Файл: Учебник для высших учебных заведений физической культуры Издание 2е, исправленное и дополненное.docx

14.2. МЕХАНИЗМЫ ТЕПЛООБРАЗОВАНИЯ

Образование тепла в организме происходит главным образом в результате химических реакций обмена веществ. При окислении пи­щевых компонентов и других реакций тканевого метаболизма обра­зуется тепло. Величина теплообразования находится в тесной связи с уровнем метаболической активности организма. Поэтому теплопро­дукцию называют также химической терморегуляцией.

Химическая терморегуляция имеет особо важное значение для поддержания постоянства температуры тела в условиях охлаждения. При понижении температуры окружающей среды происходит уве­личение интенсивности обмена веществ и, следовательно, теплооб­разования. У человека усиление теплообразования отмечается в том случае, когда температура окружающей среды становится ниже

157

оптимальной температуры млн зоны комфорта. В обычной легкой одежде эта зона находится в пределах 18-20°, а для обнаженного чело­века—28°С.

Суммарное теплообразование в организме происходит входе хи­мических реакций обмена веществ (окисление, гликолиз), что со­ставляет так называемое первичное тепло и при расходовании энергии макроэргическихсоединений (АТФ) на выполнение работы (вторичное тепло). В виде первичного тепла в тканях рассеивается 60-70% энергии. Остальные 30-40% после расщепле­ния АТФ обеспечивают работу мышц, различные процессы синте­за, секреции и др. Но и при этом та или иная часть энергии перехо­дит затем в тепло. Таким образом, и вторичное тепло образуется вследствие экзотермических химических реакций, а при сокраще­нии мышечных волокон — в результате их трения. В конечном итоге переходит в тепло или вся энергия, или подавляющая ее часть.

Наиболее интенсивное теплообразование в организме происходит в мышцах при их сокращении Относительно небольшая двигательная акти вность ведет кувеличению теплообразования в 2 раза, а тяжелая работа — в 4-5 раз и более. Однако в этих условиях существенно воз­растают потери тепла с поверхности тела.

При продолжительном охлаждении организма возникают непро­извольные периодические сокращения скелетной мускулатуры (холо­довая дрожь). При этом почти вся метаболическая энергия в мышце освобождается в виде тепла. Активация в условиях холода симпати­ческой нервной системы стимулирует липолиз в жировой ткани. В кровоток выделяются и в последующем окисляются с образованием большого количества тепла свободные жирные кислоты. Наконец, повышение теплопродукции связано с усилением функций надпочеч­ников и щитовидной железы. Гормоны этих желез, усиливая обмен веществ, вызывает повышенное теплообразование. Следует также иметь в виду, что все

---

физиологические механизмы, которые регули­руют окислительные процессы, влияют в то же время и на уровень теплообразования.

14.3. МЕХАНИЗМЫ ТЕПЛООТДАЧИ

Отдача тепла организмом (физическая терморегуляция) осуще­ствляется путем излучения, проведения и испарения. И з л у ч е н и е м теряется примерно 50-55% тепла в окружающую среду путем лучеиспускания за счет инфракрасной части спектра. Количество тепла, рассеиваемого организмом в окружающую среду с излучени­ем, пропорционально площади поверхности частей тела, которые со­прикасаются с воздухом, и разности средних значений температур

158

кожи и окружающей среды. Отдача тепла излучением прекращается, если выравнивается температура поверхности кожи и окружающей среды.

Теплопроведение может происходить путем кондукции и конвекции. Кондукцией тепло теряется при непосредственном контакте участков тела человека с другими физическими средами. При этом количество теряемого тепла пропорционально разнице средних температур контактирующих поверхностей и времени теп­лового контакта. Конвекция —способтеплоотдачи организма, осуществляемый путем переноса тепла движущимися частицами воздуха. Конвекцией тепло рассеивается при обтекании поверхности тела потоком воздуха с более низкой температурой, чем температура кожи. Движение воздушных потоков (ветер, вентиляция) увеличи­вают количество отдаваемого тепла. Путем теплопроведения орга­низм теряет 15-20% тепла, при этом конвекция представляет более мощный механизм теплоотдачи, чем кондукция.

Теплоотдача путем испарения — это способ рассеивания организмом тепла (около 30%) в окружающую среду за счет его зат­раты на испарение пота или влаги с поверхности кожи и слизистых дыхательных путей. При температуре внешней среды 20° испарение влаги у человека составляет 600-800 г в сутки. При переходе в воздух 1 г воды организм теряет 0.58 ккал тепла. Если внешняя температура превышает среднее значение температуры кожи, то организм не отда­ет во внешнюю среду тепло излучением и проведением, а наоборот, поглощает тепло извне. Испарение жидкости с поверхности тела происходит при влажности воздуха менее 100%.
14.4. РЕГУЛЯЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА

Регуляция теплообмена обеспечивает баланс между количеством продуцируемого в единицу времени тепла и количеством тепла, рас­сеиваемого организмом за то же время в окружающую среду. В ре­зультате температура тела человека поддерживается на относител ьно постоянном уровне.

---

Восприятие и анализ температуры окружающей среды осу ществ-ляется с помощью терморецепторов. Терморецепторы имеются в коже, мышцах, сосудах, во внутренних органах, дыхательных пу­тях, спинном и среднем мозге. Одни из них реагируют на холод (холо-довыерецепторы), которых наповерхности тела человека насчитыва­ется около 250000, другие — на тепло (тепловые рецепторы), их при­мерно 30000. Разветвленная сеть терморецепторов обеспечивает под­робную информацию о температурных сдвигах во внешней и внутренней среде организма, которая поступает в высшие центры теплообмена.

159

Центральный аппарат терморегуляции находится в передней и задней части гипоталамуса, а также в ретикулярной формации сред­него мозга. Центр терморегуляции содержит различные по функци­ям группы нервных клеток. Термочувствительные нейроны пере­днего гипоталамуса поддерживают базальныйуровень («установоч­ную точку») температуры тела в организме человека. Эффекторные нейроны заднего гипоталамуса и среднего мозга управляют процесса­ми теплопродукции и теплоотдачи.

Важная роль в терморегуляции принадлежит высшим отделам ЦНС — коре и ближайшим подкорковым центрам. Эмоциональное возбуждение, изменения в психическом состоянии оказывают суще­ственное влияние на уровень теплообразования и теплоотдачи. От­четливые изменения температуры тела наблюдаются у спортсменов при стартовом возбуждении (предстартовая лихорадка). При дли­тельной мышечной работе температура тела может повышаться до 39-40° и более.

В осуществлении гуморальной регуляции теплообмена участвуют железы внутренней секреции, главным образом щитовидная и над­почечники. Участие щитовидной железы в терморегуляции обуслов­лено тем, что влияние пониженной температуры приводит кусиленному выделению ее гормонов, повышающих обмен веществ, и, сле­довательно, теплообразование. Роль надпочечников связана с выде­лением ими в кровь катехоламинов, которые, усиливая окислительные процессы в тканях, в частности в мышцах, увеличи­вают теплопродукцию и суживают кожные сосуды, уменьшая тепло­отдачу.

15. ВНУТРЕННЯЯ СЕКРЕЦИЯ

ЦНС управляет деятельностью различных органов и систем орга­низма с помощью нервной и гуморальной регуляции. В систему гу­моральной регуляции различных функций организма включены специальные железы, выделяющие свои активные вещества — гор­моны непосредственно вкровь,—так называемые железы внут­ренней секреции.

---

15.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ

Гуморальная регуляция осуществляется двумя способами:

1) сис­темой желез внутренней секреции или эндокринными железами (греч. эндон — внутрь, крино — выделять), продукты которых (гормоны) поступают непосредственно в кровь и действуют дистантно на уда­ленные от них органы и ткани, а также системой эндокринных тканей других органов;

160

2) системой местной саморегуляции, т. е. действи­ем на соседние клетки (в пределах одного органа или ткани) биологи­чески активных веществ (тканевых «гормонов» — гнетами на, серотонина, кининов, простагландинов) и продуктов клеточного метабо­лизма (например, появление при физических нагрузках молочной кислоты в мышцах ведет к расширению в них кровеносных сосудов и увеличениюдоставки кислорода).

К эндокринным железам относят следующие образования, эпифиз (верхний придаток мозга или шишковидная железа), гипофиз (нижний придаток мозга), вилочковая железа (тимус или зобная же­леза), щитовидная (тиреоидная) железа, околощитовидные (паратиреоидные) железы, поджелудочная железа (панкреас), надпочечни­ки, половые железы (гонады). Гормоны выделяются также клетками некоторых органов (почки, сердце, плацента, пищеварительный тракт).

Методами изучения желез внутренней секреции являются тради­ционные методы удаления или разрушения (у человека при заболева­ниях или у животных в эксперименте), введение определенного гор­мона в организм, атакже наблюдения в клинике за больными с пато­логией эндокринной системы. В современных условиях концентра­цию гормонов вжелезах, крови или моче изучаютбиологическими и химическими методами, используют ультразвуковое исследование, применяют радиоиммунологический метод.

Общими свойствами желез внутренней секреции являются:

1. Отсутствие внешних протоков в отличие от желез внешней секреции, имеющихтакие протоки (например, сальных, молочных, слюнных и др.); продуцируемыеэндокринными железами гормоны всасываются непосредственно в кровь, проходящую через железу;

2. Сравнительно небольшие размеры и масса;

3. Действие гормонов на клетки и ткани в весьма малых концент­рациях (например, всего 1 гадреналина может активизировать 100 млн. лягушачьих сердец);

4. Избирате4іьность действия гормонов па определенные ткани и клетки-мишени, имеющие специальные рецепторы на поверхности клеточной мембраны или вплазме, скоторыми связываются гормоны;

---

5. Специфичность вызываемых ими функциональных эффектов;

6. Быстрое разрушение гормонов (например, период полураспада в крови адреналина и норадреналина — около 0.5-2.5 мин, большей части гормонов гипофиза —10-15 мин).

Эндокринные железы должны постоянно вырабатывать гормо­ны, чтобы, несмотря на быстрое разрушение, поддерживать необхо­димую их концентрацию в крови. Сохранение нормального уровня каждого гормона и их соотношений в организме регулируется особы­ми нервными и гуморальными механизмами отрицательной обратной связи:

161

при избытке в крови какого-либо гормона или образуемых под его воздействием веществ секреция этого гормона соответствую­щей железой снижается, а при недостатке — увеличивается. Наруше­ния деятельности эндокринных желез могут проявляться в их чрез­мерной активности — гиперфункции или ослаблении актив­ности— гипофункции, что приводит к снижению работоспо­собности, различным заболеваниям организма и даже смерти.

Гормонами называют особые химические вещества, выделяе­мые специализированными эндокринными клетками и обладающие дистантным действием, с помощью которых осуществляется гумо­ральная регуляция функций различных органов и тканей организма.

По химической структуре выделяют 3 группы гормонов:

1. Стероидные гормоны — половые гормоны и кортикостероидные гормоны надпочечников;

2. Производные аминокислот — гормоны мозгового вещества над­почечников (адреналин, норадреналин), щитовидной железы;

3. Пептидные гормоны—гормоны гипофиза, поджелудочной же­лезы, околощитовидных желез, а также гипоталамические нейропептиды.

Функции гормонов заключаются в изменении обмена веществ в тканях (метаболическое действие), активации генетичес­кого аппарата, регулирующего рост и формообразование различных органов тела, запуске различных функций (например, выделение из печени глюкозы в кровь при работе), модуляции текущей активнос­ти различных органов (например, изменения частоты сердцебиений при эмоциональных состояниях организма).

Механизм влияния гормонов на клеточную активность зависит от их способности связываться с рецепторами клеток-мише­ней. Влияние пептидных гормонов и производных аминокислот осу­ществляется путем их связывания со специфическими рецепторами на поверхности клеточных мембран, что вызывает цепную реакцию биохимических преобразований в клетках. Стероидные гормоны и гормоны щитовидной железы, обладающие способностью прони­кать через клеточную мембрану, образуют в

---