体温调节
出处:按学科分类—医药、卫生 中山大学出版社《临床人体解剖生理学》第473页(2594字)
体温调节(thermoregulation)是指在环境温度发生变动时,人体通过体温调节机构改变产热和散热保持体温相对稳定的过程。如冬天,气温下降,人体增加产热,减少散热;夏天,气温升高,人体又减少产热,增加散热,都使体温维持在37℃左右。与体温调节有关的主要机构包括温度感受器和体温调节中枢。
(一)温度感受器
1.外周温度感受器(peripheral temperature receptor) 存在于皮肤、黏膜和内脏感受温度变化的感受器称为温度感受器(temperature receptor)。因为它们位于中枢神经之外,对机体外周部位的温度起监测作用,故称外周温度感受器。外周温度感受器又分为热感受器和冷感受器。它们受到温度变化的刺激兴奋后,发放的冲动传入大脑皮层产生冷、热的感觉;同时也传到体温调节中枢,进而调节机体的产热和散热过程,维持体温相对稳定。现在认为在体温的调节中外周冷感受器起主要作用。
2.中枢温度感受器(central temperature receptor) 下丘脑、脑干网状结构和脊髓中都有对温度变化敏感的神经元,这些神经元称为中枢温度感受器。在温度升高时放电频率增多的称为热敏神经元(warm-sensitive neuron);温度降低时放电频率增多的称为冷敏神经元(cold-sensitive neuron)。在视前区-下丘脑前部热敏神经元较多,脑干网状结构中冷敏神经元较多,但两种神经元往往同时存在。中枢温度感受器直接感受血液温度的变化,并通过一定的神经联系,将冲动传到体温调节中枢。
(二)体温调节中枢
具有体温调节作用的中枢结构,广泛存在于中枢神经系统的各级部位。但脑的分段切除实验证明,只要保持下丘脑和它以下部位的神经结构完整,动物便能保持体温的相对稳定。如果进一步破坏下丘脑,动物就不能维持体温的相对稳定。因此认为体温调节的基本中枢位于下丘脑。视前区-下丘脑前部(preoptic anterior hypothalamus, PO/AH)在体温调节中具有重要作用,实验证明产热和散热反应均可由刺激此部位而引起。当给这一部位加温时,热敏神经元兴奋,促进散热;如使其冷却时,冷敏神经元兴奋,促进产热。视前区-下丘脑前部不仅能感受局部脑组织温度的变化,而且能对由其他途径传入的温度变化的信息作整合处理。现在认为视前区-下丘脑前部是体温调节中枢整合机构的中心部位。
(三)体温调节的原理
体温调节可分为自主性体温调节(autonomic thermoregulation)和行为性体温调节(behavioral thermoregulation)。自主性体温调节是指在下丘脑体温调节中枢的控制下,通过增减皮肤的血流量、发汗、寒战等生理反应,使体温维持在一个稳定的水平,这是体温调节的基础。行为性体温调节是指人体有意识地采取各种姿势和行为进行体温调节,如蜷缩身体以保暖,伸展肢体而散热,增减衣服,躲避过冷或过热的环境,用各种保温和降温的设备创造适宜的环境温度。以下主要介绍自主性体温调节。
现在常用调定点学说(set-point theory)来解释体温调节。这个学说认为人和高等恒温动物的体温调节类似恒温器的调节。调定点(set point)是调定温度的基准。视前区-下丘脑前部的温度敏感神经元起着调定点的作用,调定点数值为37℃。如体温超过37℃时热敏神经元放电增多,结果引起散热增加,产热减少,使升高的体温降回37℃;当体温低于37℃时,则冷敏神经元放电增多,引起产热大于散热,使降低的体温回升到37℃。这样通过调节产热和散热过程使其不断达到新的平衡,使体温维持在37℃左右。
正常情况下调定点的变动范围很小,但在某些病理情况下如细菌感染时,致热原使调定点上移至39℃,开始出现寒战等产热反应,直到体温升高到39℃以上时才出现散热反应。只要致热因素不消除,产热和散热两个过程就继续在此新的体温上保持平衡。临床上应用的解热镇痛药退热的作用机制,就是使调定点下降,从而使体温恢复到正常水平(图10-4)。
图10-4 体温调定点的变化及发热的过程示意图
下面以寒冷情况下的体温调节为例具体来阐明体温调节的过程。当外界温度降低时,一方面刺激外周皮肤的冷感受器使其兴奋,通过传入途径将冲动传至下丘脑的体温调节中枢;另一方面血温的下降直接刺激中枢的温度感受器,主要是视前区-下丘脑前部的温度敏感神经元。下丘脑体温调节中枢对这些信息进行整合分析,通过传出途径影响机体的产热和散热过程。这时运动神经传出的冲动增多,使骨胳肌的紧张性增高,甚至出现寒战;交感神经兴奋,肾上腺髓质和甲状腺激素分泌增多,都可使全身组织特别是骨胳肌和肝脏的代谢增高,使机体的产热增多。支配皮肤的交感缩血管纤维兴奋,皮肤血管收缩;支配汗腺的交感神经抑制,汗腺分泌减少,使散热减少。这样通过调节人体的产热和散热保持体温相对稳定。当外界环境温度升高时,则引起相反的变化。
体温相对稳定是人体稳态的重要内容之一,是人体新陈代谢正常进行的基本条件。因为新陈代谢的过程是一系列酶参与下的生物化学反应,即酶促反应。酶的活性必须在适宜的温度下才能正常地发挥,体温过高或过低都会影响酶的活性从而产生种种机能障碍。体温过高引起酶蛋白变性,体温升高到40~41℃会出现神经系统功能障碍,发生谵语、神志不清等现象;超过42~43℃就可能引起死亡。体温降到30℃时酶的活性显着降低,代谢率也降低,降至22~23℃代谢过程极度缓慢也会危及生命。因此无论体温过高或过低都应及时救治。