Када је особа изложена топлим условима околине, активирају се физиолошки механизми губитка топлоте како би се одржала нормална телесна температура. Топлотни токови између тела и околине зависе од температурне разлике између:

1. околни ваздух и објекти попут зидова, прозора, неба итд
2. површинска температура особе

Површинска температура особе се регулише физиолошким механизмима, као што су варијације у дотоку крви у кожу и испаравањем зноја који луче знојне жлезде. Такође, особа може да промени одећу како би променила размену топлоте са околином. Што су услови околине топлији, то је мања разлика између околних температура и температуре коже или површине одеће. То значи да је „сува размена топлоте“ конвекцијом и зрачењем смањена у топлим у поређењу са хладним условима. На температурама околине изнад температуре површине, топлота се добија из околине. У овом случају ова додатна топлота заједно са оном ослобођеном метаболичким процесима мора да се изгуби кроз испаравање зноја ради одржавања телесне температуре. Тако испаравање зноја постаје све критичније са повећањем температуре околине. С обзиром на важност испаравања зноја, није изненађујуће да су брзина ветра и влажност ваздуха (притисак водене паре) критични фактори животне средине у врућим условима. Ако је влажност висока, зној се и даље производи, али се испаравање смањује. Зној који не може да испари нема ефекат хлађења; капље и губи се са терморегулационе тачке гледишта.

Људско тело садржи око 60% воде, око 35 до 40 л код одрасле особе. Отприлике једна трећина воде у телу, екстрацелуларне течности, дистрибуира се између ћелија и у васкуларном систему (крвна плазма). Преостале две трећине телесне воде, интрацелуларне течности, налази се унутар ћелија. Састав и запремина одељка за воду у телу се веома прецизно контролишу хормонским и неуронским механизмима. Зној се лучи из милиона знојних жлезда на површини коже када се терморегулациони центар активира повећањем телесне температуре. Зној садржи со (НаЦл, натријум хлорид) али у мањој мери него екстрацелуларна течност. Тако се губе и вода и со и морају се заменити након знојења.

Ефекти губитка зноја

У неутралним, удобним условима околине, мале количине воде се губе дифузијом кроз кожу. Међутим, током напорног рада иу врућим условима, активне знојне жлезде могу да произведу велике количине зноја, до више од 2 л/х током неколико сати. Чак и губитак зноја од само 1% телесне тежине (» 600 до 700 мл) има мерљив утицај на способност обављања посла. Ово се види по порасту срчане фреквенције (ХР) (ХР се повећава за око пет откуцаја у минути за сваки проценат губитка телесне воде) и порасту телесне температуре. Ако се рад настави, долази до постепеног повећања телесне температуре, која може порасти до вредности око 40ºЦ; на овој температури може доћи до топлотне болести. Ово је делимично због губитка течности из васкуларног система (слика 1). Губитак воде из крвне плазме смањује количину крви која испуњава централне вене и срце. Сваки откуцај срца ће стога пумпати мањи ударни волумен. Као последица тога, минутни волумен срца (количина крви коју срце избаци у минути) има тенденцију да опада, а број откуцаја срца се мора повећати како би се одржала циркулација и крвни притисак.

Слика 1. Израчунате дистрибуције воде у екстрацелуларном одељку (ЕЦВ) и интрацелуларном одељку (ИЦВ) пре и после 2 х дехидрације вежбањем на собној температури од 30°Ц.

Физиолошки контролни систем назван систем рефлекса барорецептора одржава минутни волумен срца и крвни притисак близу нормалних у свим условима. Рефлекси укључују рецепторе, сензоре у срцу и у артеријском систему (аорта и каротидне артерије), који прате степен истезања срца и судова крвљу која их испуњава. Импулси од њих путују кроз нерве до централног нервног система, из којег прилагођавања, у случају дехидрације, изазивају сужење крвних судова и смањење дотока крви у спланхничке органе (јетра, црева, бубрези) и кожу. На овај начин се расположиви проток крви прераспоређује да би се погодовала циркулација у мишићима који раде и у мозгу (Ровелл 1986).

Тешка дехидрација може довести до топлотне исцрпљености и колапса циркулације; у овом случају особа не може да одржава крвни притисак, а последица је несвестица. Код топлотне исцрпљености симптоми су физичка исцрпљеност, често заједно са главобољом, вртоглавицом и мучнином. Главни узрок топлотне исцрпљености је циркулаторно оптерећење изазвано губитком воде из васкуларног система. Смањење запремине крви доводи до рефлекса који смањују циркулацију у цревима и кожи. Смањење протока крви у кожи отежава ситуацију, јер се губитак топлоте са површине смањује, па се температура језгра даље повећава. Субјект се може онесвестити због пада крвног притиска и услед тога слабог дотока крви у мозак. Лежећи положај побољшава доток крви у срце и мозак, а након што се охлади и попије мало воде, особа се скоро одмах осећа добро.

Ако процеси који доводе до топлотне исцрпљености „подивљају“, то се развија у топлотни удар. Постепено смањење циркулације коже чини да температура расте све више и више, а то доводи до смањења, чак и престанка знојења и још бржег пораста унутрашње температуре, што изазива колапс циркулације и може довести до смрти или неповратног оштећења органа. мозак. Промене у крви (као што су висока осмолалност, низак пХ, хипоксија, ћелијска адхеренција црвених крвних зрнаца, интраваскуларна коагулација) и оштећење нервног система су налази код пацијената са топлотним ударом. Смањен доток крви у црева током топлотног стреса може изазвати оштећење ткива, а могу се ослободити супстанце (ендотоксини) које изазивају грозницу у вези са топлотним ударом (Халес и Рицхардс 1987). Топлотни удар је акутна, животно опасна хитна ситуација о којој се даље говори у одељку о „топлинским поремећајима“.

Заједно са губитком воде, знојење доводи до губитка електролита, углавном натријума (На⁺) и хлорид (Цл^-), али и у мањем степену магнезијума (Мг⁺⁺), калијум (К.⁺) и тако даље (види табелу 1). Зној садржи мање соли него одељци телесне течности. То значи да постају сланије након губитка зноја. Чини се да повећана сланост има специфичан ефекат на циркулацију кроз ефекте на глатке мишиће крвних судова, који контролишу степен отворености крвних судова. Међутим, неколико истраживача је показало да омета способност знојења, на начин да је потребна виша телесна температура да би се стимулисале знојне жлезде – осетљивост знојних жлезда постаје смањена (Ниелсен 1984). Ако се губитак зноја надокнади само водом, то може довести до ситуације у којој тело садржи мање натријум хлорида него у нормалном стању (хипоосмотски). Ово ће изазвати грчеве због квара нерава и мишића, стање познато у ранијим данима као „грчеви рудара“ или „грчеви у ложници“. Може се спречити додавањем соли у исхрану (конзумација пива је била препоручена превентивна мера у Великој Британији 1920-их!).

Табела 1. Концентрација електролита у крвној плазми и у зноју

Адаптирано из Велара 1969.

Смањена циркулација коже и активност знојних жлезда утичу на терморегулацију и губитак топлоте на такав начин да ће се температура језгра повећати више него у потпуно хидратизованом стању.

У многим различитим занатима, радници су изложени спољном топлотном стресу—на пример, радници у челичанама, стакларској индустрији, фабрикама папира, пекарама, рударској индустрији. Такође, димњачари и ватрогасци су изложени спољној топлоти. Људи који раде у скученим просторима у возилима, бродовима и авионима такође могу патити од врућине. Међутим, мора се напоменути да особе које раде у заштитним оделима или раде тежак посао у водоотпорној одећи могу бити жртве топлотне исцрпљености чак и у условима умерене и хладне температуре околине. Нежељени ефекти топлотног стреса се јављају у условима где је температура језгра повишена и губитак зноја висок.

Рехидрација

Ефекти дехидрације услед губитка зноја могу се преокренути ако се пије довољно пића да замени зној. То се обично дешава током опоравка након рада и вежбања. Међутим, током дужег рада у врућим срединама, перформансе се побољшавају пијењем током активности. Уобичајени савет је да пијете када сте жедни.

Али, у томе постоје неки веома важни проблеми. Један је да жеља за пићем није довољно јака да надокнади губитак воде који се истовремено јавља; и друго, време потребно за замену великог дефицита воде је веома дуго, више од 12 сати. На крају, постоји ограничење брзине којом вода може проћи из желуца (где се складишти) до црева (црева), где се апсорпција одвија. Ова стопа је нижа од уочених стопа знојења током вежбања у врућим условима.

Постојао је велики број студија о разним напитцима за обнављање залиха воде, електролита и угљених хидрата у телу спортиста током дужег вежбања. Главни налази су следећи:

• Количина течности која се може искористити – односно транспортовати кроз стомак до црева – ограничена је „брзином пражњења желуца“, која има максимум од око 1,000 мл/х.
• Ако је течност „хиперосмотска“ (садржи јоне/молекуле у већим концентрацијама од крви), брзина је успорена. С друге стране, „изо-осмотске течности” (које садрже воду и јоне/молекуле у истој концентрацији, осмолалности, као крв) пролазе истом брзином као и чиста вода.
• Додавање малих количина соли и шећера повећава брзину узимања воде из црева (Маугхан 1991).

Имајући ово на уму, можете направити сопствену „течност за рехидратацију“ или бирати између великог броја комерцијалних производа. Нормално, равнотежа воде и електролита се враћа пијењем уз оброке. Раднике или спортисте са великим губитком зноја треба охрабривати да пију више од жеље. Зној садржи око 1 до 3 г НаЦл по литру. То значи да губици зноја од преко 5 л дневно могу изазвати недостатак натријум хлорида, осим ако се исхрана не допуни.

Радницима и спортистима се такође саветује да контролишу равнотежу воде тако што ће се редовно вагати — на пример, ујутру (у исто време и стање) — и покушавају да одржавају константну тежину. Међутим, промена телесне тежине не одражава нужно степен хипохидратације. Вода је хемијски везана за гликоген, складиште угљених хидрата у мишићима, и ослобађа се када се гликоген користи током вежбања. Може доћи до промене тежине до око 1 кг, у зависности од садржаја гликогена у телу. Телесна тежина „од јутра до јутра” такође показује промене услед „биолошких варијација” у садржају воде – на пример, код жена у односу на менструални циклус може се задржати до 1 до 2 кг воде током предменструалне фазе („предменструални напетост”).

Контрола воде и електролита

Запремина телесних одељака воде – односно запремине екстрацелуларне и интрацелуларне течности – и њихове концентрације електролита одржавају се веома константним кроз регулисану равнотежу између уноса и губитка течности и супстанци.

Вода се добија уносом хране и течности, а део се ослобађа метаболичким процесима, укључујући сагоревање масти и угљених хидрата из хране. Губитак воде се дешава из плућа током дисања, где удахнути ваздух преузима воду у плућима са влажних површина у дисајним путевима пре него што се издахне. Вода такође дифундује кроз кожу у малој количини у угодним условима током одмора. Међутим, током знојења вода може да се губи брзином већом од 1 до 2 л/х неколико сати. Контролисан је садржај воде у телу. Повећани губитак воде знојењем надокнађује се пијењем и смањењем стварања урина, док се вишак воде излучује повећаном производњом урина.

Ова контрола и уноса и излаза воде се врши преко аутономног нервног система и хормона. Жеђ ће повећати унос воде, а губитак воде преко бубрега је регулисан; и запремина и састав електролита урина су под контролом. Сензори у контролном механизму су у срцу, реагујући на „пуноћу“ васкуларног система. Ако је пуњење срца смањено — на пример, након губитка зноја — рецептори ће сигнализирати ову поруку можданим центрима одговорним за осећај жеђи и областима које изазивају ослобађање анти-диуретичког хормона (АДХ) из задња хипофиза. Овај хормон делује на смањење запремине урина.

Слично томе, физиолошки механизми контролишу састав електролита телесних течности путем процеса у бубрезима. Храна садржи хранљиве материје, минерале, витамине и електролите. У садашњем контексту, унос натријум хлорида је важно питање. Унос натријума у ​​исхрани варира у зависности од навика у исхрани, између 10 и 20 до 30 г дневно. Ово је иначе много више него што је потребно, па се вишак излучује преко бубрега, контролисан деловањем више хормонских механизама (ангиотензин, алдостерон, АНФ, итд.) који се контролишу стимулусима осморецептора у мозгу и бубрезима. , реагујући на осмолалност првенствено На⁺ и Цл^- у крви и у течности у бубрезима, респективно.

Интериндивидуалне и етничке разлике

Могу се очекивати разлике између мушкараца и жена, као и млађих и старијих особа у реакцији на топлоту. Разликују се по одређеним карактеристикама које могу утицати на пренос топлоте, као што су површина, однос висина/тежина, дебљина изолационог слоја кожне масти и физичка способност производње рада и топлоте (аеробни капацитет » максимална стопа потрошње кисеоника). Доступни подаци сугеришу да је толеранција на топлоту смањена код старијих особа. Они почињу да се зноје касније него млади појединци, а старији људи реагују већим протоком крви у кожи током излагања топлоти.

Упоређујући полове, примећено је да жене боље подносе влажну топлоту од мушкараца. У овом окружењу испаравање зноја је смањено, тако да би им нешто већа површина/маса код жена могла бити у предности. Међутим, аеробни капацитет је важан фактор који треба узети у обзир када се пореде особе изложене топлоти. У лабораторијским условима физиолошки одговори на топлоту су слични, ако групе испитаника са истим физичким радним капацитетом („максимални унос кисеоника“—В.О._{КСНУМКС мак}) се тестирају – на пример, млађи и старији мушкарци, или мушкарци у односу на женке (Пандолф ет ал. 1988). У овом случају одређени радни задатак (вежбање на бициклистичком ергометру) ће резултирати истим оптерећењем на циркулаторни систем – то јест, истим откуцајима срца и истим порастом унутрашње температуре – независно од старости и пола.

Иста разматрања важе за поређење између етничких група. Када се узму у обзир разлике у величини и аеробном капацитету, не могу се истаћи значајне разлике због расе. Али у свакодневном животу уопште, старије особе имају, у просеку, нижи ВО_{2 Мак} него код млађих особа, а код жена нижи ВО_{2 Мак} него мушкарци у истој старосној групи.

Стога, када обавља одређени задатак који се састоји од одређене апсолутне брзине рада (мерено нпр. у ватима), особа са нижим аеробним капацитетом ће имати већи број откуцаја срца и телесну температуру и бити мање способна да се носи са додатним оптерећењем. спољашње топлоте, него онај са већим ВО_{2 Мак}.

За потребе здравља и безбедности на раду развијен је низ индекса топлотног стреса. У њима се узимају у обзир велике интериндивидуалне варијације у одговору на топлоту и рад, као и специфичне вруће средине за које је индекс конструисан. Они су обрађени на другом месту у овом поглављу.

Особе које су више пута изложене топлоти боље ће толерисати топлоту након неколико дана. Они се аклиматизују. Повећава се брзина знојења и резултирајуће појачано хлађење коже доводи до ниже температуре језгра и срчане фреквенције током рада под истим условима.

Према томе, вештачка аклиматизација особља за које се очекује да ће бити изложено екстремној топлоти (ватрогасци, спасилачко особље, војно особље) ће вероватно бити од користи за смањење оптерећења.

Сумирајући, што више топлоте особа производи, више се мора распршити. У врућем окружењу испаравање зноја је ограничавајући фактор за губитак топлоте. Међуиндивидуалне разлике у способности знојења су значајне. Док неке особе уопште немају знојне жлезде, у већини случајева, уз физичку обуку и поновљено излагање топлоти, количина зноја произведена у стандардном тесту топлотног стреса се повећава. Топлотни стрес доводи до повећања срчане фреквенције и температуре језгра. Максимални број откуцаја срца и/или језгра температура од око 40ºЦ поставља апсолутну физиолошку границу за рад у врућој средини (Ниелсен 1994).

Назад