Характеристика процесів теплопродукції.
В усіх органах унаслідок процесів обміну речовин відбувається теплопродукція. Роль різних органів у теплопродукції різна. У стані спокою на печінку припадає близько 20 % загальної теплопродукції, на інші внутрішні органи -56 %, на скелетні м'язи -20 %, при фізичному навантаженні на скелетні м'язи – до 90 %, на внутрішні органи – лише 8%. Зміна їх метаболізму при локомоціях – основний механізм теплопродукції. Виділяють кілька етапів участі м'язів у теплопродукції.
1. Терморегуляційний тонус. При цьому м'язи не скорочуються. Підвищується їх тонус та метаболізм. Цей тонус виникає у м'язах шиї, тулуба та кінцівок. Унаслідок цього теплопродукція підвищується на 50-100 %.
2. Тремтіння виникає несвідомо і полягає в періодичній активності високопорогових рухових одиниць на тлі терморегуляційного тонусу. При тремтінні теплопродукція підвищується у 2-3 рази. Тремтіння починається часто з м'язів шиї, обличчя. Це пояснюється тим, що передусім має підвищитись температура крові, яка тече до головного мозку.
3. Довільні скорочення полягають у свідомому підвищенні скорочення м'язів. Це спостерігається в умовах низької зовнішньої температури, коли перших двох етапів не досить. При довільних скороченнях теплопродукція може збільшитись у 10-20 разів.
Хімічна терморегуляція має важливе значення для підтримки постійності температури тіла як в нормальних умовах, так і при зміні температури навколишнього середовища. У людини посилення теплоутворення унаслідок збільшення інтенсивності обміну речовин наголошується, зокрема, тоді, коли температура навколишнього середовища стає нижчою за оптимальну температуру, або зони комфорту. Для людини в звичайному легкому одязі ця зона знаходиться в межах 18-20°С, а для голого рівна 28 °С.
Оптимальна температура під час перебування у воді вище, ніж на повітрі. Це обумовлено тим, що вода, що володіє високою теплоємністю і теплопровідністю, охолоджує тіло в 14 разів сильніше, ніж повітря, тому в прохолодній ванні обмін речовин підвищується значно більше, чим під час перебування на повітрі при тій же температурі.
Найбільш інтенсивне теплоутворення в організмі відбувається в м'язах. Навіть якщо людина лежить нерухомо, але з напруженою мускулатурою, інтенсивність окислювальних процесів, а разом з тим і теплоутворення підвищуються на 10%. Невелика рухова активність веде до збільшення теплоутворення на 50-80 %, а важка м'язова робота - на 400- 500%.
В умовах холоду теплоутворення в м'язах збільшується, навіть якщо людина знаходиться в нерухомому стані. Це обумовлено тим, що охолоджування поверхні тіла, діючи на рецептори, що сприймають холодове подразнення, рефлекторно порушує безладні мимовільні скорочення м'язів, що виявляються у вигляді тремтіння (озноб). При цьому обмінні процеси організму значно посилюються, збільшується споживання кисню і вуглеводів м'язовою тканиною, що і спричиняє за собою підвищення теплоутворення. Навіть довільна імітація тремтіння збільшує теплоутворення на 200 %. Якщо в організм введені міорелаксанти - речовини, що порушують передачу нервових імпульсів з нерва на м'яз і що тим самим знімають рефлекторне м'язове тремтіння, при підвищенні температури навколишнього середовища набагато швидше наступає пониження температури тіла.
Збільшення теплоутворення, пов'язане з довільною і мимовільною (тремтіння) м'язовою активністю, називають скоротливими термогенезом. Разом з цим зростає рівень теплоутворення і в інших тканинах. Особливе місце займає так званий бурий жир, кількість якого значно у новонароджених. Бурий відтінок жиру додається значнішим числом закінчень симпатичних нервових волокон і великим числом мітохондрій. За рахунок високої швидкості окислення жирних кислот в бурій жировій тканині процес теплоутворення йде набагато швидше, ніж в звичайній, і майже без синтезу макроергів. Цей механізм термінового теплоутворення отримав назву «Нескоротливий термогенез».
У хімічній терморегуляції значну роль грають також печінка і нирки. Температура крові печінкової вени вища за температуру крові печінкової артерії, що указує на інтенсивне теплоутворення в цьому органі. При охолоджуванні тіла теплопродукция в печінці зростає.
Звільнення енергії в організмі здійснюється за рахунок окислювального розпаду білків, жирів і вуглеводів, тому всі механізми, які регулюють окислювальні процеси, регулюють і теплоутворення.