体温の生理学
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1.体温調節
環境温が変化すると、行動や自律性機能によって、体温はある狭い範囲内に保たれる。
酵素反応など、ある温度範囲内でのみ働く様々な生体反応にとって、体温調節は、必要不可欠なホメオスタシスの一つである。
環境温が変化すると、衣類やエアコンなどによって、快適な熱環境になるように温度調節を行う。
また、自律性機能では、環境温が低くなると、皮膚の血管、手足など末端部の血管収縮による体温の低下の抑制や、律動的な骨格筋の収縮による熱産生(ふるえ)や、甲状腺ホルモンや副腎髄質ホルモン分泌による熱産生によって、体温をある一定範囲に保とうとする。逆に、環境温が高くなると、皮膚血管の拡張や発汗によって熱放散を促進する。
1.体温調節
環境温が変化すると、行動や自律性機能によって、体温はある狭い範囲内に保たれる。酵素反応など、ある温度範囲内でのみ働く様々な生体反応にとって、体温調節は、必要不可欠なホメオスタシスの一つである。
環境温が変化すると、衣類やエアコンなどによって、快適な熱環境になるように温度調節を行う。
また、自律性機能では、環境温が低くなると、皮膚の血管、手足など末端部の血管収縮による体温の低下の抑制や、律動的な骨格筋の収縮による熱産生(ふるえ)や、甲状腺ホルモンや副腎髄質ホルモン分泌による熱産生によって、体温をある一定範囲に保とうとする。
逆に、環境温が高くなると、皮膚血管の拡張や発汗によって熱放散を促進する。
2.熱出納
体をまったく動かさず、横になった状態においても、生命を維持するために必要最小限のエネルギー消費量(基礎代謝量)があり、活動時には骨格筋からの産熱が増加する。
体内の熱産生を起こす因子は、
基礎代謝
身体活動
食事誘発性熱産生反応
寒冷時に起こるふるえ熱産生と非ふるえ熱産生
甲状腺ホルモンやカテコールアミン、黄体ホルモンなどの各種ホルモンの影響
などがある。
一方、物理的な熱の移動(伝導・対流・放射・蒸発)によって、常に熱は移動している。
伝導・対流・放射による熱移動のベクトルは、皮膚表面の温度と体外環境の温度の差によって変化する。
蒸発による熱放散は、不感蒸散と発汗によるものであり、前者は呼吸中の気道からの水分蒸散や発汗によらない皮膚からの水分蒸散である。
この熱産生と熱放散のバランスで、体温はある一定の範囲に保たれる。
3.体温調節中枢・温度受容器
体温調節中枢は、視床下部の視索前野・前視床下部に位置し、特に視索前野が重要な役割を担う。
この領域を加温すると熱放散が促進され、冷却すると熱産生反応が起こる。
温度感受性ニューロンには、温度上昇で活動が増加する温ニューロンと、温度下降で活動が増加する冷ニューロンが存在する。
視索前野の温度感受性ニューロンは、延髄や脊髄の脳温度感受部位や皮膚の温度変化によっても反応する。
また、皮膚にも温度受容器が存在し、皮膚の温度受容器の分布は温ニューロンよりも冷ニューロンの方が多く存在している。
4.行動性体温調節・自律性体温調節
体温調節中枢が刺激されると、行動性および自律性の調節機能によって体温を一定に保とうとする。
行動性体温調節とは、暑さ寒さを感じたときにエアコンをつけたり、着衣量を調節したり、木陰や日向に移動するような行動による体温調節のことである。
一方、自律性体温調節とは、発汗や皮膚血管拡張による熱放散や、皮膚血管収縮による熱放散抑制やふるえ・非ふるえによる熱産生のことである。
5.体温調節効果器への神経経路
体温調節効果器(汗腺と皮膚血管)は、皮膚交感神経によって支配されている。
体温調節中枢からのシグナルは、延髄縫線核に存在する交感神経プレモーターニューロンから脊髄の中間外側細胞柱を介して、白交通枝から自律神経節に入る。
自律神経節からのシグナルは、コリン作動性およびアドレナリン作動性神経として灰白交通枝からそれぞれの効果器に到達し、それぞれの神経伝達物質を放出して効果器を刺激する。
6.体温調節効果器(汗腺)
皮膚の体温調節効果器の一つである汗腺は、交感神経性コリン作動性神経である発汗神経によって支配されている。
コリン作動性神経から放出されたアセチルコリンが汗腺にあるムスカリン様受容体を刺激し、汗腺活動が活性化される。
ヒトの汗腺にはエクリン汗腺、アポクリン汗腺、アポエクリン汗腺の3種類がある。
この中でもエクリン汗腺が体温調節を行っている。エクリン汗腺は胎生3ヶ月に手掌と足底に表皮下層から真皮への突起として発生し、5ヶ月で身体全体に、8ヶ月には成人のエクリン汗腺に類似した構造のエクリン汗腺が観察される。
エクリン汗腺は、分泌部と導管から形成されている管状腺である。
汗腺分泌部でほぼ等張性の汗原液が産生され、真皮内導管部(曲導管・直導管)におけるNa,K-ATPase活性によってNaClの再吸収が行われる。
7.体温調節効果器(皮膚血管)
皮膚血管は、交感神経性アドレナリン作動性神経である皮膚血管収縮神経と、交感神経性コリン作動性神経である皮膚血管拡張神経によって支配されている。
皮膚血管は熱的中性域(快適な温度環境下)では、血管収縮神経のトーヌスで、ある一定の収縮した状態を維持している。
環境温や核心温が低くなると、血管収縮神経活動が亢進し、皮膚血管はより収縮する。
逆に高くなると、血管収縮神経のトーヌスが弱まり、受動的に血管拡張が起こる。
さらに温度が高くなると、皮膚血管拡張神経が亢進して、皮膚血管は能動的に拡張する。