Терморегуляция

В организации теплорегуляторной функции человека проявляются особенности, отражающие экологию его обезьяноподобных предков, обитателей тропиков. Закрепленные генетически, эти особенности сохранились у современного человека и выражаются более развитой системой регулирования отдачи тепла по сравнению с системой его образования. В частности, у человека хорошо развита реакция кожных сосудов и потовых желез, резко увеличивающих отдачу тепла, и значительно более слабы реакции обмена веществ по усилению его образования. Физиологические механизмы поддержания постоянной температуры тела представлены в табл5.

Таблица 5

Основные физиологические механизмы терморегуляции

В жарком сухом климате пустынь потребность в теплоотдаче резко возрастает ввиду того, что кроме образования тепла основного обмена и при мышечной деятельности организм получает значительное дополнительное количество тепла извне за счет нагревания тела при соприкосновении с горячим воздухом, действия прямой и отраженной от нагретой почвы солнечной радиации. Поступление такого экзогенного тепла в организм человека, находящегося в жаркой пустыне, может превышать естественное эндогенное теплообразование в 3,5 раза. Внешняя температура может быть выше температуры тела. Этим объясняется парадоксальный, на первый взгляд, уже упоминавшийся факт, что обитатели среднеазиатских жарких пустынь носят теплую одежду, ватные халаты и войлочные шляпы.Вместе с тем характерная для жарких пустынь сухость воздуха способствует интенсивному испарению. Поэтому наиболее эффективным и нередко единственным способом теплоотдачи в условиях жаркой сухой пустыни является потоотделение. Об определяющей роли потоотделения для отдачи тепла в условиях пустынь говорят наблюдения, в которых отмечают облегчение состояния испытуемых, снимающих одежду на солнце. По-видимому, теплоотдача за счет нарастающего потоотделения и устранение препятствий к обновлению воздуха, насыщенного испаряющимся потом, перекрывает возникающее при этом поступление экзогенного тепла солнечных лучей. В условиях сухих жарких пустынь человек может терять значительное количество пота, скрытая теплота испарения которого должна обеспечить тепловой баланс организма. При умеренной работе в теле человека образуется около 200 ккал/ч эндогенного тепла, в жарком сухом климате к ним может добавиться примерно 400 ккал/ч экзогенного тепла. В результате возникает необходимость каждый час выводить из тела 600 ккал тепла, иначе через 1,5 — 2 часа наступит перегревание, тепловой удар и смерть. Поскольку при испарении 1 г пота отдается 0,6 ккал тепла, чтобы вывести 600 ккал, необходимо испарение с поверхности кожи л пота. Следовательно, в течение жаркого дня человек может потерять до 8—12 л пота. Такие величины дневного потоотделения наблюдались, например, у моряков при плавании через Суэцкий канал и Красное море. Время, в течение которого человек может эффективно работать в условиях высоких температур окружающей среды Расчеты теплового баланса жителей климатической зоны, включающей южный район Западного Таджикистана, юг Узбекистана и юго-восточную часть Туркмении, показали, что для поддержания постоянной температуры тела умеренно работающий человек должен выделять в среднем 900 мл пота в час. В метеорологических условиях Ашхабада потери пота за рабочий день составили 6,7 л, а в условиях Ташкента — 6 л. В потоотделительных реакциях на высокую внешнюю температуру определенную роль играет условно-рефлекторный компонент (Повторное воздействие тепла и работа при повышенной температуре приводят к тому, что выделение пота увеличивается. Однако по истечении некоторого времени пребывания в этих условиях наступает угнетение потоотделения, которое прежде всего касается избыточного пота, особенно стекающего с кожи, а не участвующего в теплоотдаче своим испарением. При высокой внешней температуре, вызвавшей обильное потоотделение, его угнетение может наступить уже через 15 мин Приспособленность коренных жителей жарких стран к местным климатическим условиям проявляется, в частности, и в том, что у них такое угнетение сопровождает все потоотделение, делая его экономичным. Оно не допускает состояния «проливного пота», бесполезного для теплоотдачи, а ограничивает его выделение минимальным количеством, создающим тонкий, увлажняющий кожу слой испаряющейся жидкости. Кроме того, сам пот оказывается более жидким и содержит органические и неорганические компоненты в значительно меньшей концентрации. Поэтому обитатели стран жаркого климата по сравнению с жителями средней полосы на один и тот же объем теплоотдачи расходуют меньше воды и солей. В этом одна из причин их выносливости при жаре. Резкие дневные и ночные перепады температуры, характерные для жаркого сухого климата, требуют соответствующих перестроек терморегуляции, в том числе осуществляемой потоотделением. Баланс прихода и расхода тепла при этом изменяется с некоторым запаздыванием, следовательно, имеет место своего рода тепловая инерция. У коренных жителей эти перестройки происходят быстрее, и тепловая инерция оказывается значительно меньшей. Приспосабливаясь к ночному похолоданию, они реагируют на него не только уменьшением отдачи тепла, но и мобилизацией механизмов теплообразования, которая дает эффект увеличения на 30 ккал/ч. Вместе с тем при потоотделении увлажнение кожи подавляет транспирацию воды из ее глубоких слоев. Следует иметь в виду, что отдача тепла, даже если внешняя температура превышает температуру тела, сопровождает акты выделения экскрементов мочи. Солнечные лучи и горячий воздух пустынь нагревают радиационным и конвекционным путем кожу и, снижая температурный градиент из глубины к поверхности тела, тем самым затрудняют отдачу тепла его проведением. Наблюдения показали, что после непродолжительного пребывания на солнце разница между кожной и ректальной температурой, составлявшая до этого 3,4° С (37,3 —33,9° С), снизилась до 2,5° С. При длительной инсоляции температура кожи может приближаться к величине температуры окружающего воздуха, в связи с чем практически прекращается выход тепла из глубины тела и создается угроза перегревания. Так, у нефтяников, ведущих буровые работы в Каракумской пустыне, в начале рабочего дня температура кожи лба в среднем равнялась 33,5° С, груди — 33,9, кисти — 33,4° С, но после нескольких часов работы на открытом воздухе она повысилась: на коже лба — до 35,5° С, груди — 35,7, кисти — до 35,5° С Терморегуляция обитателей стран жарких влажных тропиков решает в основном те же задачи усиленной теплоотдачи, которые возникают и в условиях сухого жаркого климата. Однако она имеет свои особенности, определяемые высоким содержанием паров воды в воздухе, что затрудняет испарение и снижает эффективность потоотделения для теплоотдачи. Возможно, этим объясняется обилие потовых желез у чернокожих африканцев по сравнению не только с европейцами, но даже с индийцами (табл. 6).

Таблица 6

Число потовых желез на 1 см²кожи взрослого мужчины

Однако и здесь достигается «экономичность» потоотделения путем угнетения излишнего выделения и уменьшения в нем концентраций солей. Например, у обитателей тропической области Австралии 1 л пота содержал всего 1 г хлоридов, в то время как у жителей Лондона концентрация хлоридов оказалась более чем вдвое выше Поскольку во влажных тропиках не возникает столь резких колебаний дневной и ночной температуры, как в пустынях, у местных жителей не вырабатывается приспособительный механизм быстрой перестройки терморегуляции, поэтому при переходе из одной температурной среды в другую они обнаруживают явления значительной тепловой инерции. Обитателям тропиков несвойственна чувствительность к охлаждению тела, присущая жителям умеренного климата и особенно сухих жарких пустынь с их холодными ночами. Если у обнаженного европейца реакция усиления метаболизма начинается припонижении температуры воздуха до 29,3° С, то у чернокожего африканца она наступает уже при 28° С.При значительном повышении внешней температуры может наступить перегревание, ведущее к глубокому расстройству физиологических функций организма человека, особенно не приспособленного к этим условиям, которое может повлечь за собой летальный исход. Первые признаки перегревания проявляются субъективно в общем ухудшении самочувствия, потере аппетита, вялости, резком снижении работоспособности, а объективно — в повышении температуры тела, учащении дыхания и сердечных сокращений, обильном потоотделении, ухудшении психофизиологических показателей деятельности нервной системы. Особая чувствительность нервной системы к гипертермии определяется ее интенсивным метаболизмом. За 1 мин в нервной клетке образуется 0,27 10-7кал, которые, если их вовремя не отвести, поднимут температуру клетки на 2,16° С, что совершенно расстроит всю ее деятельность

Дальнейшее перегревание вызывает болезненные симптомы — нарастают головные боли, головокружение, нарушаются движения, развивается одышка. Как способ усиления теплоотдачи резко расширяются кожные капилляры, что при замедлении кровотока создает синюшное окрашивание кожи. Если перегревание не остановить, то при дальнейшем повышении температуры тела возникает тепловой удар, человек бледнеет, внезапно теряет сознание, падает сердечная деятельность, прекращается потоотделение, и при углубляющемся расстройстве жизненно важных функций организма может наступить смерть.

По сравнению с жителями средней полосы обитатели жаркого климата более устойчивы к перегреванию и менее подвержены тепловым ударам. Первая помощь при перегревании и тепловом ударе состоит в том, чтобы ликвидировать условия избыточного накопления тепла: экзогенного (высокая температура окружающей среды) и эндогенного (мышечная деятельность). Следует также усилить отдачу тепла в прохладной ванне или под душем.

В отличие от теплового солнечный удар происходит в результате действия солнечных лучей на открытую голову. При этом температура тела может незначительно повышаться или даже оставаться нормальной. Солнечный удар не связан, как тепловой, с общим перегреванием, а вызывается местным повышением температуры мозга, которая может достигать 40° С и выше. Ему предшествует нарастающее недомогание, развивается общая слабость, появляются головная боль, путаность мыслей, которые обрываются потерей сознания. Профилактика солнечного удара состоит в защите головы от интенсивной инсоляции. Это следует иметь в виду не только для условий жаркого климата, так как случаи солнечного удара наблюдаются и в средней полосе у лиц, длительно остающихся на ярком солнце без головных уборов.

Поскольку в жарком климате основная отдача тепла тела идет через потоотделение, форсированное выделение пота, обусловленное большой жарой, может вызвать серьезные нарушения функции организма, вплоть до смертельного исхода. Эти нарушения связаны прежде всего с обезвоживанием. Вся жизнь и деятельность клеток и тканей организма протекает в водной среде, в которой идут биохимические реакции и осуществляется гуморальная регуляция, поддерживающая их структуру. Как уже упоминалось, человек в тропиках может терять за день до 10 л пота. Для восполнения этих потерь организм вынужден расходовать свою собственную воду. Экспериментальные исследования дегидратации показали, что вначале расходуется вода межклеточных пространств, затем плазмы крови и, наконец, содержимого клеток тканей.

Нехватка воды, испаряемой с потом, должна периодически восполняться питьем. Однако в данном случае питье воды оказывает сложное влияние на водный баланс организма, поскольку с потом теряются не только вода, но и находящиеся в нем соли и органические вещества. Тем самым нарушается изотоничность тканей, выпитая вода лишь сдвигает их осмотические условия в сторону гипотонии. Чем больше пьет оказавшийся в жарком климате человек, тем больше потеет, но не утоляет своей жажды. При этом может развиться тяжелое состояние «питьевой болезни» с явлениями неукротимой жажды, проливного пота, общей слабости, желудочно-кишечных, а иногда и двигательных расстройств.

Особенно резко выраженные явления обезвоживания наблюдаются при недостатке воды в результате вынужденного ограничения питья, как это случается в условиях безводной пустыни. При потере за счет воды веса тела на 15 — 20% кожа сморщивается, глаза западают, кровь сгущается, моча становится более концентрированной, но выделяется ее мало, сердечные сокращения слабеют, кровяное давление падает, появляется рвота, возникают двигательные нарушения и расстройства восприятия, наступает помрачение сознания, и дальнейшее развитие событий ведет к летальному исходу. В странах жаркого климата для питья широко используются осмотически активные натуральные напитки. Таковы распространенные в Южной Америке соки грейпфрутов и апельсинов, «молоко» кокосовых орехов в Африке, арбузы и дыни, зеленый чай в Средней Азии. Для предупреждения острого обезвоживания в результате избыточного потения, нарушающего водно-солевой баланс, употребляют газированную, с добавкой солей воду. При тяжелой дегидратации в вену или под кожу вводится физиологический раствор в больших количествах.