vengono idrolizzate da enzimi cellulari (lisosomiali) nel citosol o nel vacuolo digestivo.

EXTRACELLULARE la digestione è divisa in A DISTANZA E CONTATTO, PARETE, O MEMBRANA. A DISTANZA la digestione avviene in un ambiente lontano dal sito di produzione dell'idrolasi. Ecco come viene effettuato l'effetto sui nutrienti nella cavità del tratto digestivo degli enzimi della saliva, del succo gastrico e del succo pancreatico. P ALZATA, CONTATTO O MEMBRANA, avviene nell'intestino tenue. L'idrolisi avviene con l'aiuto di enzimi "incorporati" nelle membrane dei microvilli.

Di conseguenza, la digestione parietale nel suo senso più ampio avviene nello strato di muco con la partecipazione di un gran numero di enzimi intestinali e pancreatici.

Attualmente, il processo di digestione è considerato in tre fasi: DIGESTIONE DELLE CAVITÀ - DIGESTIONE DELLE PARTILE - ASSORBIMENTO. La digestione cavitaria consiste nell'idrolisi iniziale dei polimeri allo stadio di oligomeri, la digestione parietale prevede un'ulteriore depolimerizzazione enzimatica degli oligomeri principalmente allo stadio di monomeri, che vengono poi assorbiti.

PRINCIPIO DI ORGANIZZAZIONE DIGERENTE

1) organo: digestione nel cavo orale - digestione gastrica - digestione intestinale;

2) fisico e chimico: schiacciare, idratare, gonfiare, sciogliere il cibo; denaturazione delle proteine; idrolisi dei polimeri allo stadio di vari oligomeri, quindi monomeri; il loro trasporto dal tubo digerente al sangue e alla linfa;

3) cavità e digestione parietale dalla parte centrale del bolo alimentare nello stomaco alla sua mucosa; dalla sommità del villo intestinale alla sua base; dall'idrolisi cavitaria dei nutrienti nell'intestino tenue alla sua continuazione nella zona del muco della mucosa, poi nella zona del glicocalice e infine sulle membrane degli enterociti;

4) idrolisi sulle membrane apicali degli enterociti e trasporto dei monomeri risultanti nell'enterocita e da questo nel tessuto interstiziale e quindi nel sangue e nella linfa;

La corretta sequenza di lavoro degli elementi del trasportatore digestivo nel tempo e nello spazio è fornita da processi regolatori di vari livelli.