Температурные отношения человеческого организма

Сложность проблемы температурных отношений у гомойотермных организмов состоит в том, что, с одной стороны, для них справедлив закон Вант-Гоффа - Аррениуса - увеличение скорости реакции при повышении температуры, а с другой - человек сохраняет известную независимость от ограничений, налагаемых этим законом. Если бы жизненные процессы зависели только от скорости столкновения молекул или если бы ферменты имели низкую энергию активации (а, следовательно, зависимость от температуры была бы мала), то интенсивность метаболизма была бы очень низкой. Обычно скорость ферментативных реакций при повышении температуры на 1° возрастает на 9,6%. Это означает, что холод ограничивает скорость всех энергетических реакций. Кроме того, ясно, что при замерзании протоплазмы осуществление жизненных процессов невозможно. При температурах же около +40° белки и лепиды изменяются так, что становятся бесполезными для клетки.

Большая часть тепла создается в самом организме в процессе биохимических реакций, меньшую, но существенно необходимую часть он получает извне конвекцией и радиацией и в редких случаях - за счет теплопроводности. Теплоотдача происходит в воздушной среде главным образом путем излучения и конвекции.

Согласно антропологическим данным, человек появился, главным образом, в тех районах земного шара, где среднегодовая температура колеблется между 21 и 26°. При теплоотдаче, пропорциональной градиенту между внутренней и внешней температурами, максимальная стабильность терморегуляции достигается при температуре тела на несколько градусов ниже летальной.

Нейтральная температура воздуха (если судить по минимуму потребления кислорода) чуть ниже температуры тела. При понижении температуры воздуха теплоизоляционные механизмы (в том числе вазомоторные реакции) могут поддерживать температуру тела до тех пор, пока не будет достигнута критическая температура. При температуре тела ниже критической теплопродукция должна возрасти. Выше термонейтрального диапазона механизмы охлаждения уже неэффективны и потребление кислорода возрастает. Увеличившаяся теплопродукция вместе с неадекватной теплоотдачей усиливает действие высокой температуры среды.

У человека критическая температура равна 25-27°.

Высокая температура окружающей среды стимулирует тепловые рецепторы кожи, что в свою очередь включает рефлекторные механизмы, увеличивающие теплоотдачу, расширяются кожные сосуды, благодаря чему кровообращение в коже усиливается, теплопроводность периферических тканей повышается в 5-6 раз. Если температурный баланс не сохраняется, температура кожи повышается. У человека пороговая температура кожи, при которой начинается потоотделение, колеблется для разных участков тела от 30 до 32°. Человек в покое теряет путем испарения 20% тепла, а при мышечной нагрузке - 75-80%. При низкой температуре потеря тепла за счет излучения больше, чем за счет испарения, а при температуре выше 31° главную роль в теплоотдаче у человека, находящегося в состоянии покоя, играет испарение. Теплоотдача за счет излучения, конвекции или теплопроводности уменьшается теплоизоляцией. Потоотделение увеличивается на 20 г/ч при повышении температуры воздуха на каждый градус. При высоких температурах увеличивается количество плазмы крови за счет перехода межклеточной жидкости в кровяное русло. Затем увеличивается поступление в кровь красных кровяных клеток и за неделю жары общий объем крови может возрасти на 20-30%. Если выделяющаяся с потом жидкость не возмещается, объем крови уменьшается.

Когда механизмы охлаждения недостаточно эффективны и температура тела повышается, происходит увеличение потребления кислорода, вызванное непосредственным действием тепла на клетки, а также усилением вентиляции. Зона нейтральности (соответствующая минимальному метаболизму) не захватывает высокие температуры воздуха, т. е. верхняя критическая температура несколько ниже температуры тела или близка к ней.

Тепловой шок (гиперпирексия) возникает при недостаточности терморегуляторного центра - температура тела критически повышается. Тепловое истощение может наступить у человека и без повышения температуры тела; оно бывает вызвано главным образом обезвоживанием организма и нарушением солевого баланса. Правда, истощение возникает и при нормальном содержании воды в организме, если потеряно большое количество солей. Тепловой удар наступает в результате повреждения мозга. Смерть от перегрева наступает при явлениях недостаточности кровообращения.

Переносимая температура ниже при согревании извне, чем при эндогенном повышении температуры. Человек теряет сознание, когда под действием какого-либо внешнего источника тепла его ректальная температура достигает 38,6°, в то время как при лихорадке температура иногда повышается до 42°, а при физической нагрузке может достигать 40° без всяких вредных последствий.