FIZJOLOGIA PRACY I WYPOCZYNKU - PROF. PILIS
wykład II
Zasada zachowania materii i energii -> przykład na naszym ciele: emanujemy energię cieplną. - zmierzyć swoją masę ciała - kładąc się spać i wstając rano po 10 godzinach leżenia. Śpimy w pokoju o temp 21 stopni, temp. naszego ciała wynosi 37 stopni, więc my oddajemy ciepło do otoczenia o temp. niższej. Jeśli rano wejdziemy na wagę i zmierzymy naszą masę ciała to okaże się, ze jest ona o ok. 1-1,5 kg niższa. Nie tylko promieniowanie cieplne się na to składa, również podstawowa przemiana materii.
Wniosek tej zasady: (możemy wyliczyć to) redukujemy naszą masę ciała poprzez oddawanie ciepła do środowiska.
Jednym z czynników utraty masy ciała jest utrata energii cieplnej.
[hihi.. wszystkie hipotezy trzeba weryfikować doświadczalnie]
Jak organizm utrzymuje homeostazę termiczną - podwzgórze -> układ limbiczny -> kora mózgowa. W podwzgórzu istnieją jądra podwzgórza, jest ich bardzo wiele.
Wzgórza pełnią rolę przekaźników impulsacji z obwodu ciała, z wnętrza ciała biegnącej do kory nerwowej; obok ośrodek zachowań motywacyjnych (ośrodki: agresji, ucieczki, głodu, sytości, pragnienia, termoregulacji, zachowania gatunku - seksualny).
Te jądra równocześnie poza tym podświadomym działaniem utrzymują temp. ciała, odczuwamy głód albo sytość itd. W tych jądrach również niezależnie wytwarzają się czynniki pobudzające wytwarzanie hormonów i hamujące ich wydzielanie, które będą oddziaływały na regulację metabolizmu naszego organizmu w całości lub po części, niezależnie od naszej woli, na poziomie podświadomości.
Dwa różne zagadnienia-ośrodki motywujące nas podświadomie w tych 7 kierunkach i regulacja hormonalna, która w tkankach reguluje ich metabolizm. Niby te same struktury anatomicznie, a inne działanie. Tu znajduje się też termoregulator: temp. 30-41 stopni Celsjusza jest zakres fizjologicznej regulacji temperatury wewn. ciała. Jesteśmy stałocieplni, musimy utrzymywać stałą temp. ciała, a tak do końca nie jest.
Temperaturę należy mierzyć wewnątrz ciała. Pod pachą to nie jest właściwa temp. wewn. [najlepiej sobie włożyć termometr do odbytnicy, z nawilżona końcówką :-/]
Więc nie jest ważne gdzie sobie włożymy termometr, ale ma być wewnątrz ciała ;-]
Im niższa temperatura, tym wolniejszy metabolizm.
Podwzgórze - część układu nerwowego, a układ nerwowy ma zdolność generowania impulsów elektrycznych. Jeśli rośnie temp. podwzgórza do ok. 39,5-40 stopni to proporcjonalnie do tego wzrasta również impulsacja wysyłana przez termoregulator naczelny.
Na przykład, jeśli siedzimy w saunie, lub wykonujemy w ciepłym otoczeniu intensywny wysiłek fizyczny - rośnie temp. podwzgórza, dopływa do niego krew o coraz wyższej temp. Jednocześnie impulsacja wysyłana przez tą strukturę nerwową wzrasta,
a organizm przybiera takie reakcje fizjologiczne, żeby próbować tą temp. obniżyć. Bo człowiek nie trenowany fiz., nie przystosowany, nie adoptowany do podwyższonej temp. (nie eksponowany w środowisku o podwyższonej temp.)może około godziny wytrzymać w temp. 38,5 stopnia i o wilgotności ponad 60%.
Impulsacja idzie do różnych części ciała, ale taka, która prowadzi w kierunku ograniczenia produkcji ciepła i wydalania ciepła do organizmu. Ciepło w organizmie wytwarzane jest -> podstawowa przemiana materii; musimy pokryć wszelkie procesy życiowe, które toczą się w organizmie. Dzieje się to poniżej progu naszej świadomości.
Podstawową przemianę materii mierzymy w taki sposób, że kładziemy się do łóżka na 12 godzin - można spać, lub leżeć - bez wysiłku fizycznego i bez narażenia na stres psychiczny. Po tych 12 godzinach (przez 12 h) można określić ile wynosi podstawowa przemiana materii: dla mężczyzny jest to ok. 1600 kcal na 24 godziny, dla kobiety trochę mniej (1500 kcal), bo ma mniejszą masę ciała.
Podstawowa przemiana materii jest odwrotnie proporcjonalna do wielkości masy ciała - dziecko jak będzie ważyło 20 kg, to ono będzie miało podstawową przemianę materii bezwzględnie niższą o 20 kg, ale względnie wyższą.
W korelacji wprost proporcjonalnej do tej przemiany materii są wskazania fizjologiczne np. szybkość krążenia krwi, częstość oddechu, częstość skurczów serca. I tak u mężczyzny wynosi ok. 60-70 w spoczynku, u kobiety troszkę więcej, u dziecka więcej, itd.
Pobieranie pokarmu ma specyficzną cechę - my musimy jeść, z tego jest materia
i energia. Pobieranie pokarmu stymuluje podstawową przemianę materii, ma tak zwane swoiście dynamiczne działanie - tzn. część z niego idzie na inny rodzaj materii, a część na ciepło. I to swoiście dynamiczne działanie to jest to, co idzie na mnożenie ciepła.
I w przypadku zjadania białek to swoiście dynamiczne działanie białek jest o 20% wyższe niż tworzenie materii, tworzenie innych struktur białkowych. Czyli 20 % białka idzie na produkcję ciepła.
U węglowodanów i tłuszczów swoiście dynamiczne działanie tych grup pokarmowych jest niższe na poziomie 1-2%.
Pracujące mięśnie szkieletowe tworzą ciepło. Białka ślizgają się po sobie, powstaje tarcie i w wyniku tego tarcia powstaje ciepło. Jak jedna tkanka o drugą trze to wytwarzają ciepło -> praca mięśni szkieletowych (termogeneza drżeniowa) tworzy znaczące ilości ciepła. Jak nie ma pracy mięśni szkieletowych to organizm, żeby się bronić sam się tego domaga -> w niskiej temperaturze występuje drżenie mięśniowe- drżenie rąk, całego ciała. Są to mikroskurcze mięśni szkieletowych, które po to występują, żeby produkować ciepło jak go jest za mało. (Zimno aktywuje termogenezę drżeniową).
Około 70% ciepła tracone jest przez promieniowanie i przewodzenie. (Bez żadnego wysiłku). Około 27 % ciepła tracimy przez parowanie potu, ok. 2% przez oddychanie,
z oddawanym moczem i kałem.
Termogeneza drżeniowa - produkcja ciepła --> redukcja materii, naszych zapasów tłuszczowych, naszej masy ciała - bo oddajemy dużo ciepła. Musimy jeść, jemy więcej.
Człowiek zmarznięty chodzi, rusza się, żeby mu było cieplej.
Wydzielanie adrenaliny, noradrenaliny - czyli hormonów termogennych, a więc jeszcze kortyzolu (...) - one stoją na straży produkcji ciepła. (Jak się gość z kimś bije, to podnoszą mu się hormony i zwiększa się wydzielanie ciepła). Po kilku minutach stężenie adrenaliny jest o połowę niższe / poziom agresji jest niższy.
Hormon termogenny tarczycy ma czas połowicznego rozpadu 72 godziny, dopiero po tym czasie stężenie tego hormonu we krwi obniży się o połowę. Dochodzi do tego np. kiedy eksponuje swoje ciało na zimno.
Wydzielają się hormony i one determinują o naszej ciepłocie ciała. Jak nie będziemy organizmowi dostarczać pożywienia, jak będziemy w głodzie - to temperatura ciała będzie się obniżać. W głodzie zjadamy własny organizm, zatem nie ma produkcji ciepła, nie ma zapasów energetycznych. Organizm niedożywiony jest narażony na hipotermię
i w ekspozycji na niską temperaturę on nie przetrwa.
ZASADA: [hihihi] - trzeba trzymać taką masę ciała jak się miało w wieku 25 lat.
Zmniejszenie utraty ciepła -> zwężenie naczyń skórnych, cera jest blada. Krew zostaje we wnętrzu naczynia (w jamach: w wątrobie, śledzionie itd.), nie płynie na obwód. Płynie wtedy, kiedy kończyna już marznie - awaryjnie, rzucenie krwi żeby podtrzymać życie kończyny (żeby nie zamarzła). Organizm chroni się, żeby kończyna nie odmarzła.
Ciepło i światło determinują przeżycie człowieka.
Krew wychodzi z lewej części serca, a wraca prawą stroną.
Jeśli osoba rozebrana stoi w 20 stopniach Celsjusza -> stałocieplność (czyli temperatura 37 stopni) dotyczy tylko pewnych obszarów: narządów jamy brzusznej, narządów klatki piersiowej i mózgowia. To ma 37 stopni tylko. Im dalej na obwód (proksymalnie) położony jest narząd, np. pośladki już mają temp. niższą, uda niższą, podudzia niższą,
a stopy jeszcze niższą - tylko 28 stopni Celsjusza. Dłonie też mają niską. Więc nasza stałocieplność jest w zakresie narządów wewnętrznych.
Krew wyszła z serca (tu gdzie jesteśmy stałocieplni) o temp. 37 stopni i biegnie aortą zstępująca na dół i aortą wstępującą do góry; Temperatura krwi obniża się -> w tętnicach mniejszych już 35 stopni, w naczyniach włosowatych już 31 stopni, itd.
Gdyby krew o tej temperaturze miała wrócić do serca, to wprawiłaby je
w hipotermię. Serce w hipotermii pochłania mało tlenu, jest bardzo mało ruchliwe, nie zdołałoby pokonać oporu krążeniowego, jaki przed nim stoi i stanęłoby w rozkurczu -> natychmiastowa śmierć. Krew nie może wrócić do serca z taką niską temperaturą. Ona wraca żyłami, a żyła przebiega koło tętnicy; czasem się dotyka tętnicy, czasem nie.
Ruch wzmaga wymianę ciepła - coś jak dwa pociągi, które się mijają: krew i tętnice. (Wymiennik przeciwprądowy). W pewnym momencie krew ma taką samą temperaturę, jak krew w tętnicy. Dopiero wtedy może ona wrócić do samego serca.
Takie przeciwprądowe wymienniki mamy też w nerce, gdzie wymiana - wydalanie najpierw, a później zwrotne wchłanianie mocznika, jonów HCO3, jonów H, wody - na zasadzie przeciwprądowych wymienników jest tak skuteczna, że pierwotnego moczu nerka filtruje w ciągu doby 120 litrów(!). Przejdzie przez ten wymiennik przeciwprądowy i z tych 120 litrów zostaje moczu 1 litr, czasem nawet 0,5 litra - > tyle moczu ostatecznego. Tak wyciągnie substancje, które są potrzebne toksyczne a wróci te, które mają zostać
w organizmie - to jest przykład przeciwprądowego wymiennika.
[Złota myśl profesora: Kobiety zapominają, po co zostały do życia powołane.. Kobiety mają więcej tkanki tłuszczowej, są takie miłe w dotyku - i powinny traktować każdy dzień, w którym nie przytulą bliźniego za dzień stracony, zmarnowany. Czy kota, czy psa, czy męża, czy sąsiada... I apeluję do rozwagi, rozumu, rozsądku i intuicji kobiet - żeby ta sobota nie była dniem zmarnowanym.]
Mechanizmy aktywowane przez ciepło (jak się zachowujemy w ciepłym środowisku) -> rozszerzenie skóry, zwiększenie stosunku powierzchni do objętości. Na zasadzie konwekcji i promieniowania ciepło zostaje zabrane; pocenie się (właściwe jest człowiekowi), oddychanie, brak łaknienia, apatia i bezruch.
Wydajność pracy płuc w kopalniach, w wysokich temp. jest niska; nie da się pracować efektywnie.
W centralnym systemie nerwowym (w podwzgórzu) jest ten punkt nastawczy - regulator temperatury ciała. Podlegają jemu reakcje układu nerwowego autonomicznego, bo ten również może mieć udział w termogenezie, w jej braku - bo na zakończeniach układu współczulnego neuromediatorem jest noradrenalina, czyli pochodna adrenaliny, która nas też rozgrzewa (amina w ketokenach). Ten punkt kontrolny ma też połączenie
z układem somatycznym i stymuluje do skurczu mięśni lub ogranicza (jak jest ciepło, to nie wysyła impulsów, jak jest zimno - wysyła).
Układ hormonalny z rdzeniem nadnerczy i drugą warstwą kory nadnerczy, tarczyca ze swoimi hormonami - działanie termogenne.
Systemowi autonomicznemu podlegają: produkcja ciepła tzw. brązowej tkanki tłuszczowej (zwierzaki mają dużo tej brązowej tkanki tłuszczowej - przykład niedźwiedzia, który zasypia na zimę - budzi się nawet do ok. 100 kg lżejszy wiosną).
Człowiek nie ma tej tkanki tłuszczowej brązowej, mamy żółtą tkankę tłuszczową. Noworodki ludzkie mają brązową tkankę, bo nie wiadomo gdzie się urodzi, w jakim środowisku, w jakiej temperaturze - natura się zabezpiecza. Tkanka ta jest silnie termogenna; podlega ukł. współczulnemu i od pierwszego momentu produkuje ciepło - noworodek sobie radzi.
Produkcja ciepła podyktowana będzie również warunkami, w jakich się organizm znajdzie.
Temperatura ciała regulowana przepływem krwi: krew ma ujednolicać temperaturę ciała w różnych narządach. Tam, gdzie przepływ krwi zawsze istnieje (w narządach wewnętrznych) to stałocieplność się utrzymuje. Tam gdzie przepływ jest regulowany np. w skórze czy w mięśniach - w zależności od stanu czynnościowego mięśni (bo stan ten
w warunkach ekstremalnych do bardzo wysokiej intensywności wysiłku fizycznego powoduje indukcję aktywności hormonalnej ponad 120 -krotną).
Aktywność hormonów może zmieniać się do 120 -krotnie w mięśniach szkieletowych, nie ma takich zmian w wątrobie czy w nerce - tam przepływ jest stały. Krew ogólnie wyrównuje temp. płuc, serca, wątroby itd.
Utrata ciepła z potem. Potu tracimy do 8 litrów na dobę. Gdy utracimy 2% masy ciała np. wypocimy - to już ograniczamy swoją zdolność wysiłkową, swoją wydolność fizyczną. Ulega ona ograniczeniu. Trzeba uzupełniać płyny.
Całkowita utrata ciepła w temp. 20 stopni: przez promieniowanie ok. 61%,
(w warunkach spoczynku), przez unoszenie ok. 26% i przez parowanie ok. 13%.
Gdy organizm znajduje się w temp. 30 stopni: przez promieniowanie ok. 46%, unoszenie, czyli konwekcję 27%.
Przy temperaturze 36 stopni prawie wszystko - przez odparowanie potu.
Układ nerwowy zadbał o siebie. Naczelną strukturą układu nerwowego jest mózgowie opakowane strukturą jakąś, kością, powleczone skórą i to wszystko. Nie ma mięśni. Mózg musi być chłodzony! (jak komputer) Powietrze go opływa, unosi ciepło.
Wydalanie potu to jest nie tylko wydalanie wody, ale i wydalanie elektrolitów. Dlatego przy dużej utracie masy ciała trzeba pić. Nie wystarczy sama woda, dobrze jest ją posolić.
Całe ciało:
Skóra i mięśnie stanowią do 56% całego ciała, narządy jamy klatki piersiowej ok. 34%, mózg 2%, inne narządy ok. 8%.
Produkcja ciepła w spoczynku: mięśnie i skóra ok. 56%, narządy jamy kl. piersiowej 16%, serce pracuje, ale to płuca wentylują; powietrze przychodzi z zewnątrz - chłodzi płuca; płuca są duże (zajmują ok.5/6 jamy klatki piersiowej) -> są chłodniejsze i produkcja ciepła jest mała; mózg produkuje 10% ciepła.
OKO jest chronione przed szkodliwymi czynnikami środowiska zewn.
Adaptowanie się oka - jak wejdziemy do ciemnego pokoju to nic nie widzimy na początku, potem oko się przystosowuje. Światło pada na soczewkę z intensywnością, na jaka pozwoli źrenica. Światło rozchodzi się po liniach promieniowania - według zasady najkrótszego czasu (w powietrzu nie po linii prostej). -> Może się rozchodzić po krzywych liniach. Światło rozchodzi się szybciej w wyższej temperaturze. Gorące powietrze tworzy miraż, tam zakręca światło (np. na autostradzie widzimy jakby płynęła przy wysokiej temp.)
Korygowanie wad oka soczewkami - soczewka wypukła na krótkie odległości (plusy). Oko - soczewka naturalna przestaje się akomodować, wyszła z niej woda. Soczewki są mniej pękate z wiekiem.
Kiedy jest za duża siła łamiąca promieni słonecznych - minusy, soczewka wklęsła.
Gałka oczna jest receptorem. Nerw wzrokowy prowadzi impulsację, część oka boczna impulsacji pozostaje po tej samej stronie w nerwie wzrokowym. Nerw wzrokowy przechodzi do skrzyżowania wzrokowego (idzie tam impulsacja przyśrodkowa -
z przyśrodkowych części siatkówek oczu).
Widzenie pozorne, pomniejszone i odwrócone. W nadrzędnym polu wzrokowym powstaje obraz, który obserwujemy; w mózgu.
Pole widzenia - każdy człowiek ma inne. Każde oko ma osobne pole widzenia. Widzenie obuoczne daje widzenie przestrzenne (trójwymiarowe). Patrzenie jednym okiem daje obraz dwuwymiarowy.
[ PYTANIA EGZ. DOBIERZEMY POD KLIMAT - TAKIE ROZGRZEWAJĄCE;-)) BO TO BĘDZIE ZIMA CIĘŻKA - czyli pewnie cos na temat termoregulacji]
6