Текст книги "Нормальная физиология"

Автор книги: Николай Агаджанян

сообщить о нарушении

Текущая страница: 32 (всего у книги 41 страниц)

Тепловое воздействие

При повышении температуры окружающей среды, прямом действии теплового излучения, увеличении теплопродукции организма (мышечная работа) поддержание температурного гомеостаза осуществляется главным образом за счет регуляции теплоотдачи. Ответная реакция организма на действие высоких температур выражается прежде всего в расширении поверхностных кровеносных сосудов, повышении температуры кожи, усилении потоотделения, возникновении тепловой одышки, изменении поведения и позы, способствующих интенсивной теплоотдаче, происходит также незначительное снижение уровня обмена веществ.

Повышение температуры среды воспринимается тепловыми рецепторами, импульсация от них поступает в центры гипоталамуса. В ответ происходит рефлекторное расширение сосудов кожи (вследствие снижения симпатического вазоконстрикторного тонуса), в результате кожный кровоток резко усиливается и кожа приобретает красный цвет, ее температура повышается и избыток тепла рассеивается от поверхности тела за счет теплоизлучения, теплопроведения и конвекции. Кровь возвращается к внутренним областям тела по венам, лежащим под самой поверхностью кожи, минуя противоточный теплообменник, благодаря чему снижается количество тепла, которое она получает от артериальной крови. Близость этих вен к кожной поверхности увеличивает охлаждение венозной крови, возвращающейся к внутренним областям тела. У человека максимальное расширение сосудов кожи от состояния максимального сужения уменьшает общую величину теплоизоляции кожного покрова в среднем в б раз. Не все участки поверхности кожи равноценно участвуют в теплоотдаче. Особое значение имеют кисти рук, от них может быть отведено до 60% теплопродукции основного обмена, хотя их площадь составляет лишь около 6% от общей поверхности тела.

Если уровень температуры тела, несмотря на расширение поверхностных сосудов, продолжает увеличиваться, в действие вступает другая реакция физической терморегуляции – происходит резкое усиление потоотделения. Процесс просачивания воды через эпителий и последующего ее испарения называется неощутимой перспирацией. За счет этого процесса поглощается примерно 20% теплопродукции основного обмена. Неощутимая перспирация не регулируется и мало зависит от температуры окружающей среды. Поэтому при угрозе перегревания симпатическая нервная система стимулирует работу потовых желез. Возбуждаются эфферентные нейроны центра теплоотдачи, которые активируют симпатические нейроны и постганглионарные волокна, идущие к потовым железам и являющиеся холинергическими, ацетилхолин повышает активность потовых желез за счет взаимодействия с их М-холинорецепторами. В условиях очень высокой температуры отдача тепла путем испарения пота становится единственным способом поддержания теплового баланса. В насыщенном водяными парами теплом воздухе испарение жидкости с поверхности кожи ухудшается, теплоотдача затрудняется и температурный гомеостаз может нарушиться.

Адаптация к длительным изменениям температуры

Процессы акклиматизации основаны на определенных изменениях в органах и функциональных системах, которые развиваются только под влиянием продолжительных (несколько недель, месяцев) температурных воздействий. Тепловая адаптация играет решающую роль для жизни в условиях тропиков или пустынь. Ее основной характеристикой является значительное увеличение интенсивности потоотделения (примерно в три раза), в течение коротких интервалов времени потоотделение может достигать 4 л в 1 час. В ходе адаптации содержание электролитов в поте заметно снижается, что уменьшает опасность их чрезмерной потери. Усиливается способность ощущать жажду при данном уровне потерь воды с потом, что необходимо для поддержания водного баланса. У лиц, длительно проживающих в жарком климате, по сравнению с неадаптированными реакция выделения пота и расширения сосудов кожи начинается при температуре примерно на 0,5°С более низкой.

В условиях продолжительного действия холода у людей развивается ряд приспособительных реакций. Их вид зависит от характера воздействий. Может возникнуть толерантная адаптация, при которой порог развития дрожи и интенсификации обменных процессов смещается в сторону более низких значений температуры. Например, аборигены Австралии могут провести целую ночь почти раздетые при температуре, близкой к нулю, без развития дрожи. Если воздействие холода более длительно или температура окружающей среды ниже нуля, такая форма адаптации становится непригодной. У эскимосов и других жителей Севера выработался другой механизм (метаболическая адаптация): у них интенсивность основного обмена стала на 25 – 50% выше. Однако для большинства людей характерна не столько физиологическая, сколько поведенческая адаптация к холоду, т. е. использование теплой одежды и обогреваемых жилищ.

Гипотермия и гипертермия. Лихорадка

Нарушения терморегуляции могут возникать при повреждении центральных и периферических аппаратов температурной чувствительности (кровоизлияния, опухоли в области гипоталамуса, некоторые инфекции), а также после травматических перерывов проводящих путей. Они могут приводить к развитию состояний, для которых характерно отклонение от нормы температуры тела, что сопровождается разнообразными нарушениями жизнедеятельности.

Значительные отклонения температуры тела от нормы могут возникнуть и при чрезмерно сильных изменениях температуры окружающей среды. Если, несмотря на активацию обмена веществ, величина теплопродукции организма становится меньше величины теплоотдачи, возникает понижение температуры тела, получившее название переохлаждения, или гипотермии. Развитию гипотермии способствуют факторы, увеличивающие теплоотдачу, например, холодный воздух, движущийся с высокой скоростью, повышенная влажность. Переохлаждение развивается в три стадии. Во время I стадии, компенсации, при снижении температуры среды обитания уменьшается теплоотдача и увеличивается теплопродукция, но этих механизмов недостаточно для сохранения нормальной температуры тела. Во II стадии, переходной, вследствие нарушения механизмов терморегуляции периферические сосуды расширяются, поэтому теплоотдача увеличивается и температура тела начинает быстро понижаться. В III стадии, декомпенсации, теплоотдача еще более возрастает, а теплопродукция снижается, вследствие чего организм становится пойкилотермным и принимает температуру окружающей среды. В этот период снижается активность ЦНС и возникает сон, происходит угнетение дыхания и кровообращения. Искусственную гипотермию используют при проведении некоторых операций для повышения резистентности организма к недостатку кислорода и уменьшения дозы, необходимых для операции наркотических средств.

Противоположное состояние организма, сопровождающееся повышением температуры тела, – гипертермия возникает, когда интенсивность теплопродукции превышает способность организма отдавать тепло. При подъеме температуры тела в результате потери жидкости с потом уменьшается объем циркулирующей крови и повышается ее осмотическое давление. Организм в этих условиях стремится сохранить водный гомеостаз, даже если это идет в ущерб терморегуляторным реакциям, поэтому отдача тепла за счет потоотделения уменьшается, и температура тела устанавливается на более высоком уровне. Развивается чувство жажды, уменьшается диурез. Гипертермия наиболее легко развивается в условиях действия на организм внешней температуры, превышающей 37°С при 100% влажности воздуха, когда испарение пота или влаги с поверхности тела становится невозможным. В случае продолжительной гипертермии может возникнуть «тепловой удар». Это состояние организма характеризуется покраснением кожи в результате расширения периферических сосудов, отсутствием потоотделения, признаками нарушения функций ЦНС (нарушение ориентации, бред, судороги). В более легких случаях гипертермии может проявиться тепловой обморок, когда в результате резкого расширения периферических сосудов про-исходит падение артериального давления.

В процессе эволюции выработана особая ответная реакция организма на действие пирогенных факторов – лихорадка (пирексия, жар, горячка). Она является защитным механизмом, направленным против вирусов, микроорганизмов и чужеродных веществ. По степени подъема температуры различают: субфебрильную лихорадку (повышение температуры до 38°), умеренную (38–39°) и чрезмерную (выше 41°). Лихорадка – это состояние организма, при котором центр терморегуляции стимулирует повышение температуры тела. Это достигается перестраиванием механизма «установочной точки» на более высокую, чем в норме, температуру регуляции. Группа нейронов, осуществляющих анализ текущей средней температуры тела и ее сравнение с новым установленным значением, воспринимает нормальную температуру ядра тела как низкую. Включаются механизмы, активизирующие теплопродукцию (повышение терморегуляционного тонуса мышц, мышечная дрожь) и снижающие интенсивность теплоотдачи (сужение сосудов поверхности тела, принятие позы, уменьшающей площадь соприкосновения поверхности тела с внешней средой). Хотя субъективно в это время человек ощущает озноб, на самом деле температура тела повышается и вскоре достигает нового, установленного уровня регуляции. С этого момента начинается уравновешивание процессов выработки и отдачи тепла. В результате дрожь, как один из наиболее эффективных способов теплопродукции, исчезает, расширяются поверхностные сосуды, повышается температура кожи и поверхностных тканей. С момента, когда в организме достигается баланс интенсивностей теплопродукции и теплоотдачи, возникает ощущение тепла и исчезает озноб. Переход «установочной точки» на более высокий уровень происходит в результате действия на соответствующую группу нейронов преоптической области гипоталамуса эндогенных пирогенов – веществ, вызывающих подъем температуры тела. К ним относят: полисахариды дрожжей, липотейхоевую кислоту грамположительных микробов, белковые экзотоксины микробов, различные аллергены, лектины, содержащиеся в растительных продуктах, продукты активации комплемента, комплексы антиген-антитело, продукты распада собственных тканей после их поступления в кровь. Все они сами по себе не способны вызывать лихорадку, поэтому их называют экзогенными пирогенами. Попав в кровь, они активируют высвобождение из лейкоцитов эндогенного пирогена (лейкоцитарного пирогена) – интерлейкина. Выработка эндогенных пирогенов происходит в нейтрофилах, эозинофилах, моноцитах, гистиоцитах, клетках Купфера. Эндогенными пирогенами являются пептиды: интерлейкины в формах а и р, фактор некроза опухолей, а-интерферон и другие.

Влияние фармакологических препаратов на температуру тела

Для человека снижение температуры тела ниже 25°С и ее увеличение выше 43°С, как правило, смертельно. Особенно чувствительны к изменениям температуры нервные клетки. Как было показано выше, температура оказывает глубокое влияние на жизненные процессы организма. Однако правило Вант-Гоффа вполне оправдывается только для химических реакций in vivo. Для сложных химических процессов в клетках и тканях оно имеет относительное значение. Одним из важных факторов, ограничивающих его значение, является влияние нервной системы на интенсивность обмена веществ. Выключение центральной нервной системы (например, при наркозе или алкогольном опьянении) приводит к большей зависимости интенсивности обмена веществ от температуры внешней среды. Иногда в послеоперационном периоде наблюдается озноб (вследствие расширения сосудов и теплопотери во время операции). У детей с врожденной патологией костной и мышечной ткани во время наркоза (особенно фторотанового) велика опасность возникновения злокачественной гипертермии (причина ее пока не ясна), сопровождающейся судорогами и имеющей в большинстве случаев летальный исход. Уже после применения небольших доз этанола происходит угнетение сосудодвигательного центра, приводящее к расширению сосудов кожи, увеличению теплоотдачи и к появлению субъективного ощущения тепла. Такое расширение сосудов кожи иногда используют при обморожениях, резком охлаждении организма, но человек при этом должен находиться в теплом помещении, иначе повышенная теплоотдача приведет к еще большему охлаждению и гибели.

Существует две группы препаратов, способных влиять на терморегуляцию: средства, устраняющие чувство жара и снижающие повышенную температуру до нормальной (жаропонижающие средства), и препараты, способные понизить нормальную температуру, т. е. обладающие гипотермическим действием.

К первой группе относятся ненаркотические анальгетики (анальгетики-антипиретики), по химическому строению их можно разделить:

1. на салицилаты (аспирин, салициламид, метилсалицилин);

2. производные пиразолона (антипирин, амидопирин, анальгин, бутадион);

3. производные парааминофенола (парацетамол, фенацитин).

Они применяются при лихорадочных состояниях для снижения температуры, способны снижать возбуждение центров терморегуляции. Жаропонижающий эффект этих средств заключается в снижении лихорадочной, но не нормальной температуры тела. Лихорадка является следствием повышения концентрации в цереброспинальной жидкости простагландина Е,, что обусловлено активностью эндогенных или экзогенных пирогенов, В результате нарушается нормальное соотношение между ионами натрия и кальция в нейронах терморегулирующих структур головного мозга, изменяется их активность, что сопровождается возрастанием теплопродукции и уменьшением теплоотдачи. Эти препараты, тормозя образование простагландина Е, восстанавливают нормальную активность нейронов центров терморегуляции.

Нормализация температуры тела происходит прежде всего за счет увеличения теплоотдачи, что обеспечивается тремя основными механизмами:

1. расширением сосудов оболочки

2. повышением потоотделения (стимуляция функции потовых желез)

3. увеличением легочной вентиляции (повышение частоты дыхания и дыхательного объема).

Температуру тела способна снижать и другая группа анальгетиков – нестероидные противовоспалительные препараты (вольтарен, ибупрофен, индометацин), но они в клинике с этой целью не используются, а применяются только как противовоспалительные средства. Механизм их жаропонижающего действия тот же, что и у анальгетиков-антипиретиков (он один для всей группы не-наркотических анальгетиков). Препараты отличаются лишь выраженностью эффекта.

К средствам, способным понизить нормальную температуру тела (гипотермические средства), относятся нейролептики и прежде всего производные фенотиазина (аминазин, френолон, трифтазин). Их гипотермическое действие обусловлено тем, что они уменьшают способность организма адаптироваться к снижению температуры окружающей среды, т. е. сам препарат не способен снизить температуру, для этого необходимо действие внешних охлаждающих факторов. Этот эффект возникает в результате угнетения адренои серотонинорецепторов в гипоталамических центрах, расширения периферических сосудов и увеличения теплоотдачи, а также вследствие понижения активности дыхательных ферментов тканей и уменьшения образования тепла. В психиатрических клиниках нейролептики могут применяться в больших дозах и пациенты могут сохранять нормальную температуру в комфортных условиях, но если они выходят на улицу, то это может привести к заметному переохлаждению в холодное время года, а при жаре возможно развитие гипертермии, хотя этот эффект возникает значительно реже.

Иногда нейролептики используются для создания искусственной гипотермии при проведении хирургических операций: больного помещают в специальную ванну, заполненную холодной водой, и снижают температуру его тела. Вызванное холодом замедление метаболических процессов предоставляет врачу дополнительное время для действий, а также позволяет использовать для наркоза минимальные дозы наркотических препаратов.

В экспериментах на животных было показано, что, используя g-оксибутират натрия (ГОМК), можно создать глубокую гипотермию с сохранением сердечной деятельности при температуре ниже 10ºС, а также гипотермию с сохранением бодрствования (до 10–20°С), при которой животное способно поддерживать нормальную позу, сохранять рефлекторную деятельность, при этом на ЭЭГ регистрируется биоэлектрическая активность, характерная для периода бодрствования. Применение ГОМК в сочетании с гидрохиноном и глицерином позволяет достичь состояния длительной гипотермии (4 дня на уровне 20 – 25°С).

Глава 12. Выделение. Физиология почек

В процессе жизнедеятельности в организме человека образуются значительные количества продуктов обмена, которые уже не используются клетками и должны быть удалены из организма. Кроме того, организм должен быть освобожден от токсичных и чужеродных веществ, от избытка воды, солей, лекарственных препаратов. Иногда процессам выделения предшествует обезвреживание токсических веществ, например в печени. Так, такие вещества, как фенол, индол, скатол, соединяясь с глюкуроновой и серной кислотами, превращаются в менее вредные вещества.

Органы, выполняющие выделительные функции, называются выделительными, или экскреторными. К ним относят почки, легкие, кожу, печень и желудочно-кишечный тракт. Главное назначение органов выделения – это поддержание постоянства внутренней среды организма. Экскреторные органы функционально взаимосвязаны между собой. Сдвиг функционального состояния одного из этих органов меняет активность другого. Например, при избыточном выведении жидкости через кожу при высокой температуре снижается объем диуреза. Нарушение процессов выделения неизбежно ведет к появлению патологических сдвигов гомеостаза вплоть до гибели организма.

Легкие и верхние дыхательные пути удаляют из организма углекислый газ и воду. Кроме того, через легкие выделяется большинство ароматических веществ, как, например, пары эфира и хлороформа при наркозе, сивушные масла при алкогольном опьянении. При нарушении выделительной функции почек через слизистую оболочку верхних дыхательных путей начинает выделяться мочевина, которая разлагается, определяя соответствующий запах аммиака изо рта. Слизистая оболочка верхних дыхательных путей способна выделять йод из крови.

Печень и желудочно-кишечный тракт выводят с желчью из организма ряд конечных продуктов обмена гемоглобина и других порфиринов в виде желчных пигментов, конечные продукты обмена холестерина в виде желчных кислот. В составе желчи из организма экскретируются также лекарственные препараты (антибиотики), бромсульфалеин, фенолрот, маннит, инулин и др. Желудочно-кишечный тракт выделяет продукты распада пищевых веществ, воду, вещества, поступившие с пищеварительными соками и желчью, соли тяжелых металлов, некоторые лекарственные препараты и ядовитые вещества (морфий, хинин, салицилаты, ртуть, йод), а также красители, используемые для диагностики заболеваний желудка (метиленовый синий, или конгорот).

Кожа осуществляет выделительную функцию за счет деятельности потовых и в меньшей степени сальных желез. Потовые железы удаляют воду, мочевину, мочевую кислоту, креатинин, молочную кислоту, соли щелочных металлов, особенно натрия, органические вещества, летучие жирные кислоты, микроэлементы, пепсиноген, амилазу и щелочную фосфатазу. Роль потовых желез в удалении продуктов белкового обмена возрастает при заболеваниях почек, особенно при острой почечной недостаточности. С секретом сальных желез из организма выделяются свободные жирные и неомыляемые кислоты, продукты обмена половых гормонов.

Функции почек

Почки являются основным органом выделения. Они выполняют в организме много функций.

Одни из них прямо или косвенно связаны с процессами выделения, другие – не имеют такой связи.

1. Выделительная, или экскреторная, функция. Почки удаляют из организма избыток воды, неорганических и органических веществ, продукты азотистого обмена и чужеродные вещества: мочевину, мочевую кислоту, креатинин, аммиак, лекарственные препараты.

2. Регуляция водного баланса и соответственно объема крови, вне– и внутриклеточной жидкости (волюморегуляция) за счет изменения объема выводимой с мочой воды.

3. Регуляция постоянства осмотического давления жидкостей внутренней среды путем изменения количества выводимых осмотически активных веществ: солей, мочевины, глюкозы (осморегуляция).

4. Регуляция ионного состава жидкостей внутренней среды и ионного баланса организма путем избирательного изменения экскреции ионов с мочой (ионная регуляция).

5. Pei-уляция кислотно-основного состояния путем экскреции водородных ионов, нелетучих кислот и оснований.

6. Образование и выделение в кровоток физиологически активных веществ: ренина, эритропоэтина, активной формы витамина D, простагландинов, брадикининов, урокиназы (инкреторная функция).

7. Регуляция уровня артериального давления путем внутренней секреции ренина, веществ депрессорного действия, экскреции натрия и воды, изменения объема циркулирующей крови.

8. Регуляция эритропоэза путем внутренней секреции гуморального регулятора эритрона – эритропоэтина.

9. Регуляция гемостаза путем образования гуморальных регуляторов свертывания крови и фибринолиза – урокиназы, тромбопластина, тромбоксана, а также участия в обмене физиологического антикоагулянта гепарина.

10. Участие в обмене белков, липидов и углеводов (метаболическая функция).

11. Защитная функция: удаление из внутренней среды организма чужеродных, часто токсических веществ.

Следует учитывать, что при различных патологических состояниях выделение лекарств через почки иногда существенно нарушается, что может приводить к значительным изменениям переносимости фармакологических препаратов, вызывая серьезные побочные эффекты вплоть до отравлений.