метода с кратким содержанием по пище. Тесты для проверки исходного уровня знаний по разделу физиология пищеварения
 Скачать 499.5 Kb.
|
|
Тема 7. Терморегуляция. Функциональная система поддерживающая оптимальную температуру организма. Время 2 часа. Мотивационно - воспитательная характеристика темы. Тепловой гомеостаз является основным условием жизнедеятельности организма. Постоянная температура крови поддерживается специализированными физиологическими механизмами саморегуляции, которые исключают резкие колебания её в охлаждающей и согревающей среде и тем самым сохраняют оптимальные условия клеточного ферментативного расщепления и синтеза органических веществ. Знание этих механизмов необходимо для изучения адаптивных возможностей человека в условиях сурового и жаркого климата, для понимания процессов, лежащих в основе изменений температуры внутренней среды при различных патологических состояниях. Учебная цель: уяснить механизмы, обеспечивающие регуляцию постоянства температуры внутренней среды человека. Содержания занятия:
Вопросы для самоподготовки: 1.Температура тела и изотермия. Температурная карта человека. 2.Химическая терморегуляция. Роль различных органов в теплопродукции. 3.Физическая терморегуляция. Теплопроведение, конвекция, излучение, испарение. 4.Узловые звенья функциональной системы, поддерживающие постоянную температуру организма. Роль терморецепторов. 5.Роль нервных и гуморальных факторов в терморегуляции. 6.Адаптация организма к различным температурным режимам. 7.Особенности терморегуляции у детей раннего возраста. Домашнее задание: 1.Зарисовать функциональную систему саморегуляции постоянства температуры внутренней среды. Самостоятельная работа на занятии:
Вопросы для самоконтроля: 1.Каково значение температуры для жизнедеятельности живых организмов? 2.Что такое пойкило – гомойотертермия? 3.Что такое химическая терморегуляция? 4.Какое значение имеет кровеносная система в терморегуляции? 5.Какое значение имеет мышечная система в терморегуляции? 6.Что такое физическая терморегуляция? 7.Какие процессы обеспечивают теплоотдачу? 8.Какова роль нервных механизмов в терморегуляции? 9.Какова роль гуморальных механизмов в терморегуляции? 10.Значение гипоталамуса в терморегуляции? Тестовый контроль: 1.Какова нормальная температура тела человека в подмышечной впадине? 1) 36,60 С 2) 38.00 С 3) 370 С 4) 37,20 С 5) 36.40 С 2.Наибольшая доля тепла в организме образуется в: 1)сердце, почках 2) мышцах, печени, почках 3)костной ткани, печени 4) соедини- тельной ткани, мышцах 5) мозге 3.Наиболее высокую температуру в организме имеет: 1) головной мозг 2) печень 3) почки 4) сердце 5) мышцы 4.К механизмам физической терморегуляции относятся: 1) испарение влаги с поверхности тела 2) мышечная дрожь 3) усиление метаболизма 4) ослабление метаболизма 5) теплопроведение 5.Отдача тепла организмом осуществляется путём: 1) повышения тонуса мышц и непроизвольной дрожи 2) мышечной деятельности 3) изменения основного обмена 4) теплоизлучения, конвекции 5) теплопроведения, испарения 6.Отдача тепла организмом в окружающую среду путём излучения называется: 1) конвекцией 2) испарением 3) радиацией 4) теплопроведением 7.Отдача тепла испарением при увеличении влажности воздуха: 1) увеличивается 2) уменьшается 3) не изменяется 8.В переднем отделе гипоталамуса находится центр: 1) физической терморегуляции 2) жажды 3) сна и пробуждения 4) химической терморегуляции. 9.Под влиянием тироксина и адреналина теплообразование: 1) не изменяется 2) уменьшается 3) увеличивается 10.Кроме гипоталамуса, на терморегуляцию наиболее существенно влияют структуры ЦНС: 1) кора больших полушарий, таламус, центры продолговатого мозга 2) ретикулярная формация ствола мозга, варолиев мост 3) центры спинного мозга, полосатое тело, ретикулярная формация ствола мозга, кора больших полушарий 4) спинной мозг, продолговатый мозг Ответы: 1 – 1, 2 – 2, 3 – 2, 4 – 1,5; 5 – 4,5; 6 – 3; 7 – 2; 8 – 1; 9 – 3; 10 – 2. Ситуационные задачи: 1.Рабочие холодильного цеха мясокомбината периодически работают в условиях низ- ких температур ( -400 С). Какие механизмы терморегуляции должны включиться для поддержания температуры тела на постоянном уровне в течение первого месяца обучения у человека, проходящего здесь стажировку? Ответ:У рабочих новичков холодильного производства по принципу функциональной системы включаются следующие терморегуляторные механизмы; повышается обмен веществ, за счёт этого увеличивается теплообразование; одновременно, в связи с сужением сосудов кожи и снижением её температуры, уменьшается теплоотдача излучением и теплопроведением; умньшается легочная вентиляция и теплоотдача при дыхании;в первые недели стажировки будет проявляться защитная реакция от холода в виде «гусиной кожи и мышечной дрожи», что дополнительно увеличивает теплообразование. 2.Во время уборки урожая температура воздуха составляла 38оС, влажность – 64%. Какие пути теплоотдачи в организме человека могли включаться в данных условиях? Ответ: При условии, что окружающая температура выше температуры тела, поддержание температурного гомеостаза возможно теплоотдачей только за счёт испарения пота (при испарении 1г. пота выделяется 0,58 ккал тепла). В описанной ситуации это возможно, т.к. относительная влажность воздуха не достигает 100%. Теплоотдача путём излучения и теплопроведения имеет отрицательное значение – может вызвать перегревание организма. 3.Случилось несчастье, человек попал в прорубь. Вскоре его вытащили. В качестве помощи назначили горчичную ванну ( температурой 40оС) Объясните цель и механизм действия этой процедуры. Ответ: Кратковременное общее охлаждение организма ведёт к повышению теплоот дачи при сохранении неизменной теплопродукции. В порядке первичной защитной реакции происходит сужение сосудов кожи, уменьшение лёгочной вентиляции. Теплообразование в мышцах повысится, прежде всего за счёт непроизвольных сокращений (дрожи). Погружением в горячую горчичную ванну предусматривается рефлекторно (за счёт термо - и хеморецепторов кожи) вызвать расширение сосудов кожи, тем самым привести в соответствие теплоотдачу и теплообразование. 4.У больного с воспалением легких температура тела повысилась до 39оС, кожные покровы побледнели и стали сухими, появилась «гусиная кожа». Какими сдвигами в терморегуляции объясняются проявления лихорадки? Ответ: У больного преобладает теплообразование над теплоотдачей. Теплообразование усиливается (в печени и других тканях) за счёт нарушения обменных процессов в связи с интоксикацией, сокращения пиломоторов и позно-тонических мышц, вызывающих дрожь. Теплоотдача уменьшается за счёт сужения переферических сосудов и сведения до минимума потоотделения. Уменьшение объёма протекающей крови снижает температуру кожи, что создаёт субъективно ощущение холода, несмотря на избыток тепла в организме. Краткое теоретическое содержание темы. Температура тела и изотермия. Температурная карта человека. По механизмам и режимам обеспечения биологически оптимальной температуры тела организмы делятся на пойкилотермные, гомойотермные и гетеротермные. Млекопитающие относятся к гомойотермным организмам (теплокровным), у которых имеет место изотермия, или постоянство температуры организма. Температурный фактор определяет скорость протекания ферментативных процессов, всасывания, проведения возбуждения и мышечного сокращения. В поверхностных и глубоких участках тела человека температура различна. Внутренние части тела, составляющие примерно 50% его массы, названы «ядром». Сюда условно относят мозг и внутренние органы. Температура «ядра» относительно стабильна, составляет величину порядка 36,7 – 370 С.Для клинических целей оценка температуры «ядра» проводится в определённых легко доступных частях тела (прямая кишка, полость рта, подмышечная впадина). Аксиллярная температура здорового человека равна 36,0 – 36,90С. Температура поверхностного слоя тела, толщиной 2,5 см или более, называемого «оболочкой» тела характеризуется весьма большими различиями в разных участках и при разной температуре окружающей среды. При комфортной окружающей температуре средняя температура кожи обнажённого человека составляет 33 – 340С, температура кожи в области стопы в комфортных условиях – 24-280С. Для «оболочки» тела характерен вертикальный градиент температур (лоб - стопы), который в норме равен 6 – 80С; горизонтальный градиент (температурная асимметрия кожи конечностей) не превышает 0,60С. В течение суток температура тела человека колеблется в диапазоне 0,3 – 1,50С, чаще 1,00С. Эти колебания основаны на эндогенном ритме, определяемом собственными «биологическими часами» организма, работа которых синхронизирована в режиме день-ночь. Температура тела определяется соотношением двух процессов: теплопродукции и теплоотдачи. Химическая терморегуляция. Роль различных органов в теплопродукции. Химическая терморегуляция – это изменения интенсивности метаболических экзотермических реакций , в ходе которых образуется тепло. Различают сократительную и несократительную теплопродукцию. Сократительная теплопродукция связана с произвольными и непроизвольными сокращениями скелетных мышц. Одним из видов непроизвольной теплопродукции является дрожь – специфический тип мышечного сокращения, возникающий при значительном снижении температуры внешней среды организма и повышающий образование тепла в несколько раз. Другим видом непроизвольной теплопродукции являются терморегуляторные тонические сокращения, развивающиеся в области мышц шеи, спины и в некоторых других областях ( терморегуляторный тонус), такие сокращения имеют характер зубчатого тетануса и является более тонким средством повышения теплопродукции. Несократительный термогенез также является механизмом химической терморегуляции, специфическим субстратом такой теплопродукции считается бурая жировая ткань, после удаления которой устойчивость организма к холоду существенно снижается. Физическая терморегуляция. Теплопроведение, ковекция, излучение, испарение. Физическая терморегуляция обеспечивает защиту как от холода, так и от действия жары. В онтогенезе и филогенезе она формируется позднее химической терморегуляции. Теплоотдача осуществляется посредством внутреннего и внешнего потоков тепла. Внутренние потоки тепла –перенос тепла от внутренних органов к поверхности тела (от «ядра» к оболочке), является пассивным теплопроведением с низкой эффективностью передачи. Перенос тепла кровью (конвекция) от внутренних органов к коже и слизистым, эффективность передачи высокая. Теплоизолирующие свойства оболочки тела зависят от толщины слоя подкожной жировой клетчатки, интенсивности кровотока в сосудах кожи и состояния артериоловенулярных шунтов. Способы теплоотдачи с поверхности тела (наружные потоки тепла). Излучение – способ теплоотдачи, осуществляемого без непосредственного контакта между телами: 1.в покое обеспечивает до 60% теплоотдачи, при физиологической температуре тело человека излучает инфракрасные волны длиной от 5 до 20 мкм; 2. излучение согласно закону Стефана – Больцмана пропорционально разнице абсолютных температур кожи и среды, а также площади излучения; 3.основные участки, с которых осуществляется теплоотдача, - лицо, голова, кисти рук; 4. инфракрасная солнечная радиация играет роль в поддержании теплового баланса организма (нагрев организма). Проведение – прямая передача кинетической энергии молекул от более нагретого тела к менее нагретому; величина теплоотдачи по этому пути в покое составляет 15%; зависит от разницы абсолютных температур кожи и среды и величины поверхности, с которой осуществляется теплоотдача; плотности среды; насыщенности воздуха водяными парами; толщины слоя подкожной жировой клетчатки (обратная зависимость). Конвекция – перенос тепла движущимися около тела частицами среды (воздухом, водой). Величина теплоотдачи в покое около 16%: естественная конвекция – удаление теплого слоя воздуха или воды с поверхности теплоотдачи; принудительная конвекция – увеличение скорости смены воздушной среды, нагретой около кожи вентилятором, веером. Испарение – отдача тепла с поверхности тела в результате перехода воды в парообразное состояние. Величина теплоотдачи в покое составляет около 19%: неощутимое испарение с кожи вне потовых желёз испаряется до 700 мл воды в сутки и ощутимое испарение (потоотделение) обеспечивается мерокриновыми потовыми железами, начинается в условиях покоя при температуре внешней среды, превышающей 25оС. Узловые звенья функциональной системы, поддерживающие постоянную температуру организма. Роль терморецепторов. Характеристика результата. За «точку отсчёта» принимают температуру крови в правой половине сердца – 37,00С. Небольшие колебания температуры в течение суток связаны с периодической активацией окислительно-восстановительных метаболических реакций, которые отражают врожденные суточные ритмы основных физиологических функций. Рецепция результата. Температура крови воспринимается терморецепторами сосудов внутренних органов, скелетных мышц (периферические рецепторы) или непосредственно клетками гипоталамуса (центральные рецепторы). Кожная температурная чувствительность обеспечивается рецепторами, расположенными в коже и подкожных сосудах, одни из которых возбуждаются теплом, другие – холодом. Афферентная сигнализация от терморецепторов адресована гипоталамическому центру терморегуляции. Нервные центры представлены группами ядер гипоталамуса: клетки переднего отдела, образующие центр теплоотдачи, реагируют на повышение температуры; клетки заднего гипоталамуса – центр теплопродукции – особенно чувствительны к её снижению. Сигнализация от холодовых кожных температурных рецепторов усиливает тонус центра теплопродукции, тогда как возбуждение тепловых рецепторов активирует центр теплоотдачи, - происходит перераспределение тонуса центров терморегуляции. Первичное возбуждение гипоталамических центров терморегуляции определяет интенсивность процессов теплопродукции и теплоотдачи. Если эти процессы уравновешены, температура крови поддерживается на уровне 370С. При действии на организм пониженной температуры окружающей среды усиливаются процессы теплопродукции. Если на организм действует повышенная температура, активируются механизмы, способствующие отдаче тепла, тормозятся процессы теплопродукции. Исполнительные механизмы. Нервная и гормональная регуляция физиологических реакций теплопродукции и теплоотдачи обеспечиваются гипоталамическими центрами и железами внутренней секреции. Адреналин, тироксин стимулируют теплопродукцию. Теплоотдача (физическая терморегуляция) осуществляется за счёт физических процессов: теплопроведение, теплоизлучение и испарения. Эффективным органом теплоотдачи является кожа благодаря обилию в ней артериоловенулярных анастомозов, резко меняющих капиллярный кровоток, и большой общесекреторной поверхности потовых желёз. Нейрогенное расширение сосудов обусловлено угнетением тонуса прекапиллярных сосудов сопротивления, открытием прекапиллярных сфинктеров и увеличением площади поверхности капилляров. Адреналин, продуцируемый мозговым веществом надпочечников, связываясь с бета-адренорецепторами, вызывает расширение мышечных сосудов. Вследствие гормонального воздействия сосудорасширяющий эффект становится более длительным. Потоотделение – составная часть целостной реакции организма на тепловое воздействие. Испарение выделяющегося пота способствует потере тепла. Часть тепла выделяется с выдыхаемым воздухом, мочой, калом. Потери тепла, обусловленные дыханием, составляют 10-13% от общей теплоотдачи организма. Теплопродкция (химическая терморегуляция ) происходит непрерывно в процессе обмена веществ и зависит от ряда факторов: индивидуальных особенностей организма, температуры окружающей среды, интенсивности мышечной работы, характера питания, эмоционального состояния, кислородного обеспечения организма, степени ультрафиолетового облучения, интенсивности видимого света (в темноте уровень теплопродукции снижается). При понижении температуры окружающей среды обмен веществ увеличивается и тепла вырабатывается значительно больше. Наибольшее количества тепла образуется в органах с интенсивным обменом веществ: в печени и почках, эндокринных и пищеварительных железах, скелетных мышцах, меньше тепла образуется в костях, хрящах и соединительной ткани. Приём пищи повышает интенсивность обменных процессов на 30% ( иногда на 80%); наиболее выраженное специфически-динамическое действие оказывают белки, затем углеводы и жиры. Внешнее звено саморегуляции постоянства температуры организма представлено механизмами поведения с целью избежать охлаждения или перегревания (изменение позы, регулирование микроклимата жилья и др.). Рецепторный отдел терморегуляуции представлен: 1) периферические терморецепторы кожи, кожных и подкожных сосудов функциональная роль которых состоит в ответе на изменение температуры среды и «оболочки» до изменения температуры «ядра», что позволяет осуществлять регуляцию по возмущению; специализация рецепторов: холодовые, тепловые и полимодальные, соотношение холодовых и тепловых рецепторов в коже равно 8:1; функциональная мобильность терморецепторов является механизмом настройки температурного анализатора; сигналы от периферических терморецепторов интегрируются преимущественно в переднем гипоталамусе. 2) терморецепторы внутренних органов запускают терморегуляторный ответ на изменение температуры «ядра» тела, их наличие доказано в венах, верхних дыхательных путях, пищеводе, желудке, двенадцатиперстной кишке; 3) терморецепторы ЦНС – это особые термочувствительные нейроны, которые возбуждаются при повышении и понижении температуры нервной ткани головного и спинного мозга. Роль нервных и гуморальных факторов в терморегуляции. Ведущую роль в терморегуляции играют структуры гипоталамуса. Предполагается наличие в гипоталамусе наличие трёх видов терморегуляторных нейронов: 1) афферентных – принимающих сигналы от периферических и центральных терморецепторов; 2) вставочных, или интернейронов; 3) эфферентных нейронов, аксоны которых контролируют активность системы терморегуляции. От периферических терморецепторов информация поступает в передний гипоталамус, где происходит сравнение полученных с периферии сигналов с активностью центральных термосенсоров, отражающих температурное состояние мозга. На основе интеграции информации этих двух источников задний гипоталамус обеспечивает выработку сигналов, управляющих процессами теплопродукции и теплоотдачи. Регуляция теплопродукции осуществляется соматической нервной системой, запускающей сократительные терморегуляторные реакции, и симпатической нервной системой, активирующей несократительную теплопродукцию. Норадреналин стимулирует выделение из бурой жировой ткани свободных жировых кислот и последующее включение их в метаболические реакции, выделение катехоламинов вызывает те же эффекты. В результате усиливается рассогласование процессов окисления и фосфорилирования, повышается выделение первичного тепла. Повышение секреции тироксина приводит к активации клеточного метаболизма. Регуляция теплоотдачи связана с активностью норадренергических симпатических нейронов, возбуждение которых может приводить к снижению просвета кровеносных сосудов кожи, и холинергических симпатических нейронов, возбуждающих потовые железы. Расширению кровеносных сосудов кожи в условиях жары может способствовать выделение из потовых желёз брадикинина. Адаптация организма к различным температурным режимам Приспособление к многократным повышениям и снижениям температуры внешней среды – температурная акклиматизация – является целостной реакцией организма, развивающейся при участии практически всех его систем. При действии на организм холода повышение теплопродукции сочетается с постепенно развивающимся снижением КПД мышечных сокращений, в результате большая часть энергозатрат направлена на рассеивание тепла и согревание тела. Это делает неизбежным повышение потребления кислорода и активацию системы его транспорта, т.е. увеличение лёгочной вентиляции и сократительной активности сердца, повышение артериального давления. В крови увеличивается концетрация гемоглобина, в мышцах-миоглобина. Перераспределение кровотока с его уменьшением в кожных сосудах микроциркуляции и относительным повышением в центральных отделах, крупных сосудах и полостях сердца может приводить к развитию рефлексов с волюморецепторов предсердий. В результате может возникать увеличение мочеотделения – так называемый «холодовой диурез» и натрийурез – как следствие снижения секреции антидиуретического гормона и альдостерона. В определённых условиях может развиться пластический вариант адаптации – привыкание, или толерантность. При длительном действии холода оно связано с тем, что порог развития дрожи и повышения теплопродукции смещается в сторону более низких температур. У постоянных жителей тропических районов развивается, напротив, привыкание к теплу. На ранних этапах адаптации используются преимущественно генотипические (врожденные) механизмы, которые в экстремальных условиях избыточны и расточительны, но в более поздние сроки развиваются фенотипические – индивидуальные – механизмы, более гибкие и экономные, при этом резервы организма не только своевременно восстанавливаются, но и увеличиваются. Особенности терморегуляции у детей раннего возраста. Температура новорождённого в первые часы после рождения снижена и восстанавливается до 36-370С через 12 -24 ч; имеется высокая зависимость температуры тела от температуры окружающеё среды; отсутствует четкий суточный ритм колебаний температуры; резче выражена температурная асимметрия разных участков; теплоотдача относительно большая ( в 2,5 раза) по сравнению со взрослыми. Риск переохлаждения обусловлен небольшим увеличением теплопродукции; отсутствием механизма «холодовой дрожи»; несовершенством функционирования холодовых рецепторов. Легкость перегрева обусловлена высоким уровнем теплопродукции, недостаточностью функции потовых желёз, близостью границы термонейтральной зоны к температуре тела ребёнка, малой массы тела (для её нагрева требуется меньше времени и энергии). Литература: Основная: 1. Нормальная физиология.Учебник./под ред.А.В.Завьялова, В.М.Смирнова. М.: Медпресс – информ, 2009 2. Физиология человека. Учебник / под ред. В.М.Покровского, Г.Ф.Коротько, - М,: Медицина, 1998, 2003 3. Физиология человека. Учебник/ под ред.Н.А. Агаджаняна, В.И. Циркина ,- СП.: Сотис,1998,200,2001,2002, 2007. 4. Физиология человека. Учебник / под ред. В.М.Смирнова, М.: Медицина, 2002 5. Нормальная физиология. Учебник. / под ред. Р.С.Орлова, А.Д.Ноздрачёва. М. Издательская группа «ГЭОТАР-Медиа», 2005 6. Нормальная физиология. Учебник. / под ред.В.Н.Яковлева. М.: Издательский центр « Академия»,2006 7. Руководство к практическим занятиям по нормальной физиологии / под ред.С.М.Будылиной, В.М.Смирнова. М.: Издательский центр « Академия», 2005 Дополнительная: 1. Руководство к практическим занятиям по физиологии / под ред. К.М. Судакова.: Медицина, 2002 2. Основы физиологии человека / под ред. Б.И.Ткаченко, СПБ, 1994 3. Физиология человека. Учебник / под ред. Г.И. Косицкого, М. Медицина,1995 4. Физиология человека. Учебник / под ред. Р.Шмидта, Г.Тевса . М.: Мир, 1996 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||