
Предыдущий пост об ощущениях температуры мы закончили на обещании разобраться, как же наше тело регулирует собственную температуру. Для этого у него есть ряд занимательных трюков, многие из которых нам известны с самого детства. Сейчас же я предлагаю посмотреть, каким образом это все работает и как взаимосвязано между собой.
Возможности терморегуляции у человека на самом деле очень серьезные. Одна лишь возможность потеть, и таким образом избавляться от лишнего тепла, дала нашему виду огромное преимущество перед другими животными. Но о лишнем тепле мы пока что не будем говорить, оставим это для следующей темы. Сегодня же нас интересует холод и как это тепло мы стараемся сохранить.
Как вам известно, наше тело старается поддерживать температуру +- на одном и том же уровне, с совсем небольшими естественными отклонениями (в рамках всего одного градуса). Падение ниже 35 градусов по Цельсию уже есть проблемой и называется гипотермией (переохлаждение) [1]. Поэтому, оказавшись в “холодных условиях”, организм пытается выполнить две основные задачи: ВЫЖИТЬ и ВЫЖИТЬ. Ладно, если серьезно, то организм старается минимизировать потерю тепла и заодно ее компенсировать.
Одной из первых реакций организма является выделение большого количества норарденалина (норэпинефрина) [2]. Всего за несколько минут в условиях относительной прохлады (5-10 градусов выше нуля по Цельсию) количество норадреналина в крови увеличится в два-три раза [3, 4]. А пробыв в воде (14 градусов выше нуля) в течении часа наблюдали увеличение более чем в пять раз [5].
Как же это сказывается на организме? Норадреналин - это гормон и нейромедиатор, по свойствам во многом похож на адреналин. Он играет ключевую роль в бдительности, внимании, фокусе, и настроении [6]. И хотя это важно - как в разрезе выживания в холоде, так и в терапевтических целях (существуют успешные практики по борьбе с депрессией при помощи холода [7]) - нас также интересуют и другие особенности гормона.
Например, норадреналин ускоряет сердцебиение и сужает кровеносные сосуды [8]. Это сужение называется вазоконстрикцией и является критическим процессом сохранения тепла. Это очень хитрое решение, ведь в результате меньше крови достигает поверхности кожи, а значит температура кожи падает, а значит мы отдаем меньше тепла в окружение (вы же помните, как температура “перетекает”). Кстати, именно поэтому кожа у нас и бледнеет на холоде - сосуды сузились для сохранения тепла и кровь далеко от поверхности [9]!
Но это еще не все, ведь это только эффекты сохранения тепла, а что там по поводу компенсации? Все тот же норадреналин также активирует термогенез - процесс по производству тепла организмом. Здесь интересно, потому что существует два вида генерации тепла: сократительный и несократительный [10].
Если в вкратце, то сократительный подразумевает… сокращения. Это когда наши мышцы часто и мелко сокращается для производства тепла. Да, то самое дрожание, когда мы мерзнем - это эволюционный механизм для производства тепла нашим телом [11].
А вот второй вариант - несократительный. Это уже когда митохондрии, наши производители энергии, начинают заниматься производством тепла [12]. Важно, что преимущественно это происходит в жировых тканях. И не в обычных, а коричневых. Но что это за коричневый жир и сколько там этих оттенков жира, мы разберем в следующем посте.
Источники
- [1] Turk, Elisabeth E. “Hypothermia.” Forensic science, medicine, and pathology vol. 6,2 (2010): 106-15.
- [2] Srámek, P et al. “Human physiological responses to immersion into water of different temperatures.” European journal of applied physiology vol. 81,5 (2000): 436-42.
- [3] Leppäluoto, J et al. "Effects of long-term whole-body cold exposures on plasma concentrations of ACTH, beta-endorphin, cortisol, catecholamines and cytokines in healthy females". Scandinavian journal of clinical and laboratory investigation vol. 68, 2. 2008.
- [4] Johnson, D G et al. “Plasma norepinephrine responses of man in cold water.” Journal of applied physiology: respiratory, environmental and exercise physiology vol. 43,2 (1977): 216-20.
- [5] Srámek, P et al. “Human physiological responses to immersion into water of different temperatures.” European journal of applied physiology vol. 81,5 (2000): 436-42.
- [6] Ressler, K J, and C B Nemeroff. “Role of norepinephrine in the pathophysiology and treatment of mood disorders.” Biological psychiatry vol. 46,9 (1999): 1219-33.
- [7] Moret, Chantal, and Mike Briley. “The importance of norepinephrine in depression.” Neuropsychiatric disease and treatment vol. 7,Suppl 1 (2011): 9-13.
- [8] Pongratz, Georg, and Rainer H Straub. “The sympathetic nervous response in inflammation.” Arthritis research & therapy vol. 16,6 (2014): 504.
- [9] Alba, Billie K et al. "Cold-induced cutaneous vasoconstriction in humans: Function, dysfunction and the distinctly counterproductive". Experimental physiology vol. 104, 8. 2019 Aug.
- [10] Blondin, Denis P, and François Haman. “Shivering and nonshivering thermogenesis in skeletal muscles.” Handbook of clinical neurology vol. 156 (2018): 153-173.
- [11] Haman, François, and Denis P Blondin. “Shivering thermogenesis in humans: Origin, contribution and metabolic requirement.” Temperature (Austin, Tex.) vol. 4,3 217-226. 22 May. 2017.
- [12] Blondin, Denis P, and François Haman. “Shivering and nonshivering thermogenesis in skeletal muscles.” Handbook of clinical neurology vol. 156 (2018): 153-173.