Уже новорожденные дети способны отвечать увеличением теплопродукции на снижение температуры окружающей среды. Так, снижение температуры ниже термоиндифферентной зоны у новорожденных детей приводит к возрастанию теплопродукции на 50 % (с9,7 до 14,5 мл/кг в 1 мин), измеряемой по величине потребления кислорода на единицу массы тела.
Весьма важной качественной особенностью терморегуляции детей раннего возраста по сравнению с более взрослыми детьми является то, что при снижении температуры кожи ребенка в период новорожденности на 2 °С теплопродукция возрастает в 2 раза (с 2 до 4 ккал/кг в час). Такой же уровень теплопродукции у взрослых достигается при снижении кожной температуры на 14 °С. Термоиндифферентная зона для новорожденных детей, а именно та температура внешней среды, при которой теплопродукция не увеличивается, составляет 33 °С [Корниенко И. А., 1969; Bruck К. et al., 1970]. Расчеты А. С. Блудорова (1954) показали, что в условиях комнатного режима (20 °С) термоиндифферентная температура для новорожденного ребенка будет достигнута, если одевать ребенка в обычную одежду — пеленку и кофточку. При этой температуре окружающей среды количество вырабатываемого организмом тепла примерно равно количеству тепла, отдаваемого телом. В этих условиях определяется и минимум теплопродукции.
Регуляция температуры тела в указанных границах температур внешней среды осуществляется путем либо вазомоторных реакций, т. е. с помощью физической терморегуляции, либо с помощью несократительного термогенеза, в частности- активности бурой жировой ткани.
При возрастании температуры среды выше термоиндифферентной зоны теплопродукция начинает превышать возможности теплоотдачи и неминуемо возникает перегрев организма. При адаптации к повышенной температуре обычно происходит снижение метаболизма, теплопродукции. При температуре среды выше 37 °С теплоотдача через теплопроводность и излучение полностью прекращается. Продолжает функционировать только теплоотдача через потоотделение. Теплоотдача через испарение происходит потому, что по мере повышения внешней температуры влагоемкость воздуха увеличивается, причем чем суше воздух, тем интенсивней происходит испарение. При 38 °С и 20 % влажности воздуха, при умеренном ветре (3,5 м/с) условия для теплоотдачи аналогичны тем, какие имеют место при 26 °С, 100 % влажности и отсутствии ветра.
Значение этих данных в особенности важно потому, что в раннем возрасте в силу высокого потоотделения необходимо предусмотреть рациональную одежду, т. е. слишком тепло не одевать детей. При этом в связи с возрастанием температуры пододеяльного пространства или температуры между одеждой и кожей ребенка и в силу высокой влажности от потоотделения существует опасность перегревания. При снижении температуры среды ниже термоиндифферентной зоны теплоотдача происходит главным образом путем конвекции, т. е. для обогревания «омывающего» организм воздуха. Величина теплоотдачи через конвекцию зависит не только от внешней температуры, но и от скорости движения воздуха.
Характер терморегуляции у детей в раннем возрасте определяется рядом особенностей. Важнейшей из них является большая относительная поверхность тела ребенка (отношение поверхности к массе). С этим связана большая удель-.
ная теплоотдача организма. Для обеспечения постоянной температуры тела у детей раннего возраста теплопродукция превышает таковую у взрослых. В первые месяцы до полугодовалого возраста она увеличивается с 2506,48—2910,7 кДж (600—700 ккал/м2) до 4186,8 кДж (1000 ккал/м2)в минуту. Затем в связи с ростом организма и уменьшением относительной поверхности тела энергозатраты снижаются и достигают у взрослых 2506,48—2721,42 кДж (600—650 ккал/м2).
В связи с большой относительной поверхностью тела и более напряженной терморегуляцией границы термоиндифферентной зоны в раннем возрасте сдвигаются в сторону более высоких температур и составляют от 19 до 24 °С.
У детей первого года жизни не реализуется асимметричное течение термовосстановительных процессов после проб с охлаждением. Скорость восстановления температуры до исходной величины после стандартного охлаждения лба, спины, конечностей имеет одно и то же значение [Маршак М. Е., 1965]. С возрастом на различных участках тела скорость термовосстановительных процессов после охлаждения становится неодинаковой. Там, где поверхность тела закрыта одеждой, обувью, время восстановления увеличено, а охлаждение любой незаполненной части организма может привести к возникновению болезни [Койранский Б. Б., 1966].
На протяжении первого полугодия жизни у детей возрастает теплопродукция почти в 2 раза, несмотря на снижение относительной поверхности тела. Какие ’ же механизмы обеспечивают нормализацию температуры тела ребенка? Установлено, что на первом году жизни происходит возрастание потоотделения, что увеличивает теплоотдачу. Вместе с тем уровень теплопродукции организма первого года жизни перекрывает возможности теплоотдачи испарением влаги, в связи с чем в годовалом возрасте происходит избыток теплопродукции по сравнению с месячными детьми. Этот избыток теплопродукции дает годовалым детям более надежный уровень терморегуляции при снижении температуры среды, что сдвигает его термоиндифферентную зону в область более низких температур.
. По мере роста ребенка и уменьшения величины его относительной поверхности тела уменьшается величина относительной теплоотдачи. При этом снижается уровень теплоотдачи через теплопроводность и излучение. Об этом свидетельствуют исследования А. С. Блудорова (1954), в которых показано, что кожная температура на голени у детей уменьшается к годовалому возрасту на 2—3 °С. Существенное значение при этом имеют и морфологические изменения кожных сосудов. У новорожденных имеется нежная, слабо выраженная сеть из мелковолокнистых, довольно равномерно расположенных капилляров. Ко второму полугодию капиллярная сеть претерпевает ряд морфологических изменений — появляются все более и более изолированные капиллярные петли, которые, вытягиваясь, располагаются перпендикулярно к сосочковой зоне кожи.
Поверхностное расположение обильно наполненной кровью густой капиллярной сети, придающее своеобразную красноватую окраску коже детей первых недель жизни, обеспечивает более высокую температуру их кожи по сравнению с таковой у детей старшего возраста, имеющих менее густую сеть кожных капилляров.
Чрезмерно высокая и низкая влажность помещений, в которых растет и развивается ребенок, пагубно влияет на его состояние здоровья, вызывая заболевания дыхательных путей как при увеличении влажности выше 70 %, так и при снижении ее ниже 40 %. Понижение влажности приводит к возникновению ринита, что связано с сухостью слизистой носоглотки и снижением в связи с этим ее бактерицидных свойств.
У детей раннего возраста испарение воды в расчете на 1 кг массы тела в 2—3 раза выше, в связи с чем изменение влажности внешней среды оказывает большее значение на терморегуляцию ребенка, чем взрослого.
Установлено, что для новорожденных детей границы нормальной влажности находятся в пределах от 70 до 50 %. По мере роста и развития влажность увеличивается в связи с увеличением потоотделения. Для детей 10—12 мес влажность должна соответствовать 65—40 %.
А. С. Блудоровым представлены физиологически обоснованные рекомендации прогулок и сна детей первого года жизни при низкой температуре среды в средней полосе нашей страны в зимний период года. Были проведены исследования, в которых выявлялись терморегуляционные рефлексы у детей на первом году жизни, одетых в теплое одеяло во время пребывания на открытом воздухе зимой. Температура кожи голени при понижении температуры окружающей среды до 0 °С в соответствии с увеличением теплоотдачи постепенно снижается и становится не ниже 34,3 °С. Эта температура соответствует верхней границе для термоиндифферентной зоны. При дальнейшем снижении температуры воздуха температура кожи ребенка начинает повышаться. Так, при температуре от —2 до —3 °С у детей 4—6 мес она увеличивается на 1,3 °С. Однако, чем меньше возраст ребенка, тем меньше увеличивается температура кожи при снижении температуры среды. Так, у детей 3—4 мес это увеличение составляет 1,1 °С
Морозный воздух, воздействуя на рецепторы слизистой поверхности верхних дыхательных путей и открытых частей кожи лица, рефлекторно вызывает интенсивное повышение теплопродукции. Но интенсификации теплоотдачи при этом не происходит в связи с достаточной теплоизоляцией — дети были тепло одеты.
Раздельное охлаждение только лица ребенка и вдыхание холодного воздуха в условиях обычной комнатной температуры приводили к аналогичным результатам.
Таким образом, уже у детей раннего возраста выявлены терморегуляционные рефлексы при пребывании на открытом воздухе зимой, направленные на поддержание постоянной температуры тела.
Существенное охлаждение организма, как правило, приводит к возникновению различных заболеваний, ранее называвшихся простудными. Было установлено, что охлаждение ведет к снижению резистентности, сопротивляемости организма, что может способствовать возникновению инфекционного процесса.
Исследования, проведенные В. А. Лихтенштейн (1967) в распознавании температурной топографии тела взрослых и детей в нормальных условиях среды и при действии неблагоприятных факторов, показали, что возникновение простуды может быть связано не только с общим охлаждением тела, но и с возникновением резкого температурного контраста между охлаждаемым участком и остальной поверхностью тела. Причем в раннем возрасте подобные изменения возникают при меньшей степени температурных воздействий на отдельные участки тела ребенка, нежели у взрослых.
Снижение сопротивляемости к инфекции у детей может быть связано и со стрессовой реакцией, возникающей, например, при поступлении ребенка в детский сад [Студеникин М. Я., Макаренко Ю. А. и др., 1979; Тонкова-Ямпольская Р. В., 1980]. В этой связи предварительное закаливание, увеличение адаптивных возможностей ребенка, очевидно, может быть определенным профилактическим фактором.
Совершенствование терморегуляционных рефлексов имеет существенное значение для закаливания. Охлаждение отдельных частей тела рефлекторно может вызвать терморегуляционные реакции во всем организме. Охлаждение даже ограниченных участков кожи ведет к появлению рефлекторных реакций в других частях тела, не подвергавшихся охлаждению. Так, при охлаждении стоп происходит нарушение кровообращения в слизистой оболочке носа и верхних дыхательных путей. При адаптации к повторным холодовым воздействиям (дозированное охлаждение стоп) в течение 2—3 нед устойчивость организма к охлаждению повышается, и нарушений кровообращения в слизистых оболочках носа и зева не отмечается.
Установлено, что при систематическом охлаждении стоп холодной водой в начале исследования температура слизистой оболочки носа понижалась на 0,1 —1,8°. После 2 мес адаптации у детей снижения температуры слизистой оболочки не отмечалось, в то время как в контрольной группе охлаждение стоп водой вызывало изменение сосудистой реакции слизистой оболочки носа на протяжении всего периода наблюдения.
У закаленных взрослых людей при достаточно сильном, но не чрезмерном охлаждении не происходит сужения сосудов, а усиленная отдача тепла компенсируется увеличенным теплообразованием.
' В других случаях кровеносные сосуды не остаются все время суженными, но периодически меняют свой просвет (так называемая игра сосудов). Кожа, побледневшая при сужении сосудов, через некоторое время, вследствие увеличенного притока крови, снова розовеет благодаря повторному расширению последних, несмотря на продолжающееся охлаждение. Подобные изменения просвета сосудов служат защитой от обморожения, которое может наступить при длительном действии холода. Однако аналогичных изменений сосудистых реакций у детей дошкольного возраста в литературе не описано.
Обычные методы закаливания детей предусматривают процедуры все увеличивающейся интенсивности и продолжительности. При этом воздушные и водные процедуры проводят с физическими нагрузками. В тех случаях, когда используют водные процедуры, короткие по времени (20— 30 с), но резкие по перепадам температур (10—15 °С) между телом и водой, необходимы обязательное растирание кожи до потепления, массаж, а также гимнастические упражнения.
Б. Б. Койранский (1966) считает, что при резких холодовых раздражениях возбуждающее действие холода превалирует над тормозным.
Иными словами, рецепторный аппарат охлаждаемой части тела трансформирует воспринятые воздействия в нервный процесс, благодаря которому защитные и приспособительные системы организма предохраняют его от переохлаждения. Слабое возбуждение в состоянии привести в возбуждение рецепторный аппарат. Именно поэтому традиционная практика закаливания заключается в тренировке все более резкими и интенсивными холодовыми воздействиями.
Многие исследователи считают, что главной причиной возникновения простудных заболеваний является не сильное, резкое действие холода, а замедленное слабое охлаждение части кожной поверхности.
У здорового незакаленного человека восстановление температуры после различных по времени и силе холодовых воздействий протекает неодинаково, что зависит от того, с какой скоростью и интенсивностью происходит охлаждение (чем медленнее, тем длительнее термовосстановление). Короткие, но резкие перепады температур (10—15 °С) приводят к быстрому восстановлению температуры охлажденного участка. Такие же короткие, но слабые (2—4 °С) холодовые воздействия вызывают еще более ускоренное восстановление. Приведенная особенность термовосстановления является отражением известного правила Г. В. Фольборта: чем быстрее осуществляются материальные траты органа, системы или организма при деятельности, тем скорее протекают восстановительные процессы в них.
В том случае, если происходит тренировка организма к коротким, но резким перепадам температур, вырабатывается устойчивость к ним. Однако к замедленным холодовым раздражениям толерантность в этих случаях не возникала. Для создания адаптивной устойчивости организма к различным охлаждениям тренировка должна производиться к возможно более широкому диапазону перепадов температур по времени и силе воздействия [Подшибякин А. К. и др., 1982].
Проблема закаливания в широком смысле не ограничивается адаптацией организма к холоду и физическим нагрузкам. Установлено, что физиологический механизм адаптации связан с возникновением состояния гипоксии. Вместе с тем существуют и определенные специфические особенности адаптации к холоду, физическим нагрузкам и высокогорной гипоксии. Вот почему исследования, посвященные адаптации развивающегося организма к высокогорной гипоксии, не менее важны для понимания механизмов закаливания, чем собственно закаливание к холоду и физическим нагрузкам.
Основной особенностью долгосрочной адаптации к высокогорной гипоксии у детей является возрастание активности системы, обеспечивающей транспорт кислорода, аналогично тому, что имеет место при адаптации к холоду и скелетно- мышечной активности. При этом увеличиваются показатели кислородной емкости эритроцитов, плазмы и рабочие возможности легких и сердца.
Вместе с тем при чрезмерной адаптации к гипоксии (длительность пребывания либо большая высота) возникают и негативные изменения в организме. Они связаны с задержкой роста, снижением массы тела и внутренних органов, нарушением их функции [Миклашевская Н. Н. и др., 1972; Празников В. П., 1972]. Возникает несбалансированное развитие функциональных систем (см. гл. 5).
Границы оптимальных воздействий на организм в ранние возрастные периоды весьма малы и обусловлены незначительными адаптивными возможностями в начальные периоды онтогенеза. Вот почему в литературе представлено столь большое количество негативных результатов адаптации к различным средовым воздействиям, в том числе и гипоксии организма на ранних этапах развития. Вместе с тем изыскание оптимального воздействия, оптимальных величин дозирования трех важнейших средовых факторов может привести к увеличению адаптивных возможностей развивающегося ребенка, а именно того, что вкладывается в понятие «закаливание», т. е. увеличение резистентности, сопротивляемости организма.
С чем же связаны снижение весовых характеристик органов, уменьшение количества клеток в печени, почках и других органах? При неоптимальной адаптации к гипоксии, холоду или физическим нагрузкам в результате дефицита макроэргов происходит разрушение структур тканей. Спектр этих разрушений различен в зависимости от степени гипоксии или физической нагрузки — от гидролиза и набухания клеток до разрушения крист митохондрий или полного разрушения клеток.