Человеку, как гомойотермному организму, свойственно сохранение относительно постоянной температуры ядра тела независимо от условий окружающей среды и степени физической нагрузки. Адаптация к меняющимся температурным условиям среды происходит за счет специализированных механизмов, которые функционируют как комплекс, регулирующий поддержание теплового гомеостаза организма [1-3].
Терморегуляция у человека представляет собой совокупность физиологических процессов, которые протекают по принципу саморегуляции. При этом любое отклонение температуры от наиболее выгодных значений и является механизмом, стимулирующим возврат системы к исходному уровню. В связи с этим все внутренние процессы в организме протекают при определенном температурном оптимуме [4; 5].
Постоянство температурных значений в нашем организме поддерживается за счет двух противоположных процессов - теплопродукции и теплоотдачи. Сущность теплопродукции заключается в выработке тепла, при этом интенсивность находится в прямой зависимости от активности метаболических процессов, из-за этих взаимосвязей ее можно назвать химической теплорегуляцией. Теплоотдача, которая осуществляется с поверхности тела, получила название физической теплорегуляции [6; 7].
Основную роль в терморегуляции за счет несократительного термогенеза у человека играет бурая жировая ткань, которая в большом количестве представлена у новорожденных и может составлять до 5% от их общей массы.
Бурая жировая ткань, в отличие от белой, характеризуется большим количеством митохондрий и обширной васкуляризацией. В связи с этим бурый жир наиболее эффективен в качестве топлива, т.к. способствует получению большого количества тепла при расщеплении, однако до недавнего времени существовало мнение о том, что с возрастом количество бурого жира не просто уменьшается, а ее депо вообще отсутствует [8; 9].
В последние годы учеными был описан еще один вид жировой ткани в организме человека, которую назвали бежевой. Клетки бежевого жира морфологически очень похожи на клетки бурого и также, обладая термогенным эффектом, способны сжигать избыток липидов с образованием тепла. Но в то же самое время бежевая жировая ткань значительно отличается от бурой по некоторым биохимическим и генетическим характеристикам. Вполне возможно, что в теле взрослого человека хранится не бурая жировая ткань, которая с возрастом исчезает, а именно бежевый жир, обладающий уникальными характеристиками.
Известно, что для активации несократительного термогенеза в жировой ткани необходимо воздействие пониженных температур [10; 11]. Исходя из всего вышеизложенного, мы смогли выдвинуть предположение об ее участии в формировании термопортрета человека. Кроме того, динамическое наблюдение за термопортретом при функциональных нагрузках может быть полезно для понимания механизмов теплового состояния отдельных участков тела человека [12].
Цель исследования: изучить изменение температурного «портрета» различных участков тела человека в покое и при холодовом воздействии.
Материал методы исследования
Все измерения проводились в «Лаборатории биофизических методов исследования» на базе КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого (зав. проф. Н.Н. Медведева).
Всего было обследовано 100 человек юношеского возраста (56 девушек и 44 юноши), которые являются обучающимися 1 курса КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого с различным уровнем активности и подготовленности, на момент проведения измерений все были условно здоровы (не было объективных и субъективных признаков острых заболеваний), при обязательном условии отсутствия у них каких-либо хронических заболеваний. В течение суток до проведения исследования обследуемые воздерживались от употребления алкоголя и в течение 6 часов – от курения.
Каждый обучающийся, принявший участие в обследовании, дал свое письменное информированное согласие на участие.
Обследование проводилось в специально оборудованном помещении, где постоянно поддерживались оптимальные параметры температуры (19-21 °С) и влажности воздуха (70-75%). Для исключения воздействия прямых солнечных лучей окна закрывались шторами, батареи центрального отопления были экранированы, использовалось освещение с помощью люминесцентных ламп.
При обследовании проводилось динамическое наблюдение за кожной температурой в над- и подключичной областях (передняя поверхность грудной клетки), между лопатками и вдоль позвоночного столба (со стороны спины) в условиях покоя, а также после регионального холодового воздействия, которое заключалось в погружении ног до уровня лодыжек в ледяную воду на 1 минуту.
Тепловизионное исследование проводилось с расстояния не менее двух метров с помощью бесконтактного цифрового тепловизора «ТВС 300-мед», свойства которого позволяли зафиксировать инфракрасное излучение и преобразовать его в видимую для глаза картинку, при этом цвет изображения численно соответствовал значению излучения (в данном случае использовался цветной спектр).
Анализ термограмм производился с помощью специализированной программы Image Processor. Все измерения проводились в четырех точках: над и под ключицами, между лопатками и вдоль позвоночного столба.
Статистическая обработка всех полученных цифровых данных проводилась с помощью компьютерной программы Statistica 6.0 for Windows. Так как в работе использовался малый объем выборки (n=100), то была необходимость применения непараметрических методик описательной статистики. При этом проводилось определение медианы (Ме), верхнего (С25) и нижнего (С75) квартилей. С помощью U-критерия Mann-Whitney проводилось сравнение показателей двух исследуемых групп.
Результаты исследования и их обсуждение
В результате проведенного исследования установлено, что у юношей в условиях покоя самая высокая температура кожных покровов была зафиксирована в надключичной и подключичной областях (рис. 1). Кроме того, показатели кожной температуры на передней поверхности грудной клетки были сходными и составляли 30,5 °С ([29,8; 32,1] в точке над ключицами и [29,8; 32,2] в точке под ключицами соответственно).
Самая низкая кожная температура зафиксирована у юношей в состоянии покоя в точках вдоль позвоночного столба 29,6 °С [29,3; 29,9]. В области между лопатками температура находилась на уровне промежуточных значений (рис. 1, таблица).
Рис. 1. Тепловизионный «портрет» юношей в состоянии покоя (а - вид спереди, б – вид сзади): 1 – область над ключицами, 2 – область под ключицами, 3 – область между лопатками, 4 – область вдоль позвоночного столба
Показатели кожной температуры девушек и юношей в норме и после холодовой нагрузки
|
Девушки (n=56) |
Юноши (n=44) |
|
|
В норме |
||
|
Область над ключицами |
30,3 °С [29,8; 30,8] |
30,5 °С [29,8; 32,1] |
|
Область под ключицами |
30,5 °С [29,7; 31,1] |
30,5 °С [29,8; 32,2] |
|
Область между лопатками |
30,8 °С [29,5; 31,1] |
30,1 °С [29,8; 30,7] |
|
Область вдоль позвоночного столба |
29,75 °С [28,5; 30,6] |
29,6 °С [29,3; 29,9] |
|
После холодовой нагрузки |
||
|
Область над ключицами |
30,15 °С [29,2; 30,6] |
30,4 °С [29,9; 31,4] |
|
Область под ключицами |
30,1 °С [29,5; 30,5] |
30,1 °С [29,9; 31,6] |
|
Область между лопатками |
30,1 °С [29,3; 30,6] |
30,2 °С [29,8; 30,7] |
|
Область вдоль позвоночного столба |
29,4 °С [28,7; 29,9] |
29,3 °С [29,0; 29,8] |
В то же самое время у девушек в аналогичных точках зафиксированы показатели на уровне средних значений: 30,3 °С [29,6; 32,4] - над ключицами и 30,5 °С [29,7; 32,1] – в подключичной области (рис. 2).
Наибольшая кожная температура у девушек в условиях покоя определялась между лопатками и составляла 30,8 °С [29,9; 32,8] (рис. 2), у юношей в этой точке температура была 30,1 °С [29,8; 30,7] (таблица).
Рис. 2. Тепловизионный «портрет» девушек в состоянии покоя (а - вид спереди, б – вид сзади): 1 – область над ключицами, 2 – область между лопатками, 3 – область вдоль позвоночного столба
Температура вдоль позвоночного столба оказалась самой низкой среди всех искомых точек и определялась на уровне 29,75 °С [28,5; 30,6] у девушек (рис. 2) и 29,60 °С [29,3; 29,9] у юношей (рис. 1) соответственно.
После проведения холодовой пробы у всех обследованных отмечается общая тенденция, заключающаяся в снижении кожной температуры по всем точкам (таблица).
У юношей наибольшие показатели по изменению температуры тела зафиксированы по двум точкам: в подключичной области 30,1 °С [29,9; 31,6] (U=87,5 р=0,25) и вдоль позвоночного столба 29,3 °С [29,0; 29,8] (U=102,0 р=0,56), где разница составила 0,4 °С и 0,5 °С соответственно по сравнению с состоянием покоя (рис. 3).
По остальным искомым точкам снижение температуры было не столь существенное и составило не более 0,1-0,2 °С (таблица).
У девушек изменение температуры тела после проведения региональной холодовой пробы в сторону ее уменьшения в большей мере (на 0,7 °С) наблюдается в точке между лопатками - до 30,1 °С [29,3; 30,6] (U=96,5 р=0,42) (рис. 4).
Рис. 3. Тепловизионный «портрет» юношей после проведения региональной холодовой нагрузки (а - вид спереди, б – вид сзади): 1 – область над ключицами, 2 – область под ключицами, 3 – область между лопатками, 4 – область вдоль позвоночного столба
Менее значимое снижение кожной температуры у девушек зафиксировано в точках, аналогичных с юношами в подключичной области и вдоль позвоночного столба. При этом изменение температуры находится в том же диапазоне, что и у юношей, и составляет 0,4 °С. Для подключичной области показатель составляет 30,1 °С [29,5; 30,5] (U=87,5 р=0,24), для области вдоль позвоночного столба – 29,4 °С [28,7; 29,9] (U=102,0 р=0,56) соответственно (рис. 4).
В надключичной области зафиксировано совсем незначительное снижение кожной температуры на 0,15 °С, что находится в границах математической погрешности (таблица).
Рис. 4. Тепловизионный «портрет» девушек после проведения региональной холодовой нагрузки (а - вид спереди, б – вид сзади): 1 – область над ключицами, 2 – область между лопатками; 3 – область вдоль позвоночного столба
Таким образом, в результате тепловизионного исследования была установлена кожная температура тела девушек и юношей, обучающихся 1 курса КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого, в норме и после регионального холодового воздействия.
Заключение
По итогам проведенной работы были составлены инфракрасные «портреты» обследуемых, по которым можно судить, что наиболее высокая кожная температура в состоянии покоя у юношей в надключичной и подключичной областях, у девушек данный параметр наиболее высок в точке между лопатками.
Самой «холодной» точкой у всех исследуемых в покое является область вдоль позвоночного столба.
Установлено, что снижение кожной температуры после регионального холодового воздействия происходит по всем исследуемым точкам, однако, в зависимости от пола, данное явление имеет неоднородный характер. Можно предположить, что изменение температуры у девушек почти на градус (на 0,7 °С в точке между лопатками) свидетельствует об особенностях распределения подкожной жировой клетчатки.