АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Структурно-функциональная организация аппарата терморегуляции

Для целостного понимания механизмов развития лихорадки необходимо иметь представление о структурно — функциональной организации терморегуляторного аппарата.

Поддержание постоянства температуры «ядра тела» у теплокровных животных и человека обеспечивается совокупными системными механизмами химической и физической терморегуляции. Однако, как известно, температура тела человека подвержена суточным колебаниям: максимальная отмечается в 17–19 часов, а минимальная в 4–6 часов.

Под химической терморегуляцией понимают активацию обмена веществ в организме и, как следствие, усиление теплопродукции в ответ на холодовое воздействие. При этом производство тепла в организме может увеличиваться в 3–5 раз.

Усиление теплопродукции осуществляется за счет двух комплексных механизмов — сократительного и несократительного термогенеза.

Сократительный термогенез включает:

а) термозависимое изменение (повышение) тонуса скелетной мускулатуры, обеспечивающего соответствующую позу человека, направленную на уменьшение поверхности теплоотдачи;

б) мышечную дрожь. Последняя у взрослого человека является особо мощным механизмом производства тепла. Установлено, что термодинамический эффект мышечной дрожи превышает термодинамические эффекты фазных и тонических мышечных сокращений. Это связано с тем, что при дрожи внешняя работа не выполняется и вся образующаяся энергия трансформируется в тепловую энергию.

Несократительный термогенез.Основным источником несократительного термогенеза, т.е. производства тепла, не связанного с сократительной активностью скелетной мускулатуры, являются экзотермические метаболические реакции, протекающие в тканях, в частности в скелетных мышцах, в сердце, печени, почках, желудочно-кишечном тракте.

Под физической терморегуляцией понимают совокупность механизмов, обеспечивающих теплоотдачу. Сброс избытков тепла во внешнюю среду реализуется теплопроведением, теплоизлучением, конвекцией, испарением жидкости с поверхности кожи и дыхательных путей.

Теплопроведение и теплоизлучение реализуются только в том случае, если поверхность тела имеет большую температуру, чем температура среды. В противном случае организм будет получать дополнительное тепло из внешней среды, что может привести к перегреванию.

На эффективность теплопроведения существенное влияние оказывает теплопроводность среды. Определенное значение в процессе теплоотдачи имеет конвекция, т.е. установление кругооборота воздуха окружающего тело, возникающая при изменении температуры внешней среды.

При температуре воздуха, приближающейся к температуре тела, единственным способом сброса избытков тепла является выделение пота потовыми железами и его испарение с кожной поверхности, а также испарение жидкости с поверхности слизистой оболочки, выстилающей дыхательные пути.

Основные нервные центры, определяющие режим работы периферических эффекторов, непосредственно поддерживающих температурную константу организма, располагаются в гипоталамической области.

Разные области гипоталамуса контролируют различные механизмы терморегуляции.

В области адренергических ядер заднего гипоталамуса располагается центр химической терморегуляции, или центр теплопродукции.

Эффективные влияния центра химической терморегуляции, запускающие исполнительные эффекторы в составе периферических механизмов теплопродукции, опосредуются ретикулярной формацией ствола головного мозга. При возбуждении главного центра химической терморегуляции (высшего центра симпатической нервной системы) активизируется механизмы сократительного термогенеза в результате усиления активности γ- и α-мотонейронов спинного мозга, иннервирующих соответственно интра- и экстрафузальные волокна скелетных мышц. Усиление нисходящих адренергических влияний на спинальный центр симпатической нервной системы, приводит к сужению сосудов кожи и уменьшению теплоотдачи. Одновременно повышается выделение в кровь катехоламинов мозговым слоем надпочечников. Адреналин и норадреналин взаимодействуя с β‑адренорецепторами, активируют в составе клеточных мембран аденилатциклазу. Последняя катализируя образование из АТФ ц3,5-АМФ, значительно стимулирует энергетический обмен клеток скелетной мускулатуры, сердца, печени, почек и т. д. с выделением больного количества тепла.

Кроме того, активизация гипоталамического центра теплопродукции сопровождается реципрокным торможением центра теплоотдачи и холинергических нервных влияний, повышением выделения тиролиберина, ТТГ аденогипофизом и тиреоидных гормонов щитовидной железой. Трийодтиронин и тироксин, поступая в кровь, оказывают избирательное действие на клетки — мишени, стимулируют митохондриальные ферментные комплексы, что приводит к ускоренному окислению жиров и углеводов с высвобождением тепловой энергии.

В области холинергических ядер переднего гипоталамуса располагается центр физической терморегуляции, или центр теплоотдачи.

Регулирование процессов теплоотдачи основано преимущественно на изменении кровообращения в коже, предопределяющего ее температуру, от которой собственно и зависит величина теплоотдачи. При усилении активности центра теплоотдачи (высшего центра парасимпатической нервной системы) имеет место реципрокное угнетение гипоталамического центра теплопродукции. Это ведет к ослаблению влияния симпатической нервной системы, угнетению функции надпочечников, снижению уровня катехоламинов в крови, пассивному расширению кожных сосудов, усилению кровотока, повышению температуры кожи и теплоотдачи в окружающую среду путем теплопроведения, теплоизлучения, конвекции и потоотделения. Усиление потоотделения приводит к вторичному расширению кожных сосудов за счет выделения клетками потовых желез протеолитического фермента калликреина, являющегося кининогеназой. Поступая в кровь, он расщепляет молекулу кининогена (α₂-глобулина) с образованием декапептида каллидина и в последующем нонапептида брадикинина, оказывающего сильнейшее сосудорасширяющее действие. Указанный эффект, с одной стороны, поддерживает гиперсекрецию пота, испаряющегося с поверхности тела, с другой — повышает кожную температуру.

Одна из основных функций системы теплорегуляции заключается в создании установочной точки температурного гомеостаза. Установочная температура является результатом интегрирования сигналов, поступающих от холодовых и тепловых рецепторов кожи и внутренних органов к специфическим термочувствительным нейронам теплорегулирующего центра и прямого воздействия на них локальной температуры. Они находятся в мезэнцефалической и бульбарной ретикулярной формации, миндалевидном ядре, гиппокампе, в перегородке, коре головного мозга и термочувствительной области спинного мозга. Однако большинство их расположено в преоптической области переднего гипоталамуса. Тепло- и холодочувствительные нейроны, образующие отдел измерения («термостат»), воспринимают через соответствующие рецепторы прямые гуморальные и рефлекторные температурные влияния. Медиатором тепловых импульсов служит норадреналин, а холодовых — серотонин и ацетилхолин. Указанные термонейроны передают импульсацию о характере температурного воздействия «эталонным» интернейронам аппарата сравнения («установочная точка»), обладающим спонтанной импульсной активностью, которые воспринимают информацию и формируют установочную точку температурного гомеостаза. Роль медиатора в нейронах “установочной точки” выполняет ацетилхолин. Генерируемый вставочными нейронами сигнал рассогласования передается вегетативным симпатическим, парасимпатическим и соматическим нейронам, составляющим эффекторный отдел центра терморегуляции. Медиаторами эфферентной импульсации являются норадреналин и ацетилхолин, регулирующие механизмы теплоотдачи, теплопродукции и поддержания температуры внутренней среды организма в полном соответствии с установочной точкой температурного гомеостаза.

Возникающий в интернейронах теплорегулирующего центра сигнал сравнения необходим для осуществления обратной связи и стабилизации функции термочувствительных нейронов, обеспечивая постоянство уровня нормальной температуры и возврат к ней после ее понижения или повышения.

Пусковым фактором, вызывающим реорганизацию работы гипоталамического центра терморегуляции, направленной в конечном итоге на стабилизацию температурной константы организма является изменение температуры внутренней и внешней среды.

Самые незначительные сдвиги температуры крови немедленно воспринимаются терморецепторами кровеносных сосудов (синокаротидная область и др.), различных

внутренних органов (желудок, кишечник и др.) и особенно важно рецепторами термочувствительных нейронов самого теплорегулирующего центра. Теплочувствительные термонейроны, возбуждающиеся при повышении температуры крови, активируют центральные механизмы теплоотдачи и оказывают тормозящее влияние на центр теплопродукции. Холодочувствительные термонейроны, возбуждающиеся при снижении температуры крови, активируют механизмы теплопродукции и оказывают тормозное воздействие на центр теплоотдачи. Центральные тепловые и холодовые термосенсоры являются основными рецепторами, фиксирующими отклонение регулируемой температуры крови ЦНС от эталонного значения. Величина отклонения кодируется в форме импульсного потока определенной частоты, поступающего к эффекторным нейронам гипоталамического центра терморегуляции.

Как указывалось выше, нейроны гипоталамического терморегуляторного центра воспринимают импульсацию не только от центральных терморецепторов. Они воспринимают импульсацию от терморецепторов сосудов внутренних органов, от терморецепторов кожи и подкожной клетчатки, реагирующих на колебания температуры окружающей среды и формирующих специфические температурные ощущения.

В коже и подкожной клетчатке, как и в ЦНС, расположены холодовые и тепловые термосенсоры, причем число холодовых преобладает над тепловыми. Неравномерное распределение этих рецепторов обусловливает неодинаковую температурную чувствительность различных участков тела к тепловым и холодовым воздействиям. Наиболее чувствительна к таким влияниям кожная поверхность лица, наименее чувствительна кожная поверхность конечностей, в особенности нижних.

Сигнализация от периферических терморецепторов по специфическим афферентным проводящим путям сплошной кожной температурной чувствительности поступает в головной мозг. Возбуждение передается в таламус, в специфические проекционные и ассоциативные зоны коры головного мозга, а также в ретикулярную формацию ствола и гипоталамический теплорегулирующий центр. В центре терморегуляции происходит сравнение периферической информации о параметрах температуры среды с уровнем активности центральных терморецепторов, отражающих температуру крови и межклеточной жидкости головного мозга. Взаимодействие афферентных сигналов периферического и центрального происхождения на вставочных нейронах «установочной точки» аппарата сравнения гипоталамуса обеспечивает формирование импульсации сигнала — рассогласования, задающего режим работы эффекторных нейронов физической и химической терморегуляции.

В условиях охлаждения организма, когда реальная температура тела становится ниже установочной точки, сигнал рассогласования вызывает ограничение теплоотдачи и усиление теплопродукции. При возбуждении периферических холодовых термосенсоров, рефлекторной и прямой активации холодочувствительных термонейронов отдела измерения переднего гипоталамуса, а также симпатических нейронов эффекторного отдела заднего гипоталамуса, прессорной области бульбарного сердечно-сосудистого центра (БССЦ), спинального вазомоторного центра происходит усиление освобождения норадреналина, спазм сосудов кожи и уменьшение теплоотдачи. Понижение температуры кожи вызывает возбуждение холодовых терморецепторов и включение сократительного термогенеза за счет повышения терморегуляторного мышечного тонуса и возможно развития мышечной дрожи. Кроме того, усиливается выделение адреналина, ТТГ, гормонов щитовидной железы, АКТГ и глюкокортикоидов, которые стимулируют катаболические метаболические процессы в организме, способствуют образованию и накоплению тепла, а следовательно, и поддержанию температуры «ядра тела». Параллельное ограничение частоты и глубины дыхательных движений, развивающиеся соответствующие поведенческие реакции, также способствуют сохранению тепла в организме.

В условиях повышения температуры окружающей среды, когда температура внутренней среды организма оказывается выше температуры установочной точки, сигнал рассогласования, возникающий во вставочных нейронах аппарата сравнения, запускает механизмы, стимулирующие теплоотдачу и тормозящие теплопродукцию.

При повышении температуры внешней среды возбуждаются тепловые термосенсоры, рефлекторно и гуморально активируются теплочувствительные нейроны аппарата измерения, а также парасимпатические холинергические нейроны эффекторного отдела переднего гипоталамуса, тормозиться активность симпатических нейронов заднего гипоталамуса, нейронов прессорной области БССЦ, спинального вазомоторного центра и термочувствительных нейронов, меньше выделяется норадреналина, вазопрессина, ангиотензина II, снижается тонус периферических сосудов, увеличивается кровоснабжение кожи и теплоотдачи всеми путями. На фоне стимуляции потоотделения и образования брадикининина, значительно расширяющего кожные сосуды, усиливается теплоотдача. Кроме того, понижается продукция адреналина, ТТГ, тиреоидных гормонов, АКТГ и глюкокортикоидов, ограничиваются катаболические процессы, уменьшается образование тепла и поддерживается нормальная температура внутренней среды организма. Этому способствуют увеличение частоты и глубины дыхательных движений, число сердечных сокращений, снижение терморегуляторного мышечного тонуса и соответствующие поведенческие реакции.

При чрезмерном экзогенном охлаждении или перегревании организма могут оказаться несостоятельными механизмы терморегуляции и может развиться переохлаждение и замерзание или перегревание и тепловой удар.

Дата добавления: 2015-11-26 | Просмотры: 1001 | Нарушение авторских прав