عندما يتعرض الشخص لظروف بيئية دافئة ، يتم تنشيط آليات فقدان الحرارة الفسيولوجية من أجل الحفاظ على درجة حرارة الجسم الطبيعية. يعتمد تدفق الحرارة بين الجسم والبيئة على اختلاف درجات الحرارة بين:

1. الهواء المحيط والأشياء مثل الجدران والنوافذ والسماء وما إلى ذلك
2. درجة حرارة سطح الشخص

يتم تنظيم درجة حرارة سطح الشخص من خلال آليات فسيولوجية ، مثل التغيرات في تدفق الدم إلى الجلد ، وتبخر العرق الذي تفرزه الغدد العرقية. أيضًا ، يمكن للشخص تغيير الملابس لتغيير التبادل الحراري مع البيئة. كلما كانت الظروف البيئية أكثر دفئًا ، قل الفرق بين درجات الحرارة المحيطة والجلد أو درجة حرارة سطح الملابس. هذا يعني أن "التبادل الحراري الجاف" بالحمل الحراري والإشعاع ينخفض ​​في درجات الحرارة الدافئة مقارنة بالظروف الباردة. في درجات الحرارة البيئية التي تزيد عن درجة حرارة السطح ، يتم اكتساب الحرارة من المناطق المحيطة. في هذه الحالة ، يجب فقدان هذه الحرارة الزائدة مع تلك المحررة من عمليات التمثيل الغذائي من خلال تبخر العرق للحفاظ على درجة حرارة الجسم. وهكذا يصبح تبخر العرق أكثر أهمية مع زيادة درجة حرارة البيئة. نظرًا لأهمية تبخر العرق ، فليس من المستغرب أن تكون سرعة الرياح ورطوبة الهواء (ضغط بخار الماء) من العوامل البيئية الحاسمة في الظروف الحارة. إذا كانت الرطوبة مرتفعة ، يستمر إنتاج العرق ولكن يقل التبخر. العرق الذي لا يمكن أن يتبخر ليس له تأثير تبريد ؛ إنها تقطر وتضيع من وجهة نظر تنظيم الحرارة.

يحتوي جسم الإنسان على ما يقرب من 60٪ ماء ، وحوالي 35 إلى 40 لترًا في الشخص البالغ. يتوزع حوالي ثلث الماء في الجسم ، السائل خارج الخلوي ، بين الخلايا وفي الجهاز الوعائي (بلازما الدم). يقع الثلثان المتبقيان من ماء الجسم ، السائل داخل الخلايا ، داخل الخلايا. يتم التحكم في تكوين وحجم مقصورات الماء في الجسم بدقة شديدة عن طريق الآليات الهرمونية والعصبية. يُفرز العرق من ملايين الغدد العرقية الموجودة على سطح الجلد عندما يتم تنشيط مركز التنظيم الحراري من خلال زيادة درجة حرارة الجسم. يحتوي العرق على ملح (كلوريد الصوديوم ، كلوريد الصوديوم) ولكن بدرجة أقل من السائل خارج الخلوي. وبالتالي ، يفقد الماء والملح ويجب استبدالهما بعد التعرق.

آثار فقدان العرق

في ظروف بيئية محايدة ومريحة ، تُفقد كميات صغيرة من الماء عن طريق الانتشار عبر الجلد. ومع ذلك ، أثناء العمل الشاق وفي الظروف الحارة ، يمكن أن تنتج الغدد العرقية النشطة كميات كبيرة من العرق ، تصل إلى أكثر من 2 لتر / ساعة لعدة ساعات. حتى فقدان العرق بنسبة 1٪ فقط من وزن الجسم (600 إلى 700 مل) له تأثير ملموس على القدرة على أداء العمل. يُلاحظ هذا من خلال ارتفاع معدل ضربات القلب (HR) (تزيد سرعة القلب بنحو خمس نبضات في الدقيقة لكل نسبة فقد من ماء الجسم) وارتفاع درجة حرارة الجسم الأساسية. إذا استمر العمل ، فهناك زيادة تدريجية في درجة حرارة الجسم ، والتي يمكن أن ترتفع إلى حوالي 40 درجة مئوية ؛ عند درجة الحرارة هذه ، قد ينتج عن ذلك مرض حراري. ويرجع ذلك جزئيًا إلى فقدان السوائل من نظام الأوعية الدموية (الشكل 1). يقلل فقدان الماء من بلازما الدم من كمية الدم التي تملأ الأوردة المركزية والقلب. وبالتالي ، فإن كل نبضة قلب ستضخ حجمًا أصغر من الضربات. نتيجة لذلك ، يميل النتاج القلبي (كمية الدم التي يطردها القلب في الدقيقة) إلى الانخفاض ، ويجب أن يرتفع معدل ضربات القلب من أجل الحفاظ على الدورة الدموية وضغط الدم.

الشكل 1. التوزيعات المحسوبة للماء في المقصورة خارج الخلية (ECW) والمقصورة داخل الخلايا (ICW) قبل وبعد ساعتين من تجفيف التمرين عند درجة حرارة الغرفة 2 درجة مئوية.

يحافظ نظام التحكم الفسيولوجي المسمى بنظام منعكس مستقبلات الضغط على النتاج القلبي وضغط الدم بالقرب من المعدل الطبيعي في جميع الظروف. تتضمن ردود الفعل المستقبلات ، وأجهزة الاستشعار في القلب والجهاز الشرياني (الشريان الأورطي والشرايين السباتية) ، والتي تراقب درجة تمدد القلب والأوعية الدموية التي تملأها. تنتقل النبضات من هذه النبضات عبر الأعصاب إلى الجهاز العصبي المركزي ، حيث تؤدي التعديلات ، في حالة الجفاف ، إلى انقباض الأوعية الدموية وانخفاض تدفق الدم إلى الأعضاء الحشوية (الكبد والأمعاء والكلى) وإلى الجلد. وبهذه الطريقة يتم إعادة توزيع تدفق الدم المتاح لصالح الدورة الدموية في العضلات العاملة والدماغ (Rowell 1986).

قد يؤدي الجفاف الشديد إلى الإرهاق الحراري وانهيار الدورة الدموية ؛ في هذه الحالة لا يستطيع الشخص الحفاظ على ضغط الدم ، ويكون الإغماء نتيجة لذلك. في حالة الإنهاك الحراري ، تكون الأعراض هي الإرهاق الجسدي ، وغالبًا ما يكون مصحوبًا بصداع ودوخة وغثيان. السبب الرئيسي للإجهاد الحراري هو إجهاد الدورة الدموية الناجم عن فقدان الماء من نظام الأوعية الدموية. يؤدي انخفاض حجم الدم إلى ردود أفعال تقلل الدورة الدموية للأمعاء والجلد. يؤدي انخفاض تدفق الدم إلى الجلد إلى تفاقم الوضع ، حيث يقل فقدان الحرارة من السطح ، وبالتالي تزداد درجة الحرارة الأساسية. قد يغمى الموضوع بسبب انخفاض ضغط الدم وانخفاض تدفق الدم الناتج عن ذلك إلى الدماغ. تعمل وضعية الكذب على تحسين تدفق الدم إلى القلب والدماغ ، وبعد التبريد وتناول بعض الماء للشرب ، يستعيد الشخص صحته أو صحتها على الفور تقريبًا.

إذا كانت العمليات التي تسبب الإنهاك الحراري "جامحة" ، فإنها تتطور إلى ضربة شمس. يؤدي الانخفاض التدريجي في الدورة الدموية للجلد إلى ارتفاع درجة الحرارة أكثر فأكثر ، وهذا يؤدي إلى انخفاض بل توقف في التعرق وارتفاع أسرع في درجة الحرارة الأساسية ، مما يؤدي إلى انهيار الدورة الدموية وقد يؤدي إلى الوفاة أو أضرار لا رجعة فيها. مخ. التغيرات في الدم (مثل الأسمولية العالية ، وانخفاض درجة الحموضة ، ونقص الأكسجة ، والتزام الخلايا بخلايا الدم الحمراء ، والتخثر داخل الأوعية الدموية) وتلف الجهاز العصبي هي النتائج في مرضى ضربة الشمس. يمكن أن يؤدي انخفاض تدفق الدم إلى القناة الهضمية أثناء الإجهاد الحراري إلى تلف الأنسجة ، وقد تتحرر المواد (السموم الداخلية) التي تسبب الحمى المرتبطة بضربة الشمس (Hales and Richards 1987). ضربة الشمس هي حالة طارئة حادة ومهددة للحياة تمت مناقشتها بمزيد من التفصيل في القسم الخاص بـ "اضطرابات الحرارة".

يؤدي التعرق ، جنبًا إلى جنب مع فقدان الماء ، إلى فقدان الإلكتروليتات ، وخاصة الصوديوم (Na⁺) وكلوريد (Cl^-) ، ولكن أيضًا بدرجة أقل من المغنيسيوم (Mg⁺⁺) والبوتاسيوم (ك⁺) وما إلى ذلك (انظر الجدول 1). يحتوي العرق على ملح أقل من أجزاء سوائل الجسم. هذا يعني أنها تصبح أكثر ملوحة بعد فقدان العرق. يبدو أن زيادة الملوحة لها تأثير محدد على الدورة الدموية من خلال التأثيرات على العضلات الملساء الوعائية ، والتي تتحكم في درجة انفتاح الأوعية. ومع ذلك ، فقد أظهر العديد من الباحثين أنه يتداخل مع القدرة على التعرق ، بحيث يتطلب الأمر ارتفاع درجة حرارة الجسم لتحفيز الغدد العرقية - فتقل حساسية الغدد العرقية (Nielsen 1984). إذا تم استبدال فقدان العرق بالماء فقط ، فقد يؤدي ذلك إلى حالة يحتوي فيها الجسم على كمية أقل من كلوريد الصوديوم مقارنة بالحالة الطبيعية (ناقص التناضحي). سيؤدي هذا إلى حدوث تقلصات بسبب خلل في الأعصاب والعضلات ، وهي حالة عُرفت في الأيام السابقة باسم "تقلصات عمال المناجم" أو "تقلصات ستوكر". يمكن منعه عن طريق إضافة الملح إلى النظام الغذائي (كان شرب البيرة إجراء وقائيًا مقترحًا في المملكة المتحدة في عشرينيات القرن الماضي!).

الجدول 1. تركيز المنحل بالكهرباء في بلازما الدم والعرق

مقتبس من Vellar 1969.

يؤثر كل من انخفاض الدورة الدموية للجلد ونشاط الغدد العرقية على التنظيم الحراري وفقدان الحرارة بطريقة تزيد فيها درجة الحرارة الأساسية أكثر مما كانت عليه في حالة الترطيب الكامل.

في العديد من المهن المختلفة ، يتعرض العمال للإجهاد الحراري الخارجي - على سبيل المثال ، العمال في مصانع الصلب والصناعات الزجاجية ومصانع الورق والمخابز وصناعات التعدين. كما يتعرض عمال تنظيف المداخن ورجال الإطفاء للحرارة الخارجية. الأشخاص الذين يعملون في الأماكن الضيقة في المركبات والسفن والطائرات قد يعانون أيضًا من الحرارة. ومع ذلك ، يجب ملاحظة أن الأشخاص الذين يرتدون بدلات واقية أو يقومون بعمل شاق بملابس مقاومة للماء يمكن أن يكونوا ضحايا للإجهاد الحراري حتى في ظروف درجات الحرارة البيئية المعتدلة والباردة. تحدث التأثيرات العكسية للإجهاد الحراري في الظروف التي ترتفع فيها درجة الحرارة الأساسية ويكون فقدان العرق مرتفعًا.

الإماهة

يمكن عكس آثار الجفاف بسبب فقدان العرق عن طريق شرب ما يكفي لتعويض العرق. يحدث هذا عادة أثناء التعافي بعد العمل والتمارين الرياضية. ومع ذلك ، أثناء العمل المطول في البيئات الحارة ، يتحسن الأداء عن طريق الشرب أثناء النشاط. لذلك فإن النصيحة الشائعة هي الشرب عند العطش.

لكن هناك بعض المشاكل المهمة جدًا في هذا. الأول هو أن الرغبة في الشرب ليست قوية بما يكفي لتعويض فقدان الماء الذي يحدث في وقت واحد ؛ وثانياً ، الوقت اللازم لتعويض النقص الكبير في المياه طويل جداً ، أكثر من 12 ساعة. أخيرًا ، هناك حد لمعدل مرور الماء من المعدة (حيث يتم تخزينها) إلى الأمعاء (القناة الهضمية) ، حيث يحدث الامتصاص. هذا المعدل أقل من معدلات التعرق الملحوظة أثناء التمرين في الظروف الحارة.

كان هناك عدد كبير من الدراسات حول المشروبات المختلفة لاستعادة المياه في الجسم ، والشوارد ومخازن الكربوهيدرات للرياضيين أثناء ممارسة الرياضة لفترات طويلة. النتائج الرئيسية هي كما يلي:

• كمية السائل التي يمكن استخدامها - أي ، التي تنتقل عبر المعدة إلى الأمعاء - محدودة بـ "معدل إفراغ المعدة" ، والذي يبلغ حده الأقصى حوالي 1,000 مل / ساعة.
• إذا كان السائل "مفرط التناضح" (يحتوي على أيونات / جزيئات بتركيزات أعلى من الدم) فإن المعدل يتباطأ. من ناحية أخرى ، يتم تمرير "السوائل التناضحية المتساوية" (التي تحتوي على الماء والأيونات / الجزيئات لنفس التركيز ، الأسمولية ، مثل الدم) بنفس معدل الماء النقي.
• تؤدي إضافة كميات قليلة من الملح والسكر إلى زيادة معدل امتصاص الماء من القناة الهضمية (Maughan 1991).

مع وضع ذلك في الاعتبار ، يمكنك صنع "سائل معالجة الجفاف" الخاص بك أو الاختيار من بين عدد كبير من المنتجات التجارية. عادة يتم استعادة توازن الماء والكهارل عن طريق الشرب مع الوجبات. يجب تشجيع العمال أو الرياضيين الذين يعانون من فقدان العرق بشكل كبير على شرب أكثر من إلحاحهم. يحتوي العرق على حوالي 1 إلى 3 جم من كلوريد الصوديوم لكل لتر. هذا يعني أن فقدان العرق الذي يزيد عن 5 لترات في اليوم قد يسبب نقصًا في كلوريد الصوديوم ، ما لم يتم استكمال النظام الغذائي.

يُنصح العمال والرياضيون أيضًا بالتحكم في توازن الماء لديهم عن طريق وزن أنفسهم بانتظام - على سبيل المثال ، في الصباح (في نفس الوقت والحالة) - ومحاولة الحفاظ على وزن ثابت. ومع ذلك ، فإن التغيير في وزن الجسم لا يعكس بالضرورة درجة نقص الترطيب. يرتبط الماء كيميائيًا بالجليكوجين ، وهو مخزن الكربوهيدرات في العضلات ، ويتحرر عند استخدام الجليكوجين أثناء التمرين. قد تحدث تغيرات في الوزن تصل إلى حوالي 1 كجم ، اعتمادًا على محتوى الجليكوجين في الجسم. يُظهر وزن الجسم "من الصباح إلى الصباح" أيضًا تغيرات بسبب "الاختلافات البيولوجية" في محتويات الماء - على سبيل المثال ، في النساء فيما يتعلق بالدورة الشهرية يمكن الاحتفاظ بما يصل إلى 1 إلى 2 كجم من الماء خلال مرحلة ما قبل الحيض ("ما قبل الحيض" توتر").

السيطرة على الماء والكهارل

يتم الاحتفاظ بحجم حجرات الماء في الجسم - أي أحجام السوائل خارج الخلية وداخلها - وتركيزاتها من الإلكتروليتات ثابتة جدًا من خلال توازن منظم بين تناول وفقدان السوائل والمواد.

يتم الحصول على الماء من تناول الطعام والسوائل ، ويتم تحرير البعض الآخر من خلال عمليات التمثيل الغذائي ، بما في ذلك احتراق الدهون والكربوهيدرات من الطعام. يحدث فقدان الماء من الرئتين أثناء التنفس ، حيث يمتص الهواء الملهم الماء في الرئتين من الأسطح الرطبة في الشعب الهوائية قبل الزفير. ينتشر الماء أيضًا عبر الجلد بكميات صغيرة في ظروف مريحة أثناء الراحة. ومع ذلك ، أثناء التعرق يمكن أن يفقد الماء بمعدلات تزيد عن 1 إلى 2 لتر / ساعة لعدة ساعات. يتم التحكم في محتوى الماء في الجسم. يتم تعويض زيادة فقدان الماء عن طريق التعرق عن طريق الشرب وتقليل تكوين البول ، بينما يتم التخلص من الماء الزائد عن طريق زيادة إنتاج البول.

يتم التحكم في كل من تناول وإخراج الماء من خلال الجهاز العصبي اللاإرادي والهرمونات. يزيد العطش من تناول الماء ، وينظم فقدان الماء من الكلى ؛ يتم التحكم في كل من حجم وتكوين الإلكتروليت في البول. توجد المستشعرات في آلية التحكم في القلب ، وتستجيب لـ "امتلاء" نظام الأوعية الدموية. إذا تم تقليل امتلاء القلب - على سبيل المثال ، بعد فقدان العرق - فإن المستقبلات سترسل هذه الرسالة إلى مراكز الدماغ المسؤولة عن الإحساس بالعطش ، وإلى المناطق التي تحفز تحرير الهرمون المضاد لإدرار البول (ADH) من الغدة النخامية الخلفية. يعمل هذا الهرمون على تقليل حجم البول.

وبالمثل ، فإن الآليات الفسيولوجية تتحكم في تكوين الإلكتروليت لسوائل الجسم عبر عمليات في الكلى. يحتوي الطعام على عناصر غذائية ومعادن وفيتامينات وإلكتروليتات. في السياق الحالي ، يعتبر تناول كلوريد الصوديوم هو القضية المهمة. يختلف تناول الصوديوم في النظام الغذائي باختلاف عادات الأكل ، ما بين 10 و 20 إلى 30 جرامًا في اليوم. عادة ما يكون هذا أكثر بكثير مما هو مطلوب ، لذلك يتم إفراز الفائض عن طريق الكلى ، ويتم التحكم فيه من خلال عمل آليات هرمونية متعددة (أنجيوتنسين ، والألدوستيرون ، و ANF ، وما إلى ذلك) والتي يتم التحكم فيها بواسطة محفزات من مستقبلات التناضح في الدماغ والكلى ، استجابةً إلى osmolality في المقام الأول Na⁺ و Cl^- في الدم والسوائل في الكلى على التوالي.

الاختلافات بين الأفراد والعرق

قد يكون من المتوقع وجود اختلافات بين الذكور والإناث وكذلك كبار السن وكبار السن في رد الفعل تجاه الحرارة. وهي تختلف في خصائص معينة قد تؤثر على انتقال الحرارة ، مثل مساحة السطح ، ونسبة الطول / الوزن ، وسمك طبقات دهون الجلد العازلة ، والقدرة البدنية على إنتاج العمل والحرارة (السعة الهوائية »أقصى معدل استهلاك للأكسجين). تشير البيانات المتاحة إلى انخفاض تحمل الحرارة لدى كبار السن. يبدأون في التعرق في وقت متأخر عن الشباب ، ويتفاعل كبار السن مع تدفق دم أعلى في جلدهم أثناء التعرض للحرارة.

عند المقارنة بين الجنسين ، لوحظ أن النساء يتحملن الحرارة الرطبة بشكل أفضل من الرجال. في هذه البيئة ، يتم تقليل تبخر العرق ، وبالتالي فإن مساحة السطح / الكتلة الأكبر قليلاً لدى النساء يمكن أن تكون لصالحهن. ومع ذلك ، فإن السعة الهوائية عامل مهم يجب مراعاته عند مقارنة الأفراد المعرضين للحرارة. في ظروف المختبر ، تكون الاستجابات الفسيولوجية للحرارة متشابهة ، إذا كانت مجموعات الأشخاص الذين لديهم نفس القدرة على العمل البدني ("أقصى امتصاص للأكسجين" - VO_{2 ماكس}) - على سبيل المثال ، الذكور الأصغر والأكبر سنًا ، أو الذكور مقابل الإناث (Pandolf et al. 1988). في هذه الحالة ، ستؤدي مهمة عمل معينة (تمرين على مقياس سرعة دراجة) إلى نفس الحمل على جهاز الدورة الدموية - أي نفس معدل ضربات القلب ونفس الارتفاع في درجة الحرارة الأساسية - بغض النظر عن العمر والجنس.

نفس الاعتبارات صالحة للمقارنة بين المجموعات العرقية. عندما تؤخذ الاختلافات في الحجم والقدرة الهوائية في الاعتبار ، لا يمكن الإشارة إلى اختلافات كبيرة بسبب العرق. ولكن في الحياة اليومية بشكل عام ، يكون لدى كبار السن ، في المتوسط ​​، صوت أقل_{2 ماكس} من الأشخاص الأصغر سنًا ، والإناث أقل صوتًا_{2 ماكس} من الذكور في نفس الفئة العمرية.

لذلك ، عند أداء مهمة محددة تتكون من معدل عمل مطلق معين (يتم قياسه ، على سبيل المثال ، بالواط) ، فإن الشخص الذي يتمتع بقدرة هوائية أقل سيكون لديه معدل ضربات قلب ودرجة حرارة الجسم أعلى ويكون أقل قدرة على التعامل مع الإجهاد الإضافي من الحرارة الخارجية ، من واحد مع أعلى VO_{2 ماكس}.

لأغراض الصحة والسلامة المهنية تم تطوير عدد من مؤشرات الإجهاد الحراري. في هذه ، يتم أخذ التباين الكبير بين الأفراد في الاستجابة للحرارة والعمل ، بالإضافة إلى البيئات الساخنة المحددة التي تم إنشاء المؤشر من أجلها. يتم التعامل مع هذه في مكان آخر في هذا الفصل.

سيتحمل الأشخاص الذين يتعرضون للحرارة بشكل متكرر الحرارة بشكل أفضل بعد أيام قليلة. تصبح متأقلمة. يزداد معدل التعرق ويؤدي تبريد الجلد الناتج عن ذلك إلى انخفاض درجة الحرارة الأساسية ومعدل ضربات القلب أثناء العمل في نفس الظروف.

لذلك ، من المحتمل أن يكون التأقلم الاصطناعي للأفراد الذين يُتوقع تعرضهم للحرارة الشديدة (رجال الإطفاء ، أفراد الإنقاذ ، الأفراد العسكريون) مفيدًا لتقليل الضغط.

باختصار ، كلما زادت الحرارة التي ينتجها الشخص ، يجب تبديد المزيد. في البيئة الحارة ، يعتبر تبخر العرق هو العامل المحدد لفقدان الحرارة. الفروق بين الأفراد في القدرة على التعرق كبيرة. في حين أن بعض الأشخاص ليس لديهم غدد عرقية على الإطلاق ، في معظم الحالات ، مع التدريب البدني والتعرض المتكرر للحرارة ، تزداد كمية العرق الناتجة في اختبار الإجهاد الحراري القياسي. ينتج عن الإجهاد الحراري زيادة في معدل ضربات القلب ودرجة الحرارة الأساسية. الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب و / أو درجة الحرارة الأساسية التي تبلغ حوالي 40 درجة مئوية تحدد الحد الفسيولوجي المطلق لأداء العمل في بيئة حارة (Nielsen 1994).

الرجوع