Немовля, навіть якщо воно народилося дещо недоношеним, має добре розвинену систему терморегуляції. Але у малюка істотно відрізняються умови теплообміну і спостерігаються деякі особливості терморегуляції. Передусім у дітей інше порівняно з дорослими співвідношення площі поверхні тіла (де відбувається тепловіддача) і її маси (де створюється тепло). За рахунок значної переваги поверхні зміщується співвідношення "тепловіддача — теплотворення" у бік підвищення тепловіддачі. Завдяки цьому змінюється й режим температурного комфорту в бік підвищення зовнішньої температури до 32—34 °С. Велика площа поверхні створює умови для інтенсивнішого охолодження і підігрівання. Крім того, у дітей значно тонший теплоізолюючий шар підшкірної основи.
У малюків, особливо у перші місяці життя, велику роль у терморегуляції відіграє бурий жир. Він розташований під шкірою шиї, між лопатками. Це створює умови для постачання кров'ю саме головного мозку, клітини якого особливо чутливі до порушення температурного гомеостазу. Бурий жир добре іннервований симпатичними нервами і добре забезпечується кров'ю. У клітинах бурого жиру є дрібні краплі жиру, а не одна велика, як у білому. Тут більше мітохондрій, цитохромів (які і надають йому своєрідного забарвлення). Унаслідок цього швидкість окислення жирних кислот у 20 разів вища, але при цьому відсутні синтез та гідроліз АТФ, завдяки чому одразу утворюється тепло. Це зумовлене присутністю спеціального мембранного поліпептиду — термогеніну. У разі потреби за рахунок інтенсивного окислення бурого жиру процес створення тепло може підвищуватися у 2—3 рази. Лише при недостатності цього механізму приєднуються тремтіння та інші механізми, спрямовані на збереження тепла.
Діти, особливо першого року життя, для підтримання температурного режиму організму потребують відповідного догляду. До того ж вони не так чутливо, як дорослі, реагують на порушення температурного гомеостазу і при переохолодженні можуть не плакати.

1.2 Механізми терморегуляції

Регуляція температури полягає в узгодженні процесів теплопродукції (хімічна терморегуляція) та тепловіддачі (фізична терморегуляція).
Процеси теплопродукції. В усіх органах унаслідок процесів обміну речовин відбувається теплопродукція. Тому кров, яка відтікає від органів, як правило, має вищу температуру, ніж та, що притікає. Але роль різних органів у теплопродукції різна. У стані спокою на печінку припадає близько 20 % загальної теплопродукції, на інші внутрішні органи - 56%, на скелетні м'язи - 20%; при фізичному навантаженні на скелетні м'язи — до 90 %, на внутрішні органи — лише 8 %.
Таким чином, найпотужнішим резервним джерелом теплопродукції є м'язи при їх скороченні. Зміна активності їх метаболізму при локомоціях — основний механізм теплопродукції. Серед різноманітних локомоцій можна виділити кілька етапів участі м'язів у теплопродукції.
1. Терморегуляційний тонус. При цьому м'язи не скорочуються. Підвищуються лише їх тонус та метаболізм. Цей тонус виникає загалом у м'язах шиї, тулуба та кінцівок. Унаслідок цього теплопродукція підвищується на 50—100%.
2. Тремтіння виникає несвідомо і полягає в періодичній активності високопорогових рухових одиниць на тлі терморегуляційного тонусу. При тремтінні вся енергія спрямована лише на збільшення теплотворення, у той час як при звичайних локомоціях частина енергії витрачається на переміщення відповідної кінцівки, а частина — на термогенез. При тремтінні теплопродукція підвищується у 2—3 рази. Тремтіння починається часто з м'язів шиї, обличчя. Це пояснюється тим, що передусім має підвищитись температура крові, яка тече до головного мозку.
3. Довільні скорочення полягають у свідомому підвищенні скорочення м'язів. Це спостерігається в умовах низької зовнішньої температури, коли перших двох етапів не досить. При довільних скороченнях теплопродукція може збільшитись у 10—20 разів.
Регуляція теплопродукції в м'язах пов'язана з впливом α-мотонейронів на функцію та метаболізм м'язів, у інших тканинах — симпатичної нервової системи і катехоламінів (підвищують інтенсивність метаболізму на 50 %) та дією гормонів, особливо тироксину,.який підвищує теплопродукцію майже вдвічі.
Значна роль у термогенезі ліпідів, які виділяють при гідролізі значно більше енергії (9,3 ккал/г), ніж вуглеводи (4,1 ккал/г). Особливе значення, зокрема у дітей, має бурий жир.
Процеси тепловіддачі відбуваються такими шляхами — радіація, конвекція, випаровування та теплопровідність.
Радіація відбувається за допомогою інфрачервоного довгохвильового випромінювання. Для цього потрібен градієнт температур між теплою шкірою і холодними стінами та іншими предметами навколишнього середовища. Таким чином, величина радіації залежить від температури і поверхні шкіри.
Теплопровідність здійснюється при безпосередньому контакті тіла з предметами (стілець, ліжко тощо). При цьому швидкість перенесення тепла від більш нагрітого тіла до менш нагрітого предмета визначається температурним градієнтом і їх термопровідністю. Віддача тепла цим шляхом значно (у 14 разів) збільшується при перебуванні людини у воді. Частково шляхом проведення тепло передається від внутрішніх органів до поверхні тіла. Але цей процес гальмується внаслідок низької теплопровідності жиру.
Конвекційний шлях. Повітря, що контактує з поверхнею тіла, за наявності градієнту температур нагрівається. При цьому воно стає легшим і, піднімаючись від тіла, звільняє місце для нових порцій повітря. Таким чином воно забирає частину тепла. Інтенсивність природної конвекції може бути збільшена за рахунок додаткового руху повітря, зменшення перепон при надходженні його до тіла (відповідним одягом).
Випаровування поту. При кімнатній температурі у роздягненої людини близько 20 % тепла віддається за допомогою випаровування.
Теплопровідність, конвекція і випромінювання є пасивними шляхами тепловіддачі, які грунтуються на законах фізики. Вони ефективні лише при збереженні позитивного температурного градієнта. Що менша різниця температури між тілом і навколишнім середовищем, то менше тепла віддається. При однакових показниках або при вищій температурі навколишнього середовища згадані шляхи не тільки не ефективні, але при цьому відбувається нагрівання тіла. У цих умовах в організмі спрацьовує лише один механізм віддачі тепла, пов'язаний із процесами потовиділення і потовипаровування. Тут використовуються як фізичні закономірності (витрати енергії на процес випаровування), так і біологічні (потовиділення). Охолодженню шкіри сприяє те, що для випаровування 1 мл поту витрачається 0,58 ккал. Якщо не відбувається випаровування поту, то ефективність тепловіддачі різко знижується.
Швидкість випаровування поту залежить від градієнта температури і насичення водяною парою навколишнього повітря. Що вища вологість, то менш ефективним стає цей шлях тепловіддачі. Різко зменшується результативність тепловіддачі при перебуванні у воді або в щільному одязі. При цьому організм змушений компенсувати відсутність потовипаровування за рахунок збільшення потовиділення.
Випаровування має два механізми: а) перспірація — без участі потових залоз; б) випаровування — при активній участі потових залоз.
Перспірація — випаровування води з поверхні легень, слизових оболонок, шкіри, яка завжди волога. Це випаровування не регулюється, воно залежить від градієнта температур і вологості навколишнього повітря, його величина становить близько 600 мл/добу. Що вища вологість, то менш ефективний цей вид тепловіддачі.
Механізм секреції поту. Потова залоза складається з двох частин: власне залози, яка розташована в субдермальному шарі, і вивідних протоків, що відкриваються на поверхні шкіри. В залозі утворюється первинний секрет, а в протоках завдяки реабсорбції формується вторинний секрет — піт.
Первинний секрет подібний до плазми крові. Різниця полягає в тому, що в цьому секреті немає білків та глюкози, менше Na+. Так, у первинному поті концентрація натрію становить близько 144 нмоль/л, хлору — 104 нмоль/л. Ці іони активно абсорбуються при проходженні поту по вивідних протоках, що забезпечує абсорбцію води. Процес абсорбції багато в чому залежить від швидкості утворення і просування поту: що ці процеси активніші, то більше Na+ і С1^- залишається. При сильному потовиділенні в поту може залишатися до половини концентрації цих іонів. Сильне потоутворення супроводжується збільшенням концентрації сечовини (до 4 разів вище, ніж у плазмі) і калію (до 1,2 разу більше, ніж у плазмі). Сумарна висока концентрація іонів, утворюючи високий рівень осмотичного тиску, забезпечує зниження реабсорбції і виділення з потом великої кількості води.
При сильному потовиділенні може витрачатись багато NaCl (до 15—30 г/добу). Однак у організмі діють механізми, що забезпечують збереження цих важливих іонів при великому потовиділенні. Вони беруть участь у процесах адаптації, зокрема, альдостерон посилює реабсорбцію Na+.
Функції потових залоз регулюються особливими механізмами. Па їх активність впливає симпатична нервова система, проте медіатором тут є ацетилхолін. Секреторні клітини, крім М-холінорецепторів, мають також адренорецептори, які реагують на катехоламіни крові. Активізація функції потових залоз супроводжується збільшенням їх кровопостачання (мал. 196).
Кількість виділеного поту може досягати 1,5 л/год, а у адаптованих людей — до 3 л/год.
При кімнатній температурі у роздягненої людини близько 60 % тепла віддається за рахунок радіації, близько 12—15%—конвекції повітря, близько 20 % — випаровування, 2—5 % — теплопровідності. Але це співвідношення залежить від ряду умов, зокрема від температури зовнішнього середовища (мал. 197).
Головну роль у регуляції процесів тепловіддачі відіграють зміни кровопостачання шкіри. Звуження судин шкіри, відкриття артеріовенозних анастомозів сприяє меншому припливу тепла від ядра до оболонки і збереженню його в організмі. Навпаки, при розширенні судин шкіри її температура може збільшуватись на 7—8 °С. При цьому збільшується і тепловіддача.
Умовно шкіру можна назвати радіаторною системою організму. Кровотік у шкірі може змінюватись від 0 до ЗО % ХОК- Тонус судин шкіри контролюється симпатичною нервовою системою.
Таким чином, температура тіла — баланс між процесами теплопродукції та тепловіддачі. Коли теплопродукція переважає над тепловіддачею, температура тіла підвищується і, навпаки, якщо тепловіддача вища, ніж теплопродукція, температура організму знижується.

1.3 Система терморегуляції

Система терморегуляції сформована у гомойотермних організмів. Вона регулює і підтримує на постійному рівні оптимальну температуру тіла.
Температура тіла контролюється специфічними терморецепто-рами. Вони діляться на периферичні і центральні.
Розташовані в шкірі, підшкірній основі та кровоносних судинах цих ділянок, периферичні рецептори бувають двох типів —теплові та холодові (переважно холодові). Крім того, в шкірі є терморецептори, які збуджуються при температурі понад 45 °С. Але вони належать до проміжного типу між термо- та ноци-рецепторами.
Центральні рецептори містяться в гіпоталамусі (загалом у передоптичній зоні). Деяка їх кількість розташована в шийно-грудному відділі спинного мозку, у м'язах абдомінальної зони. Тут також містяться обидва типи рецепторів (переважно теплові). Ці рецептори відіграють основну роль у регулюванні теплообміну, тому що вони контролюють температуру ядра.
Між центральними і периферичними терморецепторними імпульсами може бути реципрокна взаємодія. Так, в умовах активізації шкірних холодових рецепторів звужуються судини, а утворення тепла посилюється. Але процес підвищення теплопродукції при цьому не відбувається так інтенсивно, щоб зумовити підвищення температури ядра. Цьому перешкоджають внутрішні теплові рецептори. Навпаки, при підвищенні температури тіла при фізичній праці збуджуються внутрішні теплові рецептори, запускаються процеси видалення надлишку тепла шляхом розширення судин, потіння. Розвиток цих реакцій можуть гальмувати холодові рецептори шкіри, особливо тоді, коли приєднується вплив низької температури навколишнього середовища.
Частота виникнення нервових імпульсів у рецепторах залежить від температури. Холодові і теплові рецептори генерують спонтанну активність. На цю активність накладається відповідне температурне подразнення. Так, у волокнах, що надходять від теплових рецепторів, імпульсація спостерігається в діапазоні від 20 до 40 °С, а максимальна активність — у межах 38 °С і більше. Волокна холодових рецепторів активні в діапазоні 10—40 °С, але найбільша частота імпульсації в них при температурі 20—34 °С. Раптове підвищення або зниження температури призводить до короткочасного різкого збільшення частоти розрядів у відповідних рецепторах із наступним поступовим зниженням до рівня, характерного для даної температури.
При температурі шкіри 34—38 °С імпульсація в обох типах рецепторів мінімальна. Це створює уяву про температурний комфорт. Приблизно за такою схемою функціонують і центральні терморе-цептори, але для них "температурне вікно" вужче — в межах 37— 37,5 °С.
Імпульси від периферичних рецепторів переключаються в структурах задніх рогів спинного мозку. В головний мозок вони надходять по спіноталамічному та спіноретикулярному шляхах. Після проходження через ретикулярну формацію і неспецифічні ядра таламуса імпульсація надходить у гіпоталамус і асоціативні зони кори головного мозку.

1.4 Центр терморегуляції

Центр терморегуляції міститься в гіпоталамусі. Передній відділ гіпоталамуса сприймає інформацію від периферичних та центральних терморецепторів. Центр теплопродукції розташований у ядрах заднього відділу гіпоталамуса. Звідси через симпатичну нервову систему ідуть імпульси, що підвищують метаболізм, звужують судини шкіри, активізують терморегуляцію скелетних м'язів. У цих реакціях беруть участь і гормони — адреналін, норадреналін, тироксин та ін. Це проявляється в ефектах теплоконсервації і спостерігається при надходженні імпульсів від холодових рецепторів.
Центр тепловіддачі міститься в ядрах переднього відділу гіпоталамуса. Звідси йдуть імпульси, які розширюють судини шкіри, підвищують виділення поту, знижують теплопродукцію. При руйнуванні центру терморегуляції в гіпоталамусі гомойотермна тварина перетворюється на пойкілотермну (мал. 1).

Певну роль у регуляції температури тіла грають і інші відділи ЦНС (ретикуляр на формація, лімбічна система, кора головного мозку). Вмикання різноманітних механізмів теплообміну відбувається постійно, залежно від конкретних умов. Так, такі механізми, як потовиділення або м'язове тремтіння, вмикаються тоді, коли інші шляхи підтримання постійної температури ядра виявляються не досить ефективними. Потовиділення і м'язове тремтіння супроводжуються відчуттям температурного дискомфорту.
Центри гіпоталамуса ніби налагоджені на "задане значення" температури тіла. Цей показник визначається такою сумарною температурою тіла, яка виникає тоді, коли механізми тепловіддачі і теплотворення перебувають на рівні мінімальної активності. В цьому не беруть участі додаткові механізми, що забезпечують одержання або виділення надлишку тепла. Теплові і холодові рецептори перебувають у найменш збудженому стані. Це умова температурного комфорту. Для створення відчуття температурного комфорту у легко одягненої дорослої людини, яка спокійно сидить, треба, щоб температура стін і повітря була на рівні 25—26 °С, відносна вологість — 50%. Будь-яка зміна цих умов призведе до подразнення відповідних рецепторів і вмикання механізмів терморегуляції.
Етапність вмикання механізмів регуляції полягає у тому, що спочатку вмикаються енергоекономні механізми, наприклад, поведінкові. Якщо їх не досить, то вмикаються судинорухові. А такі механізми, як тремтіння, локомоції або потовиділення, приєднуються насамперед. Що далі умови від комфортних, то більше відчуття дискомфорту.
Стан терморегулюючих зон гіпоталамуса може змінюватися під впливом ряду факторів крові. Такими факторами є вміст Са²⁺ і Na⁺, глюкози, осмотичний тиск. Підвищення рівня одного із найбільш біологічно активних іонів (Са²⁺) модифікує чутливість центральних механізмів до температури, нейромедіаторів, що призводить до активізації механізмів тепловіддачі. Це особливо помітно при фізичному навантаженні. Ріст осмолярності крові зумовлює підвищення межі температурної чутливості і зниження інтенсивності потовиділення.

1.5 Гіпо- і гіпертермія

У реальному житті процеси теплопродукції не завжди відповідають процесам тепловіддачі. Так, у випадку переваги одного із процесів над іншим температура ядра змінюється. Температура може змінюватись під впливом ендогенних або екзогенних чинників. Наприклад, при дії низької температури паралельно з інтенсифікацією процесів теплопродукції для зменшення тепловіддачі звужуються судини шкіри. Але при дуже низькій температурі це може спричинити відмороження. Тому звичайно після звуження кровоносні судини можуть розширюватися і кров знову рухається до шкіри. Ця місцева реакція обумовлена локальною термочутливістю м'язів судин і добре виражена в адаптованих до холоду людей.
В умовах дуже низької навколишньої температури розширення судин шкіри може призвести до збільшення тепловитрат, зниження температури ядра, і людина може замерзнути. Зниження температури ядра, згідно з правилом Вант-Гоффа, супроводжується зниженням активності обмінних процесів. Смерть при охолодженні настає при температурі ядра 26—28 °С. Але ще перед цим низька температура призведе до різкого пригнічення активності нейронів ЦНС, до "засинання" і непритомності.
Вказану залежність сьогодні використовують з лікувальною метою, коли потрібно на деякий час відключити кровообіг, щоб зробити операцію на серці. Такий метод називається керованою гіпотермією. Для його здійснення використовують принцип поступового екстракорпорального охолодження крові. Попередньо під відповідним наркозом потрібно вимкнути центр терморегуляції. Звичайно, температуру тіла поступово знижують до 23—25 °С, що дозволяє на 20— 30 хв. зупинити кровообіг. Потім, також поступово, температуру підвищують. Ясна річ, охолоджене серце самостійно не зможе "запуститися", його скорочення стимулюють за допомогою дефібрилятора.
Протилежний гіпотермії стан називають гіпертермією. Гіпертермія спостерігається і у здорових людей. Це відбувається, наприклад, при інтенсивній фізичній праці, коли тепловіддача відстає від теплотворення. Висока навколишня температура, особливо при високій вологості, інтенсивний вплив сонця також можуть спричинити гіпертермію. При підвищенні температури тіла понад 41 °С розвивається набряк мозку, порушується процес терморегуляції і без медичної допомоги може настати смерть.
Гіпертермія супроводжує багато хвороб. Вважають, що механізм появи пропасниці обумовлений зміщенням "заданого значення" температури в гіпоталамічному центрі. Зміна функції центру є наслідком дії на нього пірогенів — полісахаридів бактеріальних мембран, які надходять у кров і зумовлюють синтез лейкоцитарних пірогенів. Унаслідок зміни "заданого рівня" центр терморегуляції за "норму" вважає іншу температуру і налагоджує усі механізми терморегулювання на новому рівні. Підвищення температури відбувається внаслідок тремтіння, зменшення потовиділення і звуження судин шкіри. Виведення пірогенів сприяє підвищенню активності механізмів тепловіддачі: посилюється потовиділення, розширюються судини шкіри, і температура тіла знижується.
 

1.6 Місце терморегуляції в загартуванні організму

Зміна температури тіла нижче 25 і вище 43 °С несумісне з життям і викликає в першому випадку холодову, а в другому — теплову смерть. Однак розлад функцій організму спостерігається раніше, ніж температура досягає критичних величин, і супроводиться загальним зниженням захисних сил організму, що може бути причиною виникнення різних захворювань. Встановлення діагнозу захворювань і їхнє лікування — це справа лікаря, але знання загальних положень про механізм виникнення їх і розвиток для того, щоб раціонально організувати власний тепловий режим, необхідне коленому.
Температуру як міру теплової енергії відносять до важливих фізико-хімічних констант організму. її величини є сталими не тільки для організму в цілому, та окремих органів і ділянок тіла.
Одна і та сама температура різними частинами тіла може сприйматися або як тепло, або як холод, або зон сім не відчуватись. Так, якщо предмет, температура якого 34 °С, прикласти до шкіри передпліччя, то його температура не буде сприйматись зовсім. Для шкіри плеча він буде прохолодним, в паховій ямці надто холодним, а для пальців кисті теплим. Аферентні імпульси надходять в одному випадку від теплових рецепторів, в другому від холодових, які пов'язані з різними відділами терморегуляційного центру підзоровогорбової ділянки. Теплові терморецептори морфологічно і функціонально зв'язані з центрами тепловіддачі передньої частини підзоровогорбової ділянки, холодові з центром теплоутворення задньої частини підзоровогорбової ділянки, які знаходяться у реципрокних взаємовідношеннях. Якщо в одному з центрів виникає збудження, воно автоматично пригнічує діяльність другого. Доведено, що центри терморегуляції неоднаково чутливі до аферентних імпульсів від різних ділянок тіла. Так, центр тепловіддачі реагує на підвищення температури ядра тіла, а центр теплоутворення на зниження температури шкіри. Тому внаслідок реципрокної взаємодії між центрами зміни температури окремих ділянок шкіри приводять до перебудови режиму рефлекторної діяльності центрів.
Наслідком рефлекторних реакцій центрів терморегуляції є зміни судинних реакцій і процесів обміну всього організму, а величина цих змін не завжди адекватна силі подразнення. Коли змінюється температура окремої невеликої ділянки шкіри, виникають судинні і обмінні зміни спочатку в місці охолодження шкіри, а потім в усіх органах і системах організму. При цьому судинні та обмінні зміни в різних частинах тіла неадекватні подразненню. Окремі судини не тільки розширюються і переповнюються кров'ю, але у них збільшується проникність стінок для плазми крові і вона виходить у міжклітинний простір, що призводить до набряку окремих тканин і органів. Особливо чутливі до змін температури шкіри верхні дихальні шляхи. Виявлений також тісний функціональний зв'язок між рефлексогенними зонами стопи і судинами верхніх дихальних шляхів. Порушення їхньої діяльності і є початком розладу здоров'я, яке невірно називають простудним захворюванням.
Таким чином, в основі порушень здоров'я при зниженні температури навколишнього середовища є судинні розлади місцевого і загального характеру, серед яких виділяють певні стадії. Перша — звуження судин шкіри та скорочення непосмугованих м'язів, що піднімають волосся і утворення "гусячої шкіри". Це природна захисна реакція, спрямована на збільшення прошарку індивідуальної теплової зони повітря. Друга стадія полягає в адекватному розширенні судин шкіри, яка є наслідком функції терморегуляційного центру, спрямованої на позбавлення від неприємного відчуття холоду і встановлення температурного фону поверхні тіла. При подальшому охолодженні кровотік перерозподіляється так, що артеріальна кров повертається через артеріально-венозні анастомози, зберігаючи сталість температурного ядра тіла. В цей час виникає відчуття ознобу.
Охолодження окремих ділянок тіла на фоні загального температурного комфорту може бути причиною виникнення патологічного процесу. При цьому слабкі охолодження мають більше значення у виникненні простудних захворювань, ніж значні. Так, зниження температури окремих ділянок шкіри на 2 - 2,5 °С викликає більш значну і довгу судинну реакцію, ніж зниження на 10 - 11 °С.
При слабких холодових впливах рецептори встигають адаптуватись і не реагують необхідною частотою імпульсів на перепади температури, що призводить до порушення функцій центрів і послаблення захисних сил організму. При сильних холодових впливах терморецептори охолодженої ділянки шкіри адекватно реагують на дію подразника і нервові центри своєчасно мобілізують захисні сили організму.
Слабкими холодовими впливами необхідно вважати температуру повітря в межах від +8 до —0°С. Саме при цих температурах у міжсезоння частіше, ніж у холодний зимовий час, виникають переохолодження і знижуються захисні сили організму.
Виходячи з того, що порушення здоров'я є наслідком розладу діяльності терморегуляційних центрів, практичні дії по заргартуванню повинні бути спрямовані на адаптацію їх до зниження температур навколишнього середовища і швидке переключення між центрами теплопродукції і тепловіддачі.
При загартуванні головним є тренування організму до значних, але коротких холодових впливів з тим, щоб термічний подразник привів до збудження терморецепторів і термоцентрів. Особливе значення мають контрастні температури (холодний і гарячий душ, ходіння по холодному і гарячому піску тощо). Вирішальне значення у загартовуванні організму має підвищення загальної толерантності (лат. tolerantia — терпіння) як до зниження температури, так і до її перепадів, що досягається підтриманням оптимального температурного режиму одягу і житла протягом всього року. Ці спеціальні питання вивчаються комунальною гігієною.