Почечная вазоконстрикция и повышенная температура тела при работе в жарких условиях вызывают усиление проницаемости почечных клубочков, в результате чего в моче может появиться белок (рабочая лротеинурия).

Система кровообращения

У человека, находящегося в состоянии покоя в условиях прямого нагревания тела при высокой температуре воздуха (например, в жаркий день на солнце), усиливается кожный кровоток, увеличивается сердечный выброс за счет повышения ЧСС. Систолический объем при этом практически не изменяется. Общее периферическое сосудистое сопротивление и артериальное (систолическое) давление снижаются. Так, пребывание в финской бане (сауне), где сухой жаркий воздух, вызывает увеличение сердечного выброса примерно на 70% и ЧСС более чем на 60%.

Избыточный сердечный выброс направляется в кожные сосуды для усиления теплоотдачи. Кроме того, кожный кровоток увеличивается за счет дополнительного перераспределения сердечного выброса - уменьшения кровотока через органы брюшной полости и (в меньшей степени) через мышцы. Чревный и почечный кровотоки уменьшаются прямо пропорционально повышению температуры кожи.

Повышенная температура воздуха существенно не влияет на показатели деятельности сердечно-сосудистой системы при выполнении кратковременной работы (продолжительностью до 4-6 мин). Во время максимальной аэробной работы (на уровне МПК) максимальный сердечный выброс, ЧСС и системная АВР-О2 одинаковы в жарких и нейтральных условиях. МПК, в жарких условиях также не уменьшается, но сильно укорачивается предельная продолжительность работы на уровне МПК.

Во время продолжительной работы в жарких условиях сердечно-сосудистая система должна обеспечить одновременно адекватное кровоснабжение работающих мышц для доставки им достаточного количества О2 (метаболический запрос) и усиленный кожный кровоток для повышенной теплоотдачи (терморегуляторный запрос). Эта задача еще более осложняется из-за уменьшения объема циркулирующей крови и повышения ее вязкости.

В жарких условиях ЧСС и сердечный выброс выше, чем при выполнении такой же работы в нейтральных условиях среды (см. рис. 64). Помимо температуры на ЧСС влияет также повышенная влажность воздуха. Увеличение ЧСС обнаруживается с самого начала работы в жарких условиях. Сердечный выброс увеличивается постепеннр в процессе выполнения работы, а систолический объем прогрессивно уменьшается. Увеличение сердечного выброса обеспечивает дополнительный кровоток через кожные сосуды для усиления теплоотдачи.

С увеличением мощности выполняемой работы "тепловой" прирост сердечного выброса уменьшается. При субмаксимальных и околомаксимальных аэробных нагрузках сердечный выброс в жарких условиях среды примерно такой же, что и в нейтральных температурных условиях. Однако, при высокой температуре воздуха происходит заметное снижение систолического объема, которое компенсируется дополнительным повышением ЧСС. Поскольку сердечный выброс не может быть более увеличен, дальнейшее усиление кожного кровотока обеспечивается только за счет перераспределения сердечного выброса. В результате уменьшается кровоток через работающие мышцы, возникает дефицит в их снабжении О2, возрастает анаэробная доля в энергопродукции мышц. Поэтому при одних и тех же субмаксимальных и околомаксимальных аэробных нагрузках концентрация' лактата в крови в жарких условиях выше, чем в нейтральных (см. рис. 64).

Ухудшение кровоснабжения работающих мышц является одной из главных причин снижения работоспособности в жарких условиях. Из сказанного следует, что ухудшение мышечного кровотока является следствием двух основных причин: во-первых, увеличивается доля сердечного выброса, направляемая в кожные сосуды для усиленной теплоотдачи; во-вторых, по мере развития дегидратации уменьшается сердечный выброс в результате уменьшения систолического объема, вызванного падением венозного возврата из-за снижения общего и центрального объемов циркулирующей крови (см. рис. 64).

Максимально возможная объемная скорость кожного кровотока - 7-8 л/мин. Тем не менее во время работы даже при очень высокой температуре воздуха кожный кровоток вероятно не превышает 3-4 л/мин. Следовательно, даже в этих условиях кожные сосуды несколько сужены (состояние активного сосудистого тонуса). Постепенно по мере продолжения работы кожные сосуды расширяются из-за снижения сосудистого тонуса. В результате еще большее количество крови направляется в кожную сосудистую сеть, а кровоснабжение работающих мышц еще больше ухудшается.

С расширением кожных сосудов уменьшается общее периферическое сосудистое сопротивление. При неизменном сердечном выбросе это ведет к падению артериального давления, которое постепенно снижается, вплоть до уровня, вызывающего сосудистый коллапс (обморок). Особенно резко АД падает из-за снижения сердечного выброса. Это происходит, когда ЧСС достигает максимально возможного для данного человека уровня, а систолический объем продолжает уменьшаться.

Поскольку при работе в жарких условиях резко уменьшается чревный кровоток (см. рис. 64), создаются дополнительные затруднения для организма, связанные с недостаточным кровоснабжением органов брюшной полости, и прежде всего печени. Работа при высокой температуре воздуха вызывает и усиленное снижение почечного кровотока (см. рис. 62).

Тепловая адаптация (акклиматизация)

Непрерывное или повторное пребывание в условиях повышенных температуры и влажности воздуха вызывает постепенное приспособление к этим специфическим условиям внешней среды, в результате чего развивается устойчивость организма против теплового стресса. Человек переносит жару значительно легче; выполнение работы становится менее трудным - как объективно (уменьшаются физиологические сдвиги на тепловые воздействия), так и субъективно. Наступает состояние тепловой адаптации - акклиматизации.

Физиологические изменения и их механизмы при тепловой адаптации

Таблица 18. Адаптационные физиологические изменения в условиях повышенной температуры окружающей среды

Основные механизмы тепловой адаптации направлены на усиление отдачи тепла телом во внешнюю среду. По мере тепловой адаптации происходит усиление потообразования: увеличивается число функционирующих потовых желез, а также количество секретируе-мого пота при выполнении одной и той же физической нагрузки. Снижается температурный порог потоотделения - оно начинается при более низкой температуре кожи и ядра тела и усиливается быстрее с повышением температуры тела.

У адаптированного к жаре человека меньше пота стекает в виде капелек, не испаряясь, так как пот более равномерно распределяется по поверхности тела, чем у неадаптированного человека. В результате возрастает площадь поверхности тела для усиленной теплоотдачи потоиспарением.

Усиление потоиспаре-н и я ведет к снижению температуры кожи. Благодаря этому кровь, протекающая в кожных сосудах, охлаждается сильнее, и потому растет температурный градиент "ядро тела - кожа". Поэтому усиливается физический транспорт тепла (проведением) от глубоких частей тела к его поверхности. Запрос в дополнительном усилении кожного кровотока (циркуляторной конвекции) соответственно снижается.

Главным эффектом усиления адаптивных механизмов теплоотдачи является снижение температуры тела (см. рис. 65). При этом снижается как температура тела в условиях покоя, так и ее прирост в процессе мышечной работы.

В результате тепловой акклиматизации происходит снижение содержания солей в поте, т. е. пот становится более "разбавленным". С потом теряется относительно больше воды, чем солей, и потому концентрация электролитов в крови повышается. Следовательно, увеличивается осмолярность крови. Повышенная осмолярность вызывает сильное ощущение жажды, которое является механизмом, направленным на компенсацию потерь жидкостей организмом. У неадаптированного человека чувство жажды не во всех случаях достаточно, чтобы обеспечить потребность организма в воде. Адаптированный к жаре человек способен лучше поддерживать водный баланс.

В процессе тепловой адаптации проницаемость кожных капилляров снижается, что уменьшает выход молекул белка из этих сосудов. Содержание белка в тканевой жидкости кожи увеличивается. При тепловых воздействиях он интенсивно перемещается через лимфатическую сеть кожи в циркулирующую кровь. Все это вместе позволяет сохранять ее высокое онкотическое давление и достаточный объем. В целом в результате тепловой адаптации объем циркулирующей кр.ови (в покое) увеличивается, а показатель гематокрита и вязкость крови имеют тенденцию к некоторому снижению.

Тепловая адаптация сопровождается снижением нагрузки на сердечно-сосудистую систему. На протяжении адаптации к жаре постепенно уменьшается кожный кровоток при нагрузке, хотя даже у полностью адаптированного человека при работе в жарких условиях кожный кровоток больше, чем в нейтральных условиях. Вместе с тем растут возможности эффективного усиления кожного кровотока за счет более быстрого перемещения крови в систему кожных сосудов, приближения кровотока к поверхности (за счет раскрытия сети поверхностных сосудов) и более эффективного его распределения.

На протяжении тепловой адаптации уменьшается степень рабочей вазоконстрикции (сужения сосудов) в чревной и почечной областях, что улучшает кровоснабжение органов брюшной полости во время работы в жарких условиях.

Одним из наиболее заметных физиологических признаков тепловой адаптации служит снижение ЧСС в покое и при мышечной деятельности (см. рис. 65). Постепенно увеличивается систолический объем, так что на протяжении всего периода пребывания в жарких условиях сердечный выброс не изменяется. Рост систолического объема в процессе тепловой адаптации обусловлен увеличением венозного возврата (центрального объема крови), которое происходит благодаря повышению объема циркулирующей крови и ее более эффективного перераспределения, особенно за счет постепенного уменьшения кожного кровотока.

На протяжении периода тепловой адаптации повышается механическая эффективность выполнения физической работы в жарких условиях, на что указывает прогрессивное снижение потребления О2 при выполнении стандартной (легкой) работы.

В процессе тепловой адаптации снижается тоническая активность симпатической нервной системы, о чем говорит, в частности, прогрессивное уменьшение количества выделяющегося с мочой норадреналина. Важную роль в процессе тепловой акклиматизации играют эндокринные железы. Известно, например, что введение Д-альдостерона вызывает снижение температуры тела и увеличивает продолжительность работы в жарких условиях даже у адаптированных к этим условиям людей. Этот эффект не связан с величиной потоотделения.

Большинство изменений, связанных с тепловой акклиматизацией, происходит особенно быстро на протяжении первых 4-7 дней пребывания в жарких условиях (см. рис. 65). Процесс тепловой акклиматизации практически полностью заканчивается к 12-14-му дню. Однако максимальное приспособление к повышенным температуре и влажности воздуха наблюдается лишь у постоянных жителей районов с этими условиями.

Тепловая адаптация развивается не только при непрерывном многодневном проживании в жарких условиях, но и при повторных кратковременных (в течение нескольких часов в день) пребываниях в них: в термокамере, в специальной одежде с подогревом или с повышенными теплоизолирующими свойствами. Степень тепловой адаптации невелика, если, находясь в жарких условиях, человек не выполняет физической нагрузки.

Эффекты тепловой адаптации весьма специфичны. Приспособление организма к условиям сухой жары необязательно гарантирует достаточную адаптацию к жарким и влажным условиям. Более того, адаптация к легкой работе (около 25% МПК) в жарких условиях не означает адаптации к выполнению умеренной (50% МПК) или тяжелой (75% МПК и более) работы в этих же условиях.

Эффект тепловой адаптации сохраняется на протяжении нескольких недель после пребывания в условиях повышенной температуры воздуха.