Тепло наших сердец⁠⁠

Продолжаем вещание информационно-развлекательного канала о нашем внутреннем мире:)

* Есть такой биологический закон: по пищевой цепи на каждую ступень наверх передаётся только 10% всей энергии. Энергия приходит на планету в виде солнечного излучения, поглощается травой, траву едят травоядные, их - хищники. После каждого сытного обеда волк сможет с толком для своего организма использовать только 10% съеденного мяса, тоже самое относится и к человеку. Куда исчезает остальная энергия? Ответ очень прост - в тепло. Любое событие внутри организма, будь то усвоение глюкозы или сокращение мышцы, происходит за счёт химических реакций, и в подавляющем большинстве случаев это реакции с выделением тепла. В каждой клетке нашего организма что-то происходит в режиме нон-стоп, поэтому постоянно выделяется тепло. По сути, тепло - это просто побочный продукт нашей жизни.

* Так сложилось, что человек - существо теплокровное, и, в отличие от одноклеточных, может выжить только в очень узких температурных рамках. Мы помещаемся в эти рамки ещё при зачатии и до конца жизни из них не выходим, поэтому в благоприятных условиях нам не приходится тратить дополнительную энергию на нагрев, хватает того тепла, что выделяется в процессе жизнедеятельности клеток – например, при движении дыхательных мышц, работе клеток печени.

* Необходимо тут ещё упомянуть, что температура тела в разных его частях неодинакова. Вы знаете это и на себе: ноги и руки холоднее, чем туловище. Наружные слои организма (кожа) холоднее, чем кровь. Поэтому, когда мы говорим о поддержании температуры в узких рамках, мы имеем в виду по сути температуру крови, она около 37 градусов. Температура во рту и прямой кишке наиболее близка к температуре крови, в подмышке - немного ниже. Таким образом сохраняется работоспособность внутренних органов, они самые чувствительные. Интересным примером тут являются мужские яички: оптимальная температура для выработки в них сперматозоидов – 33 градуса, поэтому они из живота опускаются в мошонку, за пределы основного теплового ядра.

* Самая благоприятная температура внешней среды для раздетого человека – примерно 26-28 градусов, при этом нет избыточных потерь тепла и нет перегрева, то есть скорость выработки тепла равна скорости остывания. Что происходит, если человек одевается? Между одеждой и телом появляется дополнительный тонкий слой воздуха, который нагревается теплом нашего тела. Как известно, воздух плохо проводит тепло, и этим нам помогает его сохранять. Тот же принцип, как в двойных окнах и дверях. Что произойдёт, если этот человек начнёт двигаться? Сокращение мышц – тоже химическая реакция, поэтому выделяется дополнительное тепло.

* Итак, у нас есть, с одной стороны, постоянный прирост тепла, с другой – постоянная потеря. Если нарушается баланс, включаются механизмы регуляции. Отвечает за это специальный центр в головном мозге, он сравнивает данные от рецепторов кожи с эталоном. Если обнаружено, что рецепторы кожи перегреваются, то включается потение (за счёт испарения воды тепло теряется эффективнее, чем с сухой кожи), кровь отправляется как можно ближе к коже, сосуды там расширяются — чтобы выпускать избыточное тепло наружу. Человек краснеет, может упасть давление. Если обнаружено, что рецепторы слишком остывают, всё происходит с точностью до наоборот. Кровь стягивается в центр, сосуды сужаются. Включается дрожание: такие хитрые сокращения мышц, чтобы как можно меньше энергии потратить собственно на движение, а побольше – на тепло. Есть и специальные клетки бурого жира, расположенные в самом центре организма, которые в случае холода работают как батареи: они умеют расщеплять свой жир так, чтобы получалось как можно больше тепла (и меньше "еды"). Все реакции регуляции температуры – это дополнительные траты энергии.

* Когда мы говорим о базовом, основном обмене веществ, мы подразумеваем под этим человека, спящего без движения, натощак, но не голодного, в идеально теплой комнате – таким образом исключаем все дополнительные траты на движение, пищеварение, регуляцию температуры тела, работу мысли. То есть пытаемся оценить, сколько энергии уходит на простое поддержание жизни – дыхание, кровообращение, работу внутренних органов. Если строго соблюсти все условия и измерить количество тепла, произведённого человеком (это возможно в условиях научного эксперимента), мы сможем посчитать, сколько энергии человек тратит. В среднем для взрослого человека это 32 ккал/м2/час (в квадратных метрах тут измеряется площадь поверхности тела). Так как процесс траты энергии слишком многокомпонентный, и тепло тут – просто побочный продукт, маркер, что пробегают химические реакции, здесь нельзя использовать принципы неорганической химии. Мы можем предсказать, что, если нам надо нагреть 1 грамм воды на 1 градус, то мы потратим 1 калорию. В клетках же этот принцип не работает по одной простой причине – мы не знаем, сколько всего процессов и каких конкретно в данный момент в клетке запущено, у нас нет конкретной формулы, мы просто экспериментально вывели среднее значение. При этом это среднее отличается в разных исследованиях, поэтому отличаются усредненные таблички энергозатрат, вы наверняка с этим не раз сталкивались. Даже классический процесс нагрева как самоцели вообще-то в базовые затраты клетки не входит, мы его исключили по условиям самого определения базовых затрат.

* Раз уж речь зашла о температуре тела, то стоит рассказать и о том, что случается во время болезней. Если человека поместить в условия экстремальных температур, то его механизмы регуляции просто не справятся с перегрузкой. Что происходит, вполне очевидно: замерзание или перегрев (гипертермия). Нюанс тут в том, что перегрев несложно спутать с инфекционной болезнью, а в пожилом возрасте экстремальной становится и вполне себе обычная летняя жара средней полосы.

* Совершенно другой механизм у лихорадки. Она относится к типовым патологическим процессам, как и воспаление. Ключевой момент здесь – это сбой в настройках центра регуляции температуры в головном мозге. Помните, я говорила, что там сравниваются температура рецепторов в коже с температурой-эталоном? Так вот, этот эталон меняется. То есть кожа температурой 36 градусов – это "внимание, тревога", температура ниже требуемой, срочно включить механизмы сберегания тепла (дрожь, ощущение холода), человека знобит. Сбивают эти настройки некоторые вещества, которые вырабатывают лейкоциты в процессе борьбы (воспаления – я писала об этом тут). Таблетки, снижающие температуру, блокируют как раз эти вещества из лейкоцитов (некоторые особенно сильно именно их воздействие на мозг, при этом остаётся активность, необходимая для продолжения воспаления). После того, как слыхнула волна активного воспаления, или после таблетки, настройки в головном мозге возвращаются на изначальный уровень. И тут центр регуляции обнаруживает, что ВНЕЗАПНО температура рецепторов кожи 38 – и это абсолютно не соответствует эталону! "Внимание, тревога", включаются механизмы избавления от избыточного тепла – человек краснеет, ему жарко, он обливается потом.

* Последнее, о чем стоит упомянуть в вопросах температуры – это щитовидная железа. Её основной гормон обладает чудесным свойством буквально "включать" каждую клетку организма, одновременно кнут и пряник. Он разгоняет все биохимические процессы, а мы помним, что побочное явление здесь – образование тепла. И если в здоровом организме это на теплообмен никак не влияет (работает терморегуляция), то запущенные стадии болезни щитовидной проявляются соответственно низкой или высокой температурой тела.

Больше текстов, развлекательных постов и опросов на моем телеграм канале @dez_surok  Добро пожаловать:)