З настанням осінньо-зимового періоду та перших заморозків наше тіло опиняється в умовах температурного виклику. Проте людський організм це досконала саморегульована система. Науковці зазначають, те що ми звикли вважати просто дискомфортом від холоду (дрижаки, блідість чи «гусяча шкіра»), насправді є ювелірною роботою нашого внутрішнього «біологічного термостата». Як саме наш організм вмикає захисний режим і чому перші холоди відчуваються найгостріше? Давайте розглянемо ці питання крізь призму фізіологічних механізмів.
Як мозок дізнається про холод. Підтримання постійної температури внутрішнього «ядра» тіла в межах 36,5–37,2 °C є критично важливою умовою для виживання та стабільного перебігу всіх біохімічних процесів. Управління цим балансом здійснюється у кілька етапів. На поверхні шкіри (особливо в ділянці обличчя, спини, стоп ніг, кістей рук) розміщені периферичні холодові рецептори колбочки Краузе. Їхня щільність у кілька разів вища за щільність теплових рецепторів. Вони миттєво реагують не лише на абсолютне зниження температури, а й на швидкість її падіння. Паралельно центральні терморецептори у великих судинах та черевній порожнині безперервно моніторять температуру внутрішніх органів. Нервові імпульси від рецепторів через спинний мозок спрямовуються до головного комп’ютера терморегуляції гіпоталамусу. У його задньому відділі розташований центр теплопродукції та збереження тепла. Отримавши сигнал «SOS», він порівнює отримані дані із заданою точкою гомеостазу (set-point). Фіксуючи відхилення, миттєво активує симпатичну нервову систему та запускає дворівневу стратегію захисту: фізичну (збереження наявного тепла) та хімічну (генерація нової енергії) терморегуляцію.
Фізична терморегуляція. Першочергове завдання організму під час раптового похолодання не дати наявному теплу безперешкодно випаруватися у навколишнє середовище через шкірні покриви. Під дією імпульсів симпатичної нервової системи та викиду норадреналіну відбувається різке звуження артеріол та капілярів шкіри. Кров перенаправляється через глибокі судинні анастомози безпосередньо у внутрішні вени. Шкіра починає виконувати роль своєрідного «ізолятора», її температура знижується, що зменшує різницю температур між тілом і холодним повітрям. Відбувається централізація кровообігу: основний об’єм крові акумулюється в життєво важливих органах (серці, мозку, нирках), людина візуально блідне, а пальці стають крижаними. Крім того нервові імпульси викликають скорочення гладеньких м’язів, які утримують волосяні фолікули. У тварин цей механізм піднімає шерсть, створюючи потужний повітряний прошарок для утеплення. У сучасної людини через редукцію волосяного покриву цей процес втратив своє первинне практичне значення і залишився рудиментарним маркером того, що організм увімкнув режим енергозбереження, демонстрацією є поява «гусячої шкіри».
Хімічна терморегуляція. Якщо простого утримання тепла виявляється недостатньо, гіпоталамус розгортає внутрішні «енергетичні станції» для активного вироблення теплової енергії. Найшвидший та найефективніший спосіб екстреного зігрівання це скорочувальний термогенез або м’язове тремтіння. Спочатку виникає рефлекторна тонічна напруга м’язів шиї, спини та жувальних м’язів (саме тому при сильному холоді починають «цокотіти» зуби). Якщо цього замало, виникає мимовільне, високочастотне та синхронне мікроскопічне скорочення рухових одиниць. М’язи працюють «вхолосту», не виконуючи корисної механічної роботи, завдяки чому до 80–90% хімічної енергії АТФ розсіюється у вигляді чистого тепла. Це дозволяє миттєво підняти тепловиділення організму в кілька разів. Нескорочувальний, або метаболічний термогенез Це довгострокова перебудова біохімічних реакцій на клітинному рівні. Під дією стресових гормонів у мітохондріях клітин активується унікальний білок термогенін. Він роз’єднує процеси клітинного дихання та фосфорилювання. Як результат, енергія від розщеплення поживних речовин, не накопичується, а одразу виділяється у вигляді тепла. Особливо активно цей процес протікає у бурій жировій тканині, яка густо пронизана судинами й забезпечує локальний підігрів крові, що рухається до магістральних судин.
Ендокринний щит та поведінкова адаптація. Коли низькі температури впливають на людину системно протягом днів чи тижнів, до процесу долучається ендокринна ланка. Гіпоталамус та гіпофіз стимулюють щитоподібну залозу, яка посилює секрецію гормонів тироксину та трийодтироніну. Ці гормони системно прискорюють швидкість основного обміну речовин у всьому тілі, готуючи організм до тривалого зимового режиму. Паралельно вмикається найвища форма терморегуляції поведінкова, яка контролюється корою головного мозку. Людина відчуває суб’єктивний дискомфорт і починає діяти свідомо, шукає тепле приміщення, змінює позу на більш закриту для зменшення площі віддачі тепла, обирає відповідний одяг та вживає гарячу їжу.
Чому перші холоди «проймають» найсильніше? Багато хто помічав фізіологічний парадокс: +5 °C у жовтні здаються нестерпним морозним випробуванням, тоді як ті самі +5 °C у березні після тривалої зими сприймаються як комфортне весняне тепло. Уся справа в температурній адаптації. На початку осені наш організм все ще налаштований на літній режим активної віддачі тепла. Для повної перебудови ферментних систем, зміни судинного тонусу та адаптації чутливості рецепторів нервовій системі потрібно в середньому 10–14 днів. Саме в цей час ми є найбільш вразливими до застудних захворювань. Розуміння тонких фізіологічних механізмів дозволяє нам свідомо підтримати свій організм у період адаптації та захиститися від сезонних застуд. Бережіть своє здоров’я, допомагайте внутрішньому «термостату» раціональним теплом і залишайтеся впевненими у кожному кроці назустріч зимі!
Матеріал підготували:
к. мед. н., доцентка кафедри фізіології ім. Я.Д. Кіршенблата Світлана АНОХІНА
старший лаборант кафедри фізіології ім. Я.Д. Кіршенблата Марія МОТРУК
