Механизмы регуляции вегетативных функций организма

Высшие животные и человек относятся к гомойотермным организмам. Температура «ядра» тела (центральная нервная система, внутренние органы, часть скелетных мышц) у этих организмов является одной из важных констант гомеостаза и поддерживается на определенном уровне, несмотря на значительные изменения температуры внешней среды и воздействие других факторов. Это очень важное приобретение эволюции, гарантирующее организ­му стабильное течение основных жизненных функций и позволяющее расширить зону обитания.

Температура ядра тела — константа гомеостаза и оп­ределяет скорость биохимических реакций, конформационных изменений биологически важных макромолекул, а сле­довательно, и уровень активности всех клеток органов и тканей организма. Оптимум метаболизма и функций сложноорганизованных тканей ядра тела наблюдается при сравнительно небольших колебаниях температуры, которая зависит от баланса процессов теплопродукции в организме в целом и теплоотдачи через оболочку тол­щиной в 2,5—3 см (кожа, подкожная клетчатка, часть скелетных мышц). В условиях стационарного состояния организма процессы теплопродукции равны процессам теплоотдачи. При переходных режимах теплообмена это равенство может нарушаться.

Теплообразование (химическая терморегуляция) обу­словлено в основном экзотермическими обменными реак­циями двух типов: окислительными реакциями и реакция­ми расщепления макроэргических связей АТФ.

Величина теплопродукции в животном организме прежде всего определяется состоянием скелетной мус­кулатуры (главный эффектор системы химической термо­регуляции). Теплопродукция за счет сократительной деятельности мышц называется сократительным термогенезом. Теплопродукция всех немышечных органов и тканей (печень, почки, бурая жировая ткань и др.) и часть теплопродукции скелетных мышц, не связанная с их сокращением, называется несократительным термогенезом. В состоянии физиологического покоя в комфорт­ных условиях среды доля несократительного термогенеза сравнительно велика. При остром охлаждении со­отношение между несократительным и сократительным термогенезом меняется в сторону последнего. При адаптации к холоду теплопродукция вновь относительно возрастает за счет несократительного термогенеза.

Повышение теплопродукции при химической термо­регуляции с целью поддержания нормальной темпера­туры тела в естественных условиях обитания использу­ется животным только как экстренная реакция на ох­лаждение. Длительное приспособление к холоду таким путем вряд ли имеет место, так как поддержание жизне­деятельности даже в условиях покоя и температурного комфорта среды требует значительных затрат энергии в силу низкого КПД биологической работы (К. П. Ива­нов, 1972). Гомойотермные организмы приспосабливаются к длительному пребыванию в условиях низкой темпера­туры среды путем увеличения теплоизоляции и изменения поведения.

При сравнительно напряженном метаболизме организм животного имеет малую теплоемкость, поэтому обра­зующееся при окислительных процессах и работе клеток тепло должно постоянно выводиться из организма. Это важнейшая функция теплорегуляции. Перенос тепла от органов с высоким метаболизмом к поверхностным частям тела (к оболочке) осуществляется кровью. С поверхности тепло отдается путем конвекции, радиации и испарения (физическая терморегуляция). Интенсивность теплоотда­чи зависит от градиента температуры на границе орга­низм — среда, размеров и свойств поверхности тела, влаж­ности и движения воздуха. Основными эффекторами системы физической терморегуляции у человека являются гладкие мышцы кровеносных сосудов и потовые железы.

В естественных условиях существования тепловой ба­ланс организма может изменяться при воздействии тем­пературы окружающей среды, при физических нагрузках, при приеме больших количеств воды и пищи с разной температурой. Во всех случаях восстановление теплового баланса возможно тремя способами: а) изменением теплопродукции до уравнивания ее с измененной тепло­отдачей; б) восстановлением прежнего уровня тепло­отдачи; в) перемещением в среде с целью поиска комфортных температурных условий. Обычно гомойотерм­ные организмы одновременно используют все способы.

Терморегуляция — совокупность механизмов, обеспе­чивающих сохранение постоянной температуры тела

(нормального теплосодержания системы) в условиях изменения температуры среды. Терморегуляция направле­на на предупреждение нарушений теплового баланса орга­низма или на его восстановление, если изменения уже произошли.

Механизм регуляции теплового баланса представлен на схеме 13.