термогенез что это такое
Регуляцией термогенеза занимается не только нервная, но и иммунная система
Термогенез (см. thermogenesis) — это процесс выработки тепла теплокровным организмом в холодных условиях внешней среды. Существует несколько видов термогенеза, но здесь пойдет речь только об одном из них — том, при котором тепло вырабатывается бурой жировой тканью (см. brown adipose tissue). Бурый жир, в отличие от белого (см. white adipose tissue), служит не «кладовой», в которой хранятся жировые запасы организма, а «печкой», которая «разогревает» организм при понижении температуры окружающей среды. До недавнего времени считалось, что регуляция термогенеза происходит только за счет нервной системы, однако результаты работы, опубликованной в последнем номере журнала Nature, значительно расширяют представления об этом вопросе.
А между тем, существует и другой способ активации макрофагов — гораздо более «мирный», значительно хуже изученный и ничуть не менее интересный. Называется этот способ «альтернативной активацией». «Альтернативные» макрофаги никого не атакуют, а выполняют множество неагрессивных функций и участвуют в регуляции некоторых важных процессов.
И вот группа ученых из США и ЮАР решила проверить, не участвуют ли альтернативно активированные макрофаги в том числе и в регуляции термогенеза.
Наиболее популярная модель регуляции термогенеза выглядит так. При понижении температуры тела гипоталамус (точнее, его переднее ядро, см. Anterior hypothalamic nucleus) активирует симпатическую нервную систему. В результате постганглионарные симпатические нейроны (см. postganglionic fibers), иннервирующие жировую ткань, выделяют норадреналин. В белом жире норадреналин вызывает липолиз — то есть расщепление жиров. В буром же жире главным эффектом норадреналина является активация «разогревающих» генов, прежде всего гена белка термогенина (см. thermogenin). Дело в том, что бурые адипоциты (жировые клетки) буквально напичканы митохондриями (которые и придают им коричневато-красный цвет). Термогенин вызывает разобщение дыхательной цепи в этих митохондриях, в результате чего большая часть энергии идет не на синтез АТФ, а рассеивается в тепло, что и приводит к разогреванию всего организма. При этом жирные кислоты, получившиеся в результате липолиза в белом жире, используются как энергетическое «топливо» в буром жире.
Чтобы проверить, не замешаны ли «альтернативные» макрофаги в регуляции термогенеза, ученые провели простой эксперимент. Подопытных мышей они разделили на три группы. Первая находилась при температуре 30°C, при которой для поддержания нормальной температуры тела термогенез не нужен. Вторая группа находилась при температуре 22°C, при которой термогенез находится на базовом уровне. И наконец, третья группа подвергалась кратковременному «холодному стрессу» в 4°C, который должен был резко усилить термогенез.
После этого исследователи посмотрели, как именно активируются макрофаги в жировой ткани в каждой из этих трех групп. Оказалось, что, действительно, при холодной температуре (которая стимулирует термогенез) и в белом и в буром жире макрофаги переходят в альтернативно-активированное состояние (см. рис. 2).
Однако этого было мало. Даже если при термогенезе и наблюдается альтернативная активация макрофагов, это вовсе не означает, что термогенез этими макрофагами регулируется. Может быть, наоборот, макрофаги активируются в ответ на термогенез, или оба этих события являются следствием какого-то третьего, ускользнувшего от внимания исследователей, или их совпадение во времени — чистая случайность. И чтобы проверить, что тут причина, что следствие, а что — простое совпадение, нужно было провести еще одну серию экспериментов.
Если альтернативная активация макрофагов действительно участвует в регуляции термогенеза, то при ее нарушении термогенез тоже нарушится. В противном же случае нарушение активации никак не повлияет на термогенез. Поэтому ученые принялись различными способами «портить» подопытным мышам альтернативную активацию макрофагов, а потом смотреть, как это влияет на адаптацию животных к холоду.
И выяснилось, что при нарушении альтернативной активации у мышей действительно возникали проблемы с термогенезом (см. рис. 3). Кроме того, такие животные не только не могли согреться, но также теряли при охлаждении гораздо меньше веса, чем их «незамерзающие» собратья. Стоит отметить, что жир при этом «уходил» в основном из бурой жировой ткани, в то время как белая оставалась практические «нетронутой».
Теперь оставалось выяснить только подробности: каким именно способом альтернативно активированные макрофаги «дирижируют» термогенезом, какое вещество они выделяют для того, чтобы жировые клетки поняли, что именно им нужно делать? Судя по результатам большой серии экспериментов, это загадочное управляющее вещество — тот самый норадреналин, с помощью которого жировой тканью управляет нервная система.
Иными словами, «макрофажная» регуляция термогенеза выглядит примерно так. При понижении температуры окружающей среды начинается альтернативная активация макрофагов. Перейдя в активное состояние, такие макрофаги начинают вырабатывать норадреналин. Норадреналин вызывает термогенез в жировой ткани, в результате чего организм разогревается, а количество жировой ткани в нём уменьшается. Если же альтернативная активация макрофагов нарушена, то термогенез ослабевает (не полностью — поскольку существует также нервная регуляция этого процесса, — но очень ощутимо), а уменьшения количества жировой ткани почти не происходит.
Данные результаты интересны не только с точки зрения «чистой» науки, но также имеют важное прикладное значение. Если выяснится, что у человека регуляция термогенеза происходит сходным образом, то откроются новые пути как для исправления нарушений термогенеза, так и для лечения ожирения.
Источник: Khoa D. Nguyen, Yifu Qiu, Xiaojin Cui, Y. P. Sharon Goh, Julia Mwangi, Tovo David, Lata Mukundan, Frank Brombacher, Richard M. Locksley, Ajay Chawla. Alternatively activated macrophages produce catecholamines to sustain adaptive thermogenesis. // Nature. 2011. V. 480. P. 104–108. Doi:10.1038/nature10653.
Адаптивный термогенез
Данный материал был опубликован в блоге Дмитрия Пикуля, 11.02.2017.
Адаптиивный термогенез (АТ), состояние организма при котором в ответ на отрицательный энергетический баланс (снижение калорийности пищи/ увеличение физической активности) тело старается свести к минимуму изменения в энергетическом балансе.
С метаболической точки зрения, АТ объясняется как изменение соотношения метаболизма гликолитических ферментов к окислительным, при которых фиксируется снижение эффективности окисления свободных жирных кислот в скелетных мышцах, производство, т.н. «бесполезных» энергетических циклов (таких как гидролиз триглицеридов и последующая их переэтерификации в адипоциты), снижение энергозатрат на мышечную деятельность, разбалансировку в работе митохондриального механизма в бурой жировой ткани, притупление энергоемких метаболических процессов, такие как липогенез, более эффективное использование энергии, потребляемой организмом на поддержание жировой массы и сухой массы тела (FFM) [3].
После корректировки значений REE (энергозатраты в состоянии покоя) с учетом FFM, было установлено, что на долю АТ, приходится около 100 ккал/сут. А после корректировки REE с учетом мышечной ткани, «истинный» АТ определяется на уровне 70 ккал/сут [23]. Максимальные значения АТ, фиксируются на уровне не более 150 ккал/сут (в целом даже меньше; см.рис.1), с учетом энергозатрат приходящихся на активность.
Changes in Energy Expenditure with Weight Gain and Weight Loss in Humans.
Müller MJ et.al.
Curr Obes Rep. 2016 Dec;5(4):413-423
link.springer.com/article/10.1007/s13679-016-0237-4
. Но снижение скорости обмена – не главный виновник того, что многие успешно похудевшие набирают все обратно, потому что скорость обмена снижается лишь примерно на 150 ккал в день.
Основная причина, почему расход энергии уменьшается больше, чем ожидалось исходя из уменьшения веса – снижение физической активности. Это не значит, что мы меньше тренируемся, поскольку формальная тренировочная активность находится в области нашего сознательного контроля. Но это означает, что мы бессознательно уменьшаем NEAT, внетренировочную, неформальную, спонтанную активность.
Надо переварить пищу? Дайте энергию!
Как правильно питаться — что, сколько и как часто есть? Этот мучительный вопрос волнует многих: всё больше людей хотят похудеть или удерживать свой вес. И хотя на эту тему проведена масса исследований по всему миру, проблему борьбы с лишним весом удаётся решить далеко не каждому, даже следуя рекомендациям диетологов. Поэтому всё больше появляется научных работ, связанных с развитием персонифицированного подхода к проблеме.
Спортивное питание не случайно включает в себя продукты с большим содержанием белков. Ведь именно переваривание белков сопровождается серьёзными энергозатратами — пищевым термолизом, в процессе которого происходит расщепление жиров в организме. Фото: Syda_Productions / ru.depositphotos.com
Сотрудники ФГБУ «Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи» (Москва) изучили пищевой термогенез у людей с разным индексом массы тела, разного возраста и пола.
Затем пациенты получали завтрак, калорийность которого составляла 125 ккал и не менялась от блюда к блюду. В разные дни обследуемым предлагали овсяную, пшённую и гречневую каши, обезжиренный творог, сливочное масло. Через 10 минут после приёма пищи вновь проводили измерения концентрации потребляемого кислорода и выдыхаемого углекислого газа, уровня метаболизма покоя. Эти измерения повторяли через 60, 120, 180 и 240 минут. Пищевой термогенез определяли, сравнивая энергозатраты покоя до и после приёма пищи.
Исследователи рассчитали, что энергозатраты на переваривание (пищевой термогенез) творога составили 30,80% от калорийности самого продукта, сливочного масла — 14,79%, каш — 18,70%. И хотя каждый продукт не был «химически чистым», то есть не состоял исключительно из белков, углеводов или жиров, известную закономерность удалось подтвердить. Зная состав каждого из трёх продуктов, сотрудники «ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи» рассчитали, что пищевой термогенез белка составил примерно 33,63%, жира — 12,38% и углеводов — 19,66%. То есть ещё раз подтвердили, что легче всего усваиваются жиры.
Что лучше съесть утром? Если позавтракать творогом, то более 30% его калорийности затратится на переваривание; усвоение каши потребует примерно лишь 18% её калорийности, а сливочного масла и того меньше — 14%. Так что если цель — поправиться, налегайте на сливочное масло, то есть на жиры, а если похудеть — на творог, то есть на белки. Но лучше питаться разнообразно! Рисунок Натальи Егоренковой
Однако у разных пациентов при приёме одних и тех же блюд пищевой термогенез значительно колебался: для белков эта величина менялась от 22 до 64% по калорийности от пищевой нагрузки, для жиров — от 6 до 19% и углеводов — от 11 до 37%. Что же именно влияет на этот показатель?
Исследователи проверили, как меняются энергозатраты на пищеварение в зависимости от пола и возраста. Оказалось, что пищевой термогенез не меняется с возрастом, а вот пол имеет значение. У женщин по сравнению с мужчинами отмечались достоверно более низкие величины термогенеза белков, жиров и углеводов. Авторы работы предположили, что эту разницу можно объяснить тем, что у женщин больше жировой массы тела и более низкая величина основного обмена (обмена покоя).
Таблица. Зависимость пищевого термогенеза от пола и возраста
Чтобы убедиться в этом, исследователи изучили зависимость величины пищевого термогенеза от антропометрических параметров и содержания в теле тощей и жировой массы. Оказалось, что у лиц с избыточной массой тела (ИМТ > 25 кг/м 2 ) и ожирением (ИМТ > 30 кг/м 2 ) повышается пищевой термогенез и белков (на 18,1% для лиц с избыточной массой и на 40,2% для лиц с ожирением), и жиров (на 20,2 и 35,7% соответственно), и углеводов (на 15,7 и 36,1% соответственно).
Как показали дальнейшие эксперименты, при увеличении основного обмена на 100 ккал расход энергии на пищеварение возрастает в среднем на 1,8%. Так что при прочих равных — массе тела, поле, диете — пищевой термогенез всё равно будет разным в зависимости от индивидуальных особенностей организма, что следует учитывать при составлении рациона питания, то есть надо проводить соответствующие обследования при подборе рациона питания. Но особенно важно определять термогенные свойства пищевых продуктов и блюд при составлении персонализированных диет для лиц с ожирением.
* Основной обмен — минимальное количество энергии, необходимое для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма в условиях бодрствования, психологического и эмоционального покоя, измеренное утром натощак в лежачем положении, при температуре 18–20°C.
** Тощая масса тела — масса тела, свободная от жира.
Что такое адаптивный термогенез? Почему чем больше тренируешься, тем медленнее худеешь
Избавляться от лишних килограммов непросто, а поддерживать результат ещё сложнее. Ведь на изменение веса в организме человека влияют множество различных процессов. Один из них – адаптивный термогенез. Исследователи доказали, что снижение массы тела влияет на энергообмен. Разбираемся, почему это происходит и как организм реагирует на похудение.
Эффективный расход энергии
Термогенез – это способность превращать калории в тепло. Феномен адаптивного термогенеза состоит в том, что из-за дефицита калорий при похудении организм пытается поддерживать баланс и снижает расход энергии. И хотя энергозатраты уменьшаются естественным образом, потому что падает вес, тело всё равно включает защитные механизмы. Расход калорий падает непропорционально потерянным килограммам.
Специалисты изучили это явление и пришли к неожиданным выводам. Даже через год после успешного похудения организм остаётся в режиме пониженного потребления энергии, что сказывается на эффективности тренировок.
В 1995 году группа учёных из США под руководством Рудольфа Лейбеля провела эксперимент. В нём приняли участие люди, похудевшие на 10% и более от стартового веса.
Испытуемых разделили на группы – каждая состояла из трёх человек с одинаковой массой тела и полом. При этом один из них поддерживал вес после похудения 5-8 недель, второй – более года, а третий участник никогда прежде не худел. Добровольцы жили на территории исследовательского центра и придерживались жидкой диеты, позволяющей сохранять стабильный вес.
В ходе эксперимента учёные наблюдали за тем, сколько энергии тратят испытуемые на разные виды деятельности в течение дня, в том числе сколько калорий им понадобилось для переваривания пищи, поддержания физической активности и жизненно важных функций.
Оказалось, что суточные энергозатраты участников разные. Самые высокие – у испытуемых, которые никогда не боролись с лишним весом. Ниже – у тех, кто худел. В общей сложности, разница составляет 428-514 ккал в день.
Дело в том, что люди, занимающиеся спортом, эффективнее тратят энергию, и, чтобы поддерживать силы, им нужно меньше калорий.
Снижение активности за пределами тренажёрного зала
Адаптивный термогенез также связан с сокращением скорости обмена веществ в мышцах, изменением гормонального фона и массы внутренних органов.
Энергозатраты снижаются ещё и потому, что физической нагрузки в повседневной жизни становится меньше. Учёные уверены: при похудении человек бессознательно уменьшает внетренировочную активность.
В основном организм расходует энергию на три основных процесса:
переваривание пищи – около 8%;
основной обмен, то есть дыхание, сердцебиение и т. д. – 50-75%;
физическая активность – 17-32%.
Последняя, в свою очередь, делится на тренировочную и неформальную – неосознанные движения, поход по магазинам, передвижение по дому и другие повседневные занятия. Исследование Роланда Вайнзера показало, что именно снижение уровня неформальной активности часто приводит к набору веса.
Сохранить форму можно, увеличив нагрузки в спортзале или просто изменив привычки. Перестаньте пользоваться лифтом – вместо этого поднимайтесь по лестнице, устраивайте утренние прогулки, соберите с друзьями команду и играйте в волейбол.
Защита от экстремального похудения
Помимо Рудольфа Лейбеля адаптивный термогенез изучали и другие учёные. Некоторые из них в ходе экспериментов не обнаружили изменения в энергообмене при снижении веса.
Джеймс Аматруда, профессор Медицинской школы Кека Университета Южной Калифорнии провёл аналогичное исследование по подсчёту энергозатрат. В эксперименте участвовали 18 женщин. Однако они не находились под постоянным наблюдением, а вели обычный образ жизни, что нарушает чистоту эксперимента. В этом случае нельзя точно измерить потребление и расход калорий у участников исследования.
Тем не менее последние исследования доказали, что метаболическая адаптация всё-таки существует. Сегодня можно провести ряд анализов и оценить, как изменятся энергозатраты с потерей веса. В среднем, для тех, чья масса уменьшилась на 10% и более, чистая разница составляет 100-150 ккал в сутки. Именно настолько снижается скорость обмена. Поэтому маловероятно, что адаптивный термогенез может стать причиной повторного набора веса, если поддерживать уровень физической активности. Наоборот, этот защитный механизм не позволяет стремительно худеть, доводя организм до экстремальных состояний.
Поэтому если вес уходит медленно, не стоит огорчаться – так организм заботится о вашем здоровье.
Тепловой баланс организма: термогенез, теплоотдача
Содержание
Тепловой баланс [ править | править код ]
Температура тела человека остается постоянной вне зависимости от изменений температуры окружающей среды. Такая гомеотермия относится только к температуре внутри организма (37 °С). Конечности и кожа (поверхностный слой, покровы) подвержены пойкилотермии, т. е. их температура до некоторой степени зависит от температуры окружающей среды. Для поддержания постоянной температуры организм должен суммарно производить и поглощать такое количество тепла, которое им теряется этот процесс называется терморегуляцией.
Выработка тепла (термогенез) [ править | править код ]
Терморегуляция [ править | править код ]
Благодаря терморегуляции температура внутри организма поддерживается постоянной (« 37 °С), несмотря на флуктуации в поглощении, продукции и потере тепла. Температура центральных зон организма подвержена циркадным ритмам. Она изменяется в течение суток примерно на 0,6 °С и является самой низкой в 3 часа утра и самой высокой в 6 часов вечера. Изменения температуры тела контролируются внутренними биологическими часами. Значительные отклонения от заданной температуры тела происходят во время менструального цикла и при лихорадке и жаре.
Контролирующие центры температуры тела и центральные терморецепторы расположены в гипоталамусе. Дополнительные терморецепторы расположены в спинном мозге и коже. Контролирующий центр сравнивает реальную внутреннюю температуру тела с заданной величиной и инициирует меры противодействия отклонениям (Г).
Когда внутренняя температура тела превышает заданную величину (например, во время спортивных занятий), скорость переноса тепла внутри организмаувеличивается путем расширения кровеносных сосудов кожи, кроме того, открыты артериовенозные анастомозы на периферии (особенно в пальцах). При усилении кровотока достигается не только более высокая теплоотдача, но также ухудшаются условия для противоточного механизма теплообмена между артериями и соответствующими венами (Б). В добавление к этому, венозный возврат в конечностях перенаправляется из глубоких вен в поверхностные вены. Потоотделение также возрастает. Испаряющийся пот охлаждает кожу, создавая таким образом температурный градиент на поверхности кожи, необходимый для притока внутреннего тепла. Центральные тепловые рецепторы генерируют сигналы, активирующие потовые железы. (В этом случае терморецепторы кожи не определяют тепла, поскольку их окружение холоднее, чем температура внутри тела.) Эфферентные нервные волокна, направленные к потовым железам, представляют собой холинергические волокна симпатической нервной системы (Г).
Когда температура внутри тела падает ниже заданной величины, тело контролирует потерю тепла путем сужения поверхностных кровеносных сосудов(А, слева) и увеличивает теплопродукцию путем генерации произвольной и непроизвольной [дрожь) мышечной активности (Г). Несмотря на то что младенцы быстро мерзнут из-за большой величины отношения поверхность тела/объем, бурый жир позволяет им производить дополнительное тепло [бездрожательный термогене). После воздействия низких внешних температур эти три механизма активируются холодовыми рецепторами кожи еще до того, как падает температура внутри тела.
Интервал внешних температур между порогом потоотделения и дрожи называется термонейтральной зоной. При проведении с почти раздетыми людьми установлено, что это соответствует 27-32 °С. В этом температурном интервале человеку с целью обеспечения теплорегуляции достаточно изменить только скорость кровотока у поверхности кожи. Узость этой зоны показывает терморегуляторную важность поведения: одежда, поиск тени, отопление и охлаждение жилища и т. д. Поведенческая адаптация является основным фактором выживания при экстремальных внешних температурах (В).
Термонейтральная зона субъективно воспринимается как зона комфорта. 95% людей, одетых в обычную офисную одежду и занятых обычной офисной деятельностью, чувствуют себя комфортно в следующих условиях (для помещения): температура окружающей среды (стен) =23 °С, скорость ветра Тепловой баланс организма человека: соотношение термогенеза и теплоотдачи [ править | править код ]
Тепловой стресс, связанный с повышенной температурой окружающей среды, повышает потребность в усилении радиационно-конвекционного охлаждения, а также теплоотдачи за счет испарения. Преоптическая область переднего гипоталамуса реагирует на повышение температуры крови и органов тела и стимулирует потоотделение вместе с расширением поверхностных кровеносных сосудов. В другом месте ЦНС повышение температуры спинного мозга также влияет на регуляцию температуры и вызывает дополнительную эффекторную реакцию потовых желез и поверхностных кровеносных сосудов (Jessen, 1996). Несмотря на то что обычно продолжительные интенсивные физические упражнения в условиях повышенной температуры сопровождаются потерями жидкости, равными от 0,8 до 2,0 л-ч»1, потери жидкости у упомянутого выше 6eiyita на марафонские дистанции составили 3,71 л-ч’1, что привело к обезвоживанию, оказавшему пагубное воздействие на его физическую работоспособность и состояние здоровья. При испарении 1 л жидкости с поверхности тела человек теряет 2428 кДж (580 ккал). Поскольку в сухом воздухе 85 — 90 % теплоотдачи происходит за счет испарения пота (Adams et al., 1975), а при повышенной влажности более 50 % ее приходится на конвекционный и радиационный теплообмен, осуществление которого становится возможным за счет расширения кровеносных сосудов, автономный и нейроэндокринный контроль обмена веществ, потоотделения и кровообращения, имеет важное значение для терморегуляции, а также поддержания нормального состояния здоровья и физической работоспособности.
Во время интенсивных физических упражнений, реакция эндокринной системы, регулируемая автономной нервной системой, обеспечивает терморегуляцию, вентиляцию легких, изменение функции кардиореспираторной и иммунной систем, а также поддержание водно-солевого баланса. В реализации этих всеобъемлющих изменений участвуют симпато-адреномедуллярная система, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система, эндогенные опиоидные мессенджеры (т. е. эндорфины, диморфины, энкефалины) и гормоны, регулирующие водно-солевой баланс (Borer, 2003). Во время двигательной активности и в состоянии покоя автономная нервная система воздействует на терморегуляцию организма преимущественно посредством судомоторных (т. е., оказывая влияние на потовые железы) и вазомоторных (т. е., изменяя просвет кровеносных сосудов) реакций. Судомоторная реакция способствует увеличению рассеяния тепла за счет выделения и испарения пота. Повышение температуры воспринимается центральными и периферическими терморецепторами, и это приводит к активации потовых желез через симпатические холинергические нейроны. Те же терморецепторы влияют и на вазомоторную реакцию (т. е. расширение или сужение поверхностных кровеносных сосудов), принимая участие в контроле кровообращения в кожных покровах и регулируя таким образом радиационный и конвекционный теплообмен с окружающей средой.
В отсутствие двигательной активности термин термогенез относится к адаптивным или регуляторным повышениям уровня метаболизма, связанным с избыточным потреблением пищи (пищевой термогенез); воздействием холода; приспособлением к пониженной температуре и пробуждением после сна (несократительный термогенез) либо реакцией на заболевание, травму или стресс (часто называют еще повышенным обменом веществ). Несмотря на то что основной контроль термогенеза осуществляется преоптической областью переднего гипоталамуса, на продукцию тепла могут оказывать влияние и некоторые другие структуры нервной системы. К их числу может относиться вентромедиальный гипоталамус, задний гипоталамус, паравентрикулярные ядра, кора головного мозга, гиппокамп и такие образования ствола головного мозга, как ядро шва и голубоватое пятно (locus ceruleus) (Rothwell, 1994). Кроме того, в экспериментах на животных было показано, что ряд пептидов (кортиколиберин, тиреолиберин, инсулин, β-эндорфин, ангиотензин, соматостатин, у-меланоцитстимулирующий гормон) и цитокины (IL-la, IL-ip, IL-6, IL-8, IFN-y, TNF-a) повышают уровень метаболизма.
Учитывая, что периферические и центральные эффекты отдельных нейротрансмиттеров и нейропептидов остаются по большей части неизвестными, рассмотрим нейроэндокринные реакции и адаптации к гипертермии всего тела (повышение температуры ядра тела свыше 38 °С) у человека в состоянии покоя и при выполнении физических упражнений при повышенной температуре.
Пассивное интенсивное воздействие высоких температур на организм человека [ править | править код ]
Сухая финская сауна представляет собой обшитое деревянными панелями помещение с заполненным камнями нагревателем. Температура воздуха достигает 80—100 °С на уровне головы и 30 ‘С на уровне пола при относительной влажности воздуха 10 — 20 %. Обычно человек выдерживает в таких условиях 5—20 мин, однако люди, привычные к сауне, могут находиться в таких условиях и дольше. Поведение организма во время приема сауны представляет собой интересную модель для изучения нейроэндокринного ответа организма в условиях экстремально высоких температур при низкой влажности воздуха.
Продукция и рассеяние тепла. Средний уровень метаболизма в состоянии покоя повышается на 20 %, достигая значений, превышающих исходные на 40 % (Hasan et al., 1966). Такое увеличение продукции тепла в условиях, затрудняющих радиационную и конвекционную теплоотдачу, вызывает повышение ректальной температуры у взрослых на 0,2; 0,4 и 1,0 °С при нахождении в помещении с температурой 72 °С в течение 15 мин, 92 «С — 20 мин и 80 °С — 30 мин соответственно (Hannuksela, Samer, 2001). После сауны метаболический уровень возвращается к исходным значениям примерно с такой же скоростью, как и температура тела.
В ответ па такое повышение внутренней температуры тела эфферентные сигналы от гипоталамуса вызывают заметное потоотделение уже через 8—12 мин. Интенсивность потоотделения в среднем составляет от 0,6 до 1,0 л-ч
‘ при температуре 80 — 90 °С, что приводит к потерям жидкости в течение обычного пребывания в сауне 300 — 500 мл. Несмотря на потоотделение температура кожи уже через несколько минут возрастает от 35—36 °С (исходные показатели) до 40 °С (Hannuksela, Samer, 2001).
Реакция сердечно-сосудистой системы выражается в сильном увеличении поверхностного кровообращения — от 0,5 до 7,0 л-мин’1 (т. е. от 5—10 % до 50—70 % суммарного минутного объема крови в состоянии покоя), которое достигается за счет снижения активности периферической автономной нервной системы (т. е. прекращения симпатической стимуляции, вызывающей сужение сосудов) и последующего снижения общего сопротивления периферической кровеносной системы (Zeisberger, 1998). Такое расширение поверхностных кровеносных сосудов связано с продукцией на локальном уровне такого нейротрансмиттера, как оксид азота (Kellog et al., 1999). Однако, поскольку температура воздуха намного превышает температуру кожи, вместо теплоотдачи происходит ее нагревание. Одновременно с этим повышение симпатического возбуждения грудных органов (т. е. стимуляция сужения кровеносных сосудов) приводит к снижению кровоснабжения внутренних органов до 0,6 л-мин’1. Результатом этого становится обнаруживаемое в большинстве исследований снижение диастолического артериального давления (на 6—39 мм рт. ст.), при этом изменения систолического артериального давления могут иметь различную направленность. Поскольку ударный объем остается неизменным, увеличение минутного объема крови в состоянии покоя достигается исключительно за счет повышения ЧСС. Средняя ЧСС покоя возрастает до 100 уд-мин у привычных посетителей сауны и может достигать 150 уд-мин’1 у лиц, посетивших ее впервые и испытавших сильный тепловой стресс (Hannuksela, Samer, 2001). Обезвоживание, обусловленное усилением потоотделения, также приводит к уменьшению объема крови, циркулирующего в центральной системе кровообращения. Чтобы сохранить величину минутного объема крови постоянной, вазомоторный рефлекс ограничивает кровоснабжение внутренних органов и повышает ЧСС. Наряду с секрецией адреналина и норадреналина, стабильность функции сердечно-сосудистой системы поддерживается благодаря усилению секреции ренина, аигиотензина II, альдостерона, аргининвазопрессина и кортизола (Hannuksela, Samer, 2001). Действие всех этих гормонов направлено на повышение уровня артериального давления и/или ЧСС (Вогег, 2003).
Изменения периферического уровня гормонов. Поскольку существующие экспериментальные методы исследований не позволяют осуществлять прямую количественную оценку уровня нейротрансмиттеров в головном мозге и эти нейротрансмиттеры не способны свободно пересекать гематоэнцефалический барьер, в табл. приведены изменения содержания гормонов в крови (все они являются нейротрансмиттерами или нейропептидами за исключением кортизола и трийодтиронина Т,) после пребывания в сауне. Секреция этих гормонов происходит либо в аденогипофизе (АКТГ, β-эндорфин, соматотропный гормон, пролактин), коре надпочечников (кортизол), мозговом слое надпочечников (адреналин, норадреналин) и щитовидной железе (Т3) в ответ па различные стрессоры (гипертермию, интенсивную физическую нагрузку, обезвоживание, гипоксию, гипогликемию, гиповолемию и психологический стресс; Вогег, 2003). Перечень гормонов, изменение уровня которых происходит в ответ на стресс, свидетельствует о том, что часть гормональной реакции на пребывание в сауне (80 — 100 °С) может представлять собой реакцию симпатоадреномедуллярной или гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой систем на психологический стресс или воздействие внешней среды.
Учитывая изложенные выше соображения, считаем, что следующие выводы должным образом резюмируют данные изменения уровня гормонов в крови после воздействия высоких температур при посещении сауны:
а)Во всех исследованиях после посещения сауны наблюдали повышение уровня СТГ, β-эндорфина, пролактина и норадреналина в крови.
б)Степень изменений уровня АКТГ, кортизола и адреналина в крови после термического воздействия зависит от продолжительности/интенсивности воздействия и величины гипертермии всего тела.
В целом сформулированные выводы согласуются с опубликованными ранее результатами исследований, свидетельствующими о том, что количественные показатели уровня норадреналина (Laatikainen et al., 1988), пролактина (Aldercreutz et al., 1976; Mills, Robertshaw, 1981; Leppaluoto ct al., 1986; Laatikainen et al., 1988) и СТГ (Leppaluoto et al., 1986) представляют собой чувствительные маркеры физиологического напряжения, обусловленного воздействием экстремальных температур в условиях сауны (80—100 *С, 7—15; % относительной влажности воздуха).
Читайте также [ править | править код ]
Литература [ править | править код ]
exercise /heat stress. Aviation Space and Environmental Medicime 5S, 365-369