人和高等动物机体都具有一定的温度,这就是体温。体温是机体进行新陈代谢和正常生命活动的必要条件。
(一)表层体温和深部体温
人体的外周组织即表层,包括皮肤、皮下组织和肌肉等的温度称为表层温度(shell temperature)。表层温度不稳定,各部位之间的差异也不大。在环境温度为23℃时,人体表层最外层的皮肤温,如足皮肤温为27℃,手皮肤温为30℃。躯干为32℃,额部为33-34℃。四肢末稍皮肤温最低,越近躯干、头部,皮肤温越高。气温达32℃以上时,皮肤温的部位差将变小,在寒冷环境中,随着气温下降,手、足的皮肤温降低最显著,但头部皮肤温度变动相对较小。
皮肤与局部血流量有密切关系。凡是能影响皮肤血管舒缩的因素(如环境温度变化或精神紧张等)都能改变皮肤的温度。在寒冷环境中,由于皮肤血管收缩,皮肤血流量减少,皮肤温随之降低,体热散失因此减少。相反,在炎热环境中,皮肤血管舒张,皮肤血流量增加,皮肤温因而上升,同时起到了增强发散体热的作用。人情绪激动时,由于血管紧张度增加,皮肤温、特别是手的皮肤温便显著降低。例如手指的皮肤温可从30℃骤降到24℃。当然情绪激动的原因解除后,皮肤温会逐渐恢复。此外,当发汗时由于蒸发散热,皮肤温也会出现波动。
机体深部(心、肺、脑和腹腔内脏等处)的温度称为深部温度(core temperature)。深部温度比表层温度高,且比较稳定,各部位之间的差异也较小。这里所说的表层与深部,不是指严格的解剖学结构,而是生理功能上所作的体温分布区域。在不同环境中,深部温度和表层温度的分布会发生相对改变。在较寒冷的环境中,深部温度分布区域较缩小,主要集中在头部与胸腹内脏,而且表层与深部之间存在明显的温度梯度。在炎热环境中,深部温度可扩展到四肢(图7-5)。
图7-5 在不同环境温度下人体体温分布图
A: 环境温度20℃ B:环境温度35℃
体温是指机体深部的平均温度。由于体内各器官的代谢水平不同,它们的温度略有差别,但不超过1℃。在安静时,肝代谢最活跃,温度最高;其次,是心脏和消化腺。在运动时则骨骼肌的温度最高。循环血液是体内传递热量的重要途径。由于血液不断循环,深部各个器官的温度会经常趋于一致。因此,血液的温度可以代表重要器官温度的平均值。
临床上通常用口腔温度、直肠温度和腋窝温度来代表体温。直肠温度的正常值为36.9-37.9℃,但易受下肢温度影响。当下肢冰冷时,由于下肢血液回流至髂静脉时的血液温度较低,会降低直肠温度;口腔温度(舌下部)平均比口腔温度低0.3℃,但它易受经口呼吸、进食和喝水等影响;腋窝温度平均比口腔温度低0.4℃.但由于腋窝不是密闭体腔,易受环境温度、出汗和测量姿势的影响,不易正确测定。
此外,食管温度比直肠温度约低 0.3℃。食管中央部分的温度与右心的温度大致相等,而且体温调节反应的时间过程与食管温度变化过程一致。所以,在实验研究中,食管温度可以作为深部温度的一个指标。鼓膜温度的变动大致与下丘脑温度的变化成正比,所以在体温调节生理实验中常常用鼓膜温度作为脑组织温度的指标。
(二)体温的正常变动
在一昼夜之中,人体体温呈周期性波动。清晨2-6时体温最低,午后1-6时最高。波动的幅值一般不超过1℃。体温的这种昼夜周期性波动称为昼夜节律或日周期(circadian rhythm)。
女子的基础体温随月经周期而发生变动。在排卵后体温升高,这咱体温升高一直持续至下次月经开始(图7-6)。这种现象很可能同性激素的分泌有关。实验证明,这种变动性同血中孕激素及其代谢产物的变化相吻合。
图7-6 女子的基础体温曲线
体温也与年龄有关。一般说来,儿童的体温较高,新生儿和老年人的体温较低。新生儿,特别是早产儿,由于体温调节机制发育还不完善,调节体温的能力差,所以他们的体温容易受环境温度的影响而变动。因此对新生儿应加强护理。
肌肉活动时代谢加强,产热量因而增加,结果可导致体温升高。所以,临床上应让病人安静一段时间以后再测体温。测定小儿体温时应防止哭闹。
此外,情绪激动、精神紧张、进食等情况对体温都会有影响;环境温度的变化对体温也有影响;在测定体温时,就考虑到这些情况。
二、体热平衡
如第一节所述,机体内营养物质代谢释放出来的化学能,其中50%以上以热能的形式用于维持体温,其余不足50%的化学能则载荷于ATP,经过能量转化与利用,最终也变成热能,并与维持体温的热量一起,由循环血液传导到机体表层并散发于体外。因此,机体在体温调节机制的调控下,使产热过程和散热过程处于平衡,即体热平衡,维持正常的体温。如果机体的产热量大于散热量,体温就会升高;散热量大于产热量则体温就会下降,直到产热量与散热量重新取得平衡时才会使体温稳定在新的水平。
(一)产热过程
机体的总产热量主要包括基础代谢,食物特殊动力作用和肌肉活动所产生的热量。基础代谢是机体产热的基础。基础代谢高产热量多;基础代谢低,产热量少。正常成年男子的基础代谢率约为170kJ/m2·h。成年女子约155kJ/m2·h在安静状态下,机体产热量一般比基础代谢率增高25%,这是由于维持姿势时肌肉收缩所造成的。食物特殊动力作用可使机体进食后额外产生热量。骨骼肌的产热量则变化很大,在安静时产热量很小。运动时则产热量很大;轻度运动如平行时,其产热量可比安静时增加3-5倍,剧烈运动时,可增加10-20倍。
人在寒冷环境中主要依靠寒战来增加产热量。寒战是骨骼肌发生不随意的节律性收缩的表现,其节律为9-11次/分。发生寒战的肌肉在肌电图上表现出一簇一簇的高波幅群放电,这是不同肌纤维的动作电位同步化的结果。寒战的特点是屈肌和伸肌同时收缩,所以基本上不做功,但产热量很高,发生寒战时,代谢率可增加4-5倍。机体受寒冷刺激时,通常在发生寒战之前,首先出现温度刺激性肌紧张(thermal muscle tone)或称寒战前肌紧张(pre-shivering tone),此时代谢率就有所增加。以后由于寒冷刺激的持续作用,便在温度刺激性肌紧张的基础上出现肌肉寒战,产热量大大增加,这样就维持了在寒冷环境中的体热平衡。内分泌激素也可影响产热,肾上腺素和去甲肾上腺素可使产热量迅速增加,但维持时间短;甲状腺激素则使产热缓慢增加,但维持时间长。机体在寒冷环境中度过几周后,甲状腺激素分泌可增加2倍能上能下,代谢率可增加20-30%。