体温及其调节

通常将人体分为核心与表层两个部分。核心部分的温度称为体核温度;表层部分的温度称为体表温度。生理学或临床医学中所说的体温通常是指机体核心部分的平均温度。

体核温度不易测量,临床上通常用直肠(37.4 ± 0.5℃)、口腔(37.2 ± 0.5℃)和腋下(36.7 ± 0.7℃)等部位的温度来代表体核温度。

体温

  • 体表温度和体核温度:
    • 体表温度:一般低于体核温度,在体表各部位之间也有较大温差。
    • 体核温度:比较稳定,肝和脑的温度最高,约 38℃。
      • 体核温度不易测量,临床上通常用直肠37.4 ± 0.5℃)、口腔37.2 ± 0.5℃)和腋下36.7 ± 0.7℃)等部位的温度来代表体核温度。
      • 临床或实验研究时也会测量食管温度(比直肠温度低 0.3℃ 左右)和鼓膜温度(与下丘脑温度接近,用于反映脑组织温度)。
    • 平均体温:是根据体核温度、皮肤温度以及各自所占比例综合计算得出。
  • 体温的生理性波动:体温的生理性波动幅度一般不超过 1℃
    1. 体温的日节律/昼夜节律:在清晨 2–6 时体温最低午后 1–6 时最高
      • 生物节律主要受下丘脑视交叉上核的控制。
    2. 性别的影响:
      • 成年女性的体温平均高于男性 0.3℃
      • 育龄期女性的基础体温随月经周期而变动,体温在卵泡期较低,排卵日最低排卵后升高 0.3–0.6℃
    3. 年龄的影响:
      • 儿童和青少年的体温较高,老年人因基础代谢率低而体温偏低。
      • 新生儿,特别是早产儿,由于体温调节机构尚未发育完善,调节体温的能力较差,故体温易受环境因素的影响而发生变动(体温较高
    4. 运动的影响:运动时肌肉活动使代谢增强,产热量增加,体温升高
  • 人体体温的变化范围:
    • 体温超过 44-45℃ 时,可因体内蛋白质发生不可逆变性而致死
    • 脑温超过 42℃ 时,脑功能严重受损
    • 体温低于 34℃ 时,可出现意识障碍
    • 体温低于 30℃ 时,可致神经反射消失,心脏兴奋传导系统功能异常,可发生心室纤维性颤动
    • 体温低至 28℃ 以下时,可引起心脏活动停止

机体的产热反应与散热反应

产热反应

  • 产热器官:
    • 安静时:主要(56%)由内脏产热,在内脏各器官中肝脏的代谢最为旺盛,产热量最高
    • 运动时:骨骼肌成为主要的产热器官
    • 寒冷环境中,骨骼肌成为主要的产热器官。
  • 产热的形式:
    1. 战栗产热:骨骼肌屈肌和伸肌同时发生不随意的节律性收缩
      • 此时肌肉收缩活动不做外功,能量全部转化为热量。
      • 在寒冷环境下,机体首先出现肌紧张,或称战栗前肌紧张,在此基础上出现战栗。
    2. 非战栗产热(代谢性产热):一种通过提高组织代谢率来增加产热的形式。
      • 非战栗产热作用的组织是褐色脂肪组织,分布在肩脾下区、颈部大血管周围、腹股沟等处。
      • 在褐色脂肪组织细胞的线粒体内膜上存在解耦联蛋白(UCP),使经线粒体呼吸链电子传递建立的质子跨膜电-化学势能以热能的形式释放出来,而不用于合成 ATP。
      • 新生儿体温凋节功能尚不完善,不能发生战栗,故寒冷条件下主要依赖代谢性产热维持体温
  • 产热活动的调节:
    1. 神经调节:寒冷刺激
      1. 可使位于下丘脑后部的战栗中枢兴奋,经传出通路到达脊髓前角运动神经元,引起战栗。
      2. 还能引起下丘脑释放促甲状腺激素释放激素,促进甲状腺产生和分泌甲状腺激素。
      3. 也可通过交感神经系统兴奋,促进肾上腺髓质释放肾上腺素和去甲肾上腺素。
    2. 体液调节:
      • 甲状腺激素是调节非战栗产热活动最重要的体液因素。
      • 肾上腺素去甲肾上腺素生长激素等也能促进代谢性产热。

散热反应

人体的主要散热部位是皮肤

散热的方式

在安静状态下,当环境温度低于皮肤温度时,机体的散热方式主要为辐射(最重要)、传导对流;当环境温度等于或高于皮肤温度时,蒸发是机体唯一有效的散热形式。

辐射散热

通过热射线的形式将体热传给外界温度较低物质的一种散热方式。

  • 人体在低于皮肤温度的环境下的主要散热方式:人体在 21℃ 的环境中,在裸体的情况下约有 60% 的热量是通过辐射方式发散的。
  • 影响因素:
    • 皮肤与周围环境之间的温度差
    • 有效散热面积
  • 举例:空调降温
传导散热

机体的热量直接传给与之接触的温度较低物体的一种散热方式。

  • 影响因素:
    • 皮肤与接触物体之间的温差
    • 接触面积
    • 接触物体的导热性能
  • 举例:冰袋、冰帽降温
对流散热

通过气体流动而实现热量交换的一种散热方式。实际上是传导散热的一种特殊方式。

  • 影响因素:
    • 皮肤与周围环境之间的温度差
    • 机体的有效散热面积
    • 风速
蒸发散热

是指水分从体表汽化时吸收热量而散发体热的一种方式。

不感蒸发

指体内的水分从皮肤和黏膜(主要是呼吸道黏膜)表面不断渗出而汽化的过程。

  • 环境温度低于 30℃ 时,人体 24 小时的不感蒸发量约为 1000 ml,主要从皮肤表面(600–800 ml)蒸发。
  • 与汗腺活动无关。
出汗可感蒸发

指汗腺主动分泌汗液的活动。

汗腺和汗液
  • 汗腺:人体皮肤上分布有大汗腺和小汗腺两种汗腺。
    • 大汗腺:局限于腋窝和阴部等处,开口于毛根附近,从青春期开始活动,可能和性功能有关,而与体温调节反应无关。
    • 小汗腺:体温调节反应重要的效应器。
      • 分布:可见于全身皮肤,手掌和足跖最多四肢和躯干最少
      • 分泌能力:以躯干最强。
  • 汗液:
    • 汗液的成分中水分约占 99%,固体成分大部分为 NaCl,,也有乳酸及少量 KCl、尿素等。
    • 汗液不是简单的血浆滤出物,而是汗腺细胞主动分泌产生的。
      • 汗腺分泌汗液会疲劳。
    • 刚从汗腺分泌出来的汗液与血浆是等渗的,但在流经汗腺管腔时,在醛固酮的作用下,汗液中的 Na+ 和 Cl- 被重吸收,最后排出的汗液是低渗的
      • 机体大量出汗可导致血浆晶体渗透压升高,造成高渗性脱水。
分类
  1. 温热性出汗:由温热性刺激引起的机体出汗。
    • 神经控制:
      • 中枢:发汗中枢位于下丘脑,与体温调节中枢接近。
      • 传出纤维:通过支配汗腺的交感胆碱能纤维(唯二,另一个为支配骨骼肌血管的神经)使全身小汗腺分泌汗液
    • 生理意义:通过汗液的蒸发散热,维持体温的相对稳定
  2. 精神性出汗:精神紧张或情绪激动时引起的出汗。(温热性出汗和精神性出汗常同时出现,不能截然分开。)
    • 神经控制:
      • 中枢:大脑皮层运动区
      • 传出纤维:通过支配汗腺的交感肾上腺素能纤维引起汗腺分泌
    • 出汗部位:掌心、足底及前额等处
    • 生理意义:与体温调节的关系不大,而是机体应激反应的表现之一
  3. 味觉性出汗:在进食辛辣食物时,口腔内的痛觉神经末梢收到刺激,可反射性地引起头面部和颈部出汗。

散热反应的调节

  1. 皮肤血流量
    • 皮肤血流循环的特点
      • 分布到皮肤的动脉穿透隔热层,在真皮的乳头下形成微动脉网,再经迂回曲折的毛细血管网延续为丰富的静脉丛。
      • 有大量动-静脉吻合支
    • 机体通过交感神经(交感缩血管神经纤维)控制皮肤血管的口径,调节皮肤的血流量(甲亢患者由于产热增加,血管舒张散热引起血压下降从而兴奋交感神经),使散热量符合当时条件下体热平衡的需要。
      • 炎热环境,交感神经紧张性降低,皮肤小动脉舒张,动-静脉吻合支开放,皮肤血流量增多,促进散热。
      • 寒冷环境,交感神经紧张性增强,皮肤血管收缩,血流量减少,起到防止体热散失的作用。
  2. 影响出汗的因素:
    • 汗腺受交感胆碱能纤维支配,当交感神经兴奋时,末梢释放 ACh 增多,通过作用于 M 受体促进汗腺分泌。
    • 出汗量和出汗速度还受环境温度、湿度及机体活动程度等因素的影响。
    • 在高温环境中停留太久,出汗速度可因汗腺疲劳而明显减慢。

体温调节

  • 自主性体温调节:指在体温调节中枢控制下,通过增加皮肤的血流量、出汗、战栗和调控代谢水平等生理性调节反应,以维持产热和散热的动态平衡,使体温保持在相对稳定的水平。
  • 行为性体温调节:指有意识地进行的有利于建立体热平衡的行为活动,如改变姿势、增减衣物、人工改善气候条件等。
自主性体温调节
  • 温度感受器:
    • 外周温度感受器:是存在于皮肤、黏膜和内脏中的对温度变化敏感的游离神经末梢。
      • 分类:热感受器、冷感受器
      • 皮肤温度感受器对冷刺激较为敏感(冷感受器较多,是热感受器的 5–11 倍)
    • 中枢温度感受器:下丘脑、脑干网状结构和脊髓等中枢神经系统中都含有温度敏感神经元。
      • 热敏神经元视前区-下丘脑前部PO/AH)热敏神经元居多
      • 冷敏神经元脑干网状结构(寒冷可刺激清醒)和下丘脑的弓状核,冷敏神经元居多
  • 体温调节中枢:主要位于下丘脑。
    • PO/AH(视前区-下丘脑前部)是机体最重要体温调节中枢
      • PO/AH 中的温度敏感神经元(热敏神经元、冷敏神经元)的活动设定了体温调定点
      • 不仅能感受局部脑温的变化,对下丘脑以外的部位,如中脑、延髓、脊髓以及皮肤、内脏等处的温度变化也能反应
      • 还接受多种化学物质的刺激:致热原5-HT去甲肾上腺素一些肽类物质
  • 体温调节过程——体温调定点学说:
    • 当体温与调定点水平一致时,说明机体的产热量与散热量取得平衡
    • 当体温高于调定点水平时,体温调节中枢促使机体产热活动减弱,散热活动加强
    • 当体温低于调定点水平时,促使机体产热活动加强,散热活动减弱,直到回到调定点水平
    • 调定点的设置主要取决于热敏神经元和冷敏神经元的温度敏感特性,即两种温度敏感神经元随温度变化放电频率改变的特性。(重调定的基础)
    • 当环境温度过高引起中暑时,虽然可以出现体温升高,但这种情况并非因为体温调节中枢调定点上移,而是由于机体的散热能力不足或体温调节中枢功能障碍所致,为非调节性体温升高