Тема 4. Патология теплорегуляции. Лихорадка

 

Становление в эволюции гомойотермии (температурный гомеостаз) шло по пути совершенствования теплопродукции (химическая теплорегуляция), но особенно – теплоотдачи (физическая терморегуляция). Физическая терморегуляция формируется, прежде всего, в связи с возникновением и развитием нервно-сосудистых образований, усложнением нервной системы и появлением центра терморегуляции.

Теплопродукция осуществляется в большей мере в мышцах и в меньшей – в висцеральных органах. Выделяют сократительный и несократительный термогенез. Сократительный термогенез обеспечивается произвольными мышечными движениями, мышечной дрожью (непроизвольные подергивания отдельных мышечных групп) и сокращением гладких мышц кожи («гусиная кожа»). Несократительный термогенез обеспечивается обменом веществ, интенсивность которого во многом зависит от действия гормонов (катехоламинов, тироксина, трийодтиронина).

Теплоотдача осуществляется следующими путями:

- теплоизлучением – радиационная теплоотдача,

- конвекцией – движением и перемешиванием воздуха вокруг поверхности тела,

- теплопроведением – отдачей тепла при соприкосновении,

- испарением.

Теплоотдача этими путями во многом определяется интенсивностью кровотока в сосудах кожи: при переходе, например, от холода к теплу теплоотдача с поверхности кожи увеличивается в десятки раз за счет расширения микрососудов кожи и возрастания скорости кровотока. Наибольшее значение для человека имеет испарение.

Соотношение теплопродукции и теплоотдачи, т.е. тепловой баланс, обеспечивается работой центра терморегуляции (совокупность терморегулирующих нейронов), который расположен в преоптической области гипоталамуса около дна III желудочка, хотя и другие отделы ЦНС, начиная с сегментарных центров спинного мозга и кончая корой большого мозга, участвуют в терморегуляции. Установлено, что термочувствительные нейроны («холодовые» и «тепловые») расположены преимущественно в предзрительном поле передней гипоталамической области, куда поступает информация от периферических (поверхностных и глубоких) терморецепторов. Эта зона обладает и непосредственной чувствительностью к температурным колебаниям. Роль задней гипоталамической области заключается в том, что здесь происходит интеграция температурной информации и формирование эффекторных стимулов, управляющих физической и химической терморегуляцией. Разрушение ее или всего гипоталамуса делает животных пойкилотермными. При разрушении передней гипоталамической области способность лихорадить через некоторое время восстанавливается.

Роль центра терморегуляции заключается в том, чтобы сохранять температурный гомеостаз, уравновешивая процессы теплопродукции и теплоотдачи. Это возможно благодаря тому, что центр терморегуляции работает как кибернетическое устройство в точно заданном режиме и колебания температуры (суточные) допускаются только в узких пределах от «установочной точки». Таким образом, организм теплокровных представляется как биологический термостат, температура которого целиком зависит от того, на какую точку поставлен терморегулятор, т.е. соответствующий центр мозга. Эта установочная точка может быть изменена в двух случаях: либо при чрезвычайном воздействии (перенагревание, гипотермия, замерзание, гипоксия), когда этот механизм полностью или частично выводиться из строя, либо при действии пирогенов, когда установочный механизм не разрушается, а изменяется так, что установочная точка перемещается на более высокий уровень.

На основании тонких электрофизиологических исследований этот механизм представляется следующим образом. В гипоталамическом центре терморегуляции имеются нейроны трех типов: чувствительные к теплу, чувствительные к холоду и «глухие» к колебаниям температуры. Допускают, что главную роль играют последние. Они генерируют сигналы стандартного характера, которые служат сигналом сравнения для термочувствительных нейронов. Если под влиянием пирогена меняется функция термочувствительных нейронов, то это приводит к изменению сигнала сравнения и, следовательно, точки температурного гомеостаза, который этот сигнал определяет.

Есть и другое объяснение формирования установочной температуры. Оно состоит в том, что установочная точка определяется первичным состоянием функций теплочувствительных и холодочувствительных нейронов. С помощью микроэлектронной техники было показано, что под влиянием пирогена активность холодочувствительных нейронов повышается, а теплочувствительных – снижается. В связи с этим понижается порог чувствительности центра терморегуляции к холоду и нормальная температура воспринимается, как пониженная. Тогда перекрываются пути отдачи тепла, температура тела повышается и на этом уровне остается некоторое время (на период лихорадки).

Кроме пирогенов в формировании лихорадочной реакции определенную роль играют и другие вещества, прежде всего гормоны. Сами гормоны лихорадки не вызывают, но, оказывая влияние на центр терморегуляции, они модулируют его работу, т.е. настраивают на иной лад, повышая или понижая его чувствительность к пирогенам. При тиреотоксикозе инфекционные заболевания обычно протекают с более высокой температурой. У лиц с пониженной функцией щитовидной железы или гипофиза сопутствующие инфекционные заболевания сопровождаются менее выраженной лихорадкой. При этом надо иметь в виду, что тироксин не только повышает чувствительность теплового центра к пирогенам, но и оказывают разобщающее действие на окисление и окислительное фосфорилирование в тканях. Гликокортикоиды (кортизол) тормозят развитие лихорадочной реакции вследствие того, что они ингибируют метаболические процессы в лейкоцитах, и в том числе образование в них пирогенов.

В процессе эволюционного развития лихорадочная реакция сложилась, прежде всего, как ответ на проникновение в организм микроорганизмов и их токсинов.

Лихорадка - это общая неспецифическая защитная реакция организма, возникающая при действии пирогенов, характеризуется повышением температуры тела вследствие перестройки центров терморегуляции на новый уровень функционирования.

Источники тепла в организме:

- первичная теплота (химическая теплопродукция);

- вторичная теплота;

- первичная теплота - то тепло, которое образуется в результате метаболизма.

Вторичная теплота - то тепло, которое образуется в результате работы органов и тканей. Важный источник тепла - работа скелетных мышц в виде произвольной мышечной деятельности, мышечной дрожи и терморегуляции мышечного тонуса (не сокращение мышц, а мелкие вибрации мышечной мембраны).

Механизмы теплоотдачи:

1 - прямой контакт;

2 - конверсия (через среду, через воздух). В отдаче тепла важен тонус сосудов кожи. Расширение сосудов способствует теплоотдаче.

3 - радиация (излучение тепла) - с поверхности тела идут электромагнитные волны инфракрасного диапазона.

4 - испарение со слизистых оболочек при дыхании (у человека не особенно важен), с участием потовых желез - самый эффективный путь теплоотдачи. Вода обладает высокой теплоемкостью. С одним метром пота выделения одна треть суточной продукции тепла организмом - 2400 кДж.

Пирогены - этиологические факторы лихорадки, вещества, вызывающие лихорадочную реакцию. Различают экзопирогены (попадают в организм извне) и эндопирогены (вырабатываются в организме). Экзопирогены различают инфекционной природы и неинфекционные. Инфекционные пирогены: липополисахариды оболочек бактерий - компонент бактериального эндотоксина. Термостабильные, не обладают видовой специфичностью, возможно развитие к ним толерантности. Слабой пирогенной активностью обладают бактериальные белки: стафилококковые, стрептококковые токсины. Слабой пирогенной активностью обладают вирусы, простейшие. Неинфекционные экзопирогены: лекарственные препараты, чужеродные белки. Эндопирогены вырабатываются в собственных клетках организма (нейтрофилах, моноцитах, макрофагах) под влиянием эндопирогенов. Эндопирогены - белки с молекулярной массой 1, 5=40 тыс. Дальтон, они термолабильны, обладают видовой специфичностью, к ним не формируется толерантность. Эндопирогены образуются под влиянием лимфокинов - биологически активных веществ лимфоцитов. Стимулятором образования эндопирогенов является интерлейкин. Процесс образования эндопирогенов может быть индуцирован также другими веществами, в том числе гормонами

Этапы развития лихорадки.

1 – Первичные пирогены – попадают в организм вместе с возбудителем, образуются в собственных тканях организма.

2 – Синтез лейкоцитарных (вторичных) пирогенов - ЛП, нейтрофильные гранулоциты, макрофагоциты.

3 – Проникновение ЛП через кровь и спинномозговую жидкость в мозг.

4 – Действие на нейроны передней гипоталамической области.

5 – Перестройка центра терморегуляции, ограничение теплоотдачи и увеличение теплопродукции.

6 – Повышение температуры тела до новой установочной точки, на которой продолжается поддержание температурного гомеостаза.

Стадии лихорадки

Лихорадочный процесс всегда протекает в три стадии:

I стадия (st. incrementi) - стадия повышения температуры.

II стадия (st. fastigii) - стадия снижения температуры.

III стадия (st. decrementi) - стадия снижения температуры.

Стадия повышения температуры.

Подъем температуры в этой стадии отражает перестройку терморегуляции: уменьшается теплоотдача, увеличивается теплопродукция. Теплоотдача уменьшается в результате сужения периферических сосудов и уменьшения притока теплой крови к тканям, торможения потоотделения и снижения испарения, сокращения мышц волосяных луковиц (" гусиная кожа" ). Увеличение теплопродукции достигается за счет активизации обмена веществ в мышцах на фоне повышенного тонуса мышц и мышечной дрожи. Мышечная дрожь связана со спазмом периферических сосудов, уменьшение притока крови приводит к снижению температуры кожи на несколько градусов. Терморецепторы возбуждаются, возникает ощущение голода - озноб. В ответ на это центр терморегуляции посылает эфферентные импульсы к двигательным нейронам - возникает дрожь. Одновременно увеличивается образование тепла в органах (печень, легкие, мозг) в результате трофического действия нервов на ткань, когда активируются ферменты, увеличивается потребление кислорода и выработка тепла. Влияние гуморального фактора в разбалансировании теплового гемостаза: в гипоталамусе вырабатывается тиреотропипрелизит - фактор, который стимулирует образование в гипофизе тиреотропного гормона и выработку серотонина щитовидной железой. В результате усиливается обмен веществ, возникает набухание митохондрий и разобщение дыхания и фосфорилирования - увеличивается теплопродукции.

Стадия стояния повышенной температуры.

После того как температура поднялась на определенный уровень, она в течение некоторого времени (дни, часы) остается там. Увеличение теплоотдачи стабилизирует температуру на определенном уровне. Включение теплоотдачи осуществляется благодаря расширению периферических сосудов, (бледность кожи изменяется ее гиперемий, кожа горячая на ощупь, возникает чувство жара). Поддержание температуры на повышенном уровне объясняется тем, что под влиянием лейкоцитарного пирогена меняется установочная точка центра терморегуляции. По степени повышения температуры различают следующие ее виды:

А) субфебрильная - повышение температуры до 38 °С;

Б) умеренная - 38-39 °С;

В) высокая - 39-41 °С;

Г)гиперпиретическая - выше 41 °С.

Стадия снижения температуры.

Связана с уничтожением пирогенов. После прекращения действия пирогенов центр терморегуляции приходит в прежнее состояние, установочная точка температуры опускается до нормального уровня. За счет расширения сосудов кожи, обильного потоотделения и частого дыхания образовавшееся в организме тепло выводится. Варианты снижения температуры:

а) литическое (lisis) - постепенное, в течение нескольких часов;

б) критическое (krisis) - быстрое. Опасно, т. к. может произойти слишком резкое расширение сосудов и опасный для жизни коллапс.

Защитная роль лихорадки:

1) повышенная температура тела препятствует размножению многих микроорганизмов; понижает их устойчивость к лекарственным препаратам. В связи с этим повышение температуры (пиротерапия) эффективно используют для лечения костно-суставного туберкулеза;

2) при повышении температуры усиливаются обменные процессы в организме, и многие токсические вещества разрушаются в " метаболическом котле";

3) при лихорадке активируется фагоцитоз;

4) увеличивается содержание в крови защитных веществ - белков: лизоцим, интерферрон, пропердин, комплимент;

5) активируются механизмы общего адаптационного синдрома;

6) активируется симпатоадреналовая система, увеличивается сердечный выброс;

7) улучшается кислородтранспортная функция эритроцитов;

8) усиливается выброс крови из депо;

9) стимулируется гемопоэз;

10) активируется антитоксическая функция печени.

Гипертермия.

Повышение температуры может возникнуть при действии на организм некоторых физических и химических факторов. Прежде всего это действие высокой температуры окружающей среды (жаркий климат, горячие цеха). В этих условиях после истощения компенсаторных возможностей температура тела начинает повышаться, возникает гипертермия, которая не имеет ничего общего с лихорадкой. При лихорадке терморегуляция активно направлена на повышение температуры, при перегревании же организм сопротивляется этому. Лихорадка создается самим организмом, гипертермия – вопреки ему. Гипертермию вызывают некоторые лекарственные средства (кофеин, фенамин, адреналин, стрихнин и др.), которые влияют на процессы образования тепла или теплоотдачу. Перегревание может наступить при химических, механических и других воздействиях на ЦНС. Центрогенное повышение температуры может быть при травме головного мозга, при лечении электрошоком. Вероятно, при этом нарушается функция центра терморегуляции и повышение температуры возникает без воздействия пирогенов.

Перегревание (гипертермия) – временное повышение температуры тела, возникающее в результате нарушения механизма терморегуляции и несоответствия процессов теплоотдачи и теплообразования.

В условиях повышения температуры и влажности воздуха отдача тепла из организма в окружающую среду затруднена и может совершаться только при напряжении механизмов физической терморегуляции (расширение периферических сосудов, усиление потоотделения). При повышении температуры воздуха до 33С (что равно температуре кожи) отдача тепла путем проведения и излучения становиться неэффективной и совершается только путем испарения, а при повышении влажности воздуха затрудняется и этот путь отдачи тепла. При таких обстоятельствах нарушается равновесие между образованием тепла в организме и его отдачей во внешнюю среду, что приводит к задержке тепла и перегревании. Тот период перегревания, который характеризуется сохранением нормальной температуры тела, называется стадией компенсации. Перенапряжение терморегуляции приводит к ее истощению, а наступающее вслед за этим повышение температуры тела свидетельствует о наступлении второго периода – стадии декомпенсации. Повышение температуры тела сопровождается резким возбуждением ЦНС, дыхания и кровообращения, усилением обмена веществ. Дальнейшее повышение температуры тела и перевозбуждение нервных центров могут закончиться их истощением, нарушением дыхания, функции сердца и снижением АД. Развивается гипоксия.

Обильное потоотделение имеет и отрицательные последствия – обезвоживание, нарушение электролитного обмена (потеря хлоридов). Сгущение крови и повышение ее вязкости создают дополнительную нагрузку на аппарат кровообращения и способствуют развитию недостаточности сердца. На фоне нарастающих явлений кислородного голодания появляются судороги, наступает смерть. Острое перегревание с быстрым повышением температуры тела носит название теплового удара.

Солнечный удар по клинической картине напоминает тепловой удар: повышение температуры тела, возбуждение нервной системы, преходящее в ее угнетение, нарушения кровообращения и дыхания. Однако этиология и патогенез их отличается. При солнечном ударе этиологическим фактором являются тепловые солнечные лучи, действующие на непокрытую голову. Дополнительным фактором является высокая температура воздуха, способствующая перегреванию. Несмотря на то что кожа и кости черепа задерживают большое количество солнечных лучей, некоторая их часть (инфракрасные лучи) могут проникать внутрь и оказывать повреждающее действие на мозговые оболочки и нервную ткань. Определенное значение имеет и действие ультрафиолетовых лучей солнечного спектра, которые освобождают из клеток биологически активные амины, способствуют расщеплению белка и образованию полипептидов, а последние рефлекторным или гуморальным путем также могут стать фактором, повреждающим мозговые оболочки и нервную ткань.

Гипотермия (общее охлаждение организма) представляет собой нарушение теплового баланса в организме, приводящее к понижению температуры тела. Гипотермия возникает в случаях, когда вследствие внешнего охлаждения усиливается отдача тепла выше обычных пределов при нормальной теплопродукции, либо когда резко понижается теплопродукция или при сочетании обоих этих факторов. В развитии гипотермии различают две стадии. Сначала, несмотря на низкую температуру окружающей среды, температура тела не снижается, а поддерживается на исходном уровне благодаря включению компенсаторных реакций, обусловливающих перестройку терморегуляции. Этот период охлаждения называется стадией компенсации. Из большого разнообразия терморегуляторных приспособлений в первую очередь включаются механизмы физической терморегуляции, направленные на ограничение теплоотдачи. Отдача тепла в окружающую среду совершается путем излучения, конвекции, проведения и испарения. В условиях холода теплоотдача ограничивается благодаря спазму сосудов кожи и уменьшению потоотделения. Этих реакций, неправленых на уменьшение отдачи тепла, может быть достаточно для сохранения температуры тела.

При более интенсивном и продолжительном действии холода включаются механизмы химической терморегуляции, направленные на увеличение теплопродукции. Появляются мышечная дрожь, усиливается обмен веществ, увеличивается распад гликогена в печени и мышцах, повышается содержание глюкоз в крови. Потребление кислорода увеличивается, усиленно функционируют системы, обеспечивающие доставку кислорода к тканям. Обмен веществ не только повышается, но и перестраивается. Дополнительный выход энергии в виде тепла обеспечивается как за счет усиления окислительных процессов, так и за счет разобщения окисления и сопряженного с ним фосфорилирования. Этот механизм способствует экстренному согреванию, однако, как известно, связан с уменьшением количества макроэргов, необходимых для осуществления функций. Следовательно, разобщение окисления и фосфорилирования не может обеспечить длительную адаптацию к холоду и тем более активную деятельность в условиях холода. Последнее может быть достигнуто путем увеличения мощности митохондральной системы. Биогенез этих органелл связан с активацией генетического аппарата клетки, увеличением синтеза нуклеиновых кислот и белка.

Сложная перестройка в организме, обеспечивающая постоянство температуры тела в условиях холода, происходит при участии нейрогуморальных регуляторных механизмов, которые схематически можно представить следующим образом. Терморецепторы кожи воспринимают холодовое раздражение и по чувствительным путям посылают импульсы в гипоталамус, где расположен центр терморегуляции, и в высшие отделы ЦНС. Отсюда в обратном направлении поступают сигналы к различным органам и системам, принимающим участие в поддержании температуры тела. По двигательным нервам импульсы поступают к мышцам, в которых развивается терморегуляторный тонус и дрожь. По симпатическим нервам возбуждение достигает мозгового вещества надпочечников, где усиливается секреция адреналина. Адреналин способствует сужению периферических сосудов и стимулирует распад гликогена в печени и в мышцах. Важным фактором является включение в терморегуляцию гипофиза, а через его тропные гормоны – щитовидной железы и коры надпочечников. Гормон щитовидной железы повышает обмен веществ, разобщает процессы окисления и фосфорилирования, а также активизирует биогенез митохондрий. Гликокортикоиды стимулируют образование углеводов из белков.

В условиях длительного или интенсивного действия холода возможно перенапряжение и истощение механизмов терморегуляции, после чего температура тела снижается и наступает вторая стадия охлаждения – стадия декомпенсация, или собственно гипотермия. В этом периоде кроме снижения температуры тела отмечается снижение обменных процессов и потребления кислорода; жизненно важные функции угнетены. Нарушение дыхания и кровообращения приводит к кислородному голоданию, угнетению функций ЦНС, снижению иммунологической реактивности. В тяжелых случаях возможны необратимые изменения в тканях, влекущие за собой смерть. Во второй стадии гипотермии тесно переплетены явления патологические и приспособительные. Более того, одни и те же сдвиги, являясь, с одной стороны, патологическими, с другой стороны могут быть оценены как приспособительными. Например, угнетение функций ЦНС можно назвать охранительными, так как понижается чувствительность нервных клеток к недостатку кислорода и дальнейшему снижению температуры тела. Снижение обмена в свою очередь уменьшает потребность организма в кислороде. В состоянии гипотермии организм становится менее чувствительным к самым разнообразным неблагоприятным воздействием внешней среды – недостатку кислорода и пищи, интоксикации, инфекции, поражающему действию электрического тока, перегрузкам и т.д.

Искусственная гипотермия (гибернация) – контролируемое снижение температуры тела до заданных величин, необходимое для проведения сложных операций на жизненно важных органах (мозг, сердце, легкие). Данное состояние создается при помощи физического охлаждения на фоне применения фармакологических препаратов, блокирующих проведение нервных импульсов.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: