التعرض للبرد والتنظيم الحراري
يحافظ البشر على درجة حرارة داخلية شبه ثابتة ضد فقدان الحرارة في البيئة الباردة. عند التعرض للبرد، يحافظ الجسم أولاً على الحرارة عن طريق تضييق الأوعية الدموية الجلدية ثم يولد الحرارة عن طريق الارتعاش؛ ومع التعرض المتكرر يتأقلم جزئياً. يصف هذا المدخل التنظيم الحراري في البرد والاستجابات الفسيولوجية للتعرض للهواء البارد والماء البارد.
Definition
التنظيم الحراري في البرد هو المجموعة المتكاملة من الاستجابات اللاإرادية والسلوكية — تضيق الأوعية الدموية الطرفية، الارتعاش وتوليد الحرارة غير الارتعاشي، والسلوكيات الحافظة للحرارة — التي تحافظ على درجة حرارة الجسم الأساسية عندما يهدد فقدان الحرارة للبيئة الباردة بتجاوز إنتاج الحرارة.
Scope
يغطي هذا المدخل توازن الحرارة البشري في البرد، والدفاعات اللاإرادية والسلوكية ضد فقدان الحرارة (تضيق الأوعية، الارتعاش، وتوليد الحرارة غير الارتعاشي)، والخطر الخاص للغمر في الماء البارد، والتأقلم الجزئي الذي يتبع التعرض المتكرر للبرد. وهو وصف مرجعي للفسيولوجيا ولا يقدم تعليمات للبقاء على قيد الحياة أو إعادة التدفئة أو العلاج.
Core questions
- كيف يتم الحفاظ على توازن الحرارة عندما تزيل البيئة الحرارة أسرع مما يتم إنتاجها؟
- ما هي الأدوار النسبية لتضيق الأوعية، الارتعاش، وتوليد الحرارة غير الارتعاشي؟
- لماذا يعتبر الغمر في الماء البارد أخطر بكثير من التعرض للهواء البارد؟
- ما هي التغيرات التي تحدث مع التعرض المتكرر للبرد، وكيف تغير القدرة على التحمل؟
Key concepts
- درجة الحرارة الأساسية مقابل درجة حرارة الطبقة الخارجية
- تضيق الأوعية الدموية الطرفية والعزل
- توليد الحرارة بالارتعاش
- توليد الحرارة غير الارتعاشي (النسيج الدهني البني)
- استجابة صدمة البرد والغمر في الماء البارد
- انخفاض حرارة الجسم
- التأقلم مع البرد (أنماط أيضية، عازلة، انخفاض حرارة الجسم)
Mechanisms
يتم استشعار انخفاض درجات حرارة الجلد والجسم الأساسية بواسطة مستقبلات الحرارة، ويدفع الوطاء (hypothalamus) الاستجابات الحافظة للحرارة والمولدة للحرارة. يقلل تضيق الأوعية الدموية الجلدية من تدفق الدم إلى الطبقة الخارجية، مما يقلل من فقدان الحرارة بالتوصيل ويزيد من العزل؛ وإذا كان هذا غير كافٍ، فإن الارتعاش يزيد من إنتاج الحرارة الأيضية، ويكمله في بعض الظروف توليد الحرارة غير الارتعاشي (Castellani & Young, 2016). يوصل الماء البارد الحرارة أسرع بكثير من الهواء، لذا فإن الغمر يثير استجابة صدمة البرد الفورية — اللهث، فرط التنفس، وتسرع القلب — التي يمكن أن تكون قاتلة قبل تطور انخفاض حرارة الجسم، بينما يؤدي الغمر المستمر إلى تبريد تدريجي للجسم الأساسي (Tipton & Golden, 2003). ينتج التعرض المتكرر للبرد تأقلماً جزئياً، يوصف بأنه أنماط أيضية، عازلة، أو انخفاض حرارة الجسم، اعتماداً على ما إذا كان توليد الحرارة، تضيق الأوعية، أو درجة حرارة أساسية منخفضة مقبولة هي السائدة (Castellani & Young, 2016; Parsons, 2014).
Clinical relevance
تكمن فسيولوجيا الدفاع ضد البرد وراء التعرف على انخفاض حرارة الجسم ومخاطر الغمر في الماء البارد، وتفيد في تفسير ممارسة الرياضة والأداء في الظروف الباردة. يشرح هذا المدخل الآليات والقاعدة البينية؛ أما التعرف على انخفاض حرارة الجسم وإعادة التدفئة وإدارته وإصابات البرد فهي مسائل سريرية تحكمها الإرشادات الحالية وهي خارج نطاق هذا المدخل.
Evidence & guidelines
تُلخص الآليات والتأقلم في مراجعة فسيولوجية (Castellani & Young, 2016)، ومخاطر الغمر في الماء البارد في عمل فسيولوجيا الغمر (Tipton & Golden, 2003)، والمجال الأوسع للاستجابات البشرية للبيئات الباردة في نصوص مرجعية (Parsons, 2014). تتبع الإدارة السريرية لانخفاض حرارة الجسم الإرشادات الحالية غير المستنسخة هنا.
History
تشكلت فسيولوجيا البرد البشرية من خلال استكشاف القطبين، والخبرة البحرية والعسكرية، ودراسات التعرض للبرد المخبرية خلال القرن العشرين، والتي أسست لتسلسل تضيق الأوعية والارتعاش، وميزت أنماط التأقلم مع البرد عبر السكان، ووضحت لماذا يعتبر الغمر المفاجئ في الماء البارد خطيراً بشكل فريد.
Debates
- أهمية توليد الحرارة غير الارتعاشي لدى البشر البالغين
- أعاد اكتشاف النسيج الدهني البني النشط لدى البالغين فتح النقاش حول مدى مساهمة توليد الحرارة غير الارتعاشي في الدفاع ضد البرد وما إذا كان يمكن استقطابه عن طريق التأقلم مع البرد، مقارنة بالأدوار الراسخة لتضيق الأوعية والارتعاش.
Key figures
- John W. Castellani
- Andrew J. Young
- Michael J. Tipton
Related topics
Seminal works
- castellani-young-2016
- tipton-2003
Frequently asked questions
- ما هو أول دفاع للجسم ضد البرد؟
- انقباض الأوعية الدموية في الجلد، مما يقلل من تدفق الدم إلى سطح الجسم ويزيد من سمك العزل للطبقة الخارجية الأكثر برودة، مما يحافظ على الحرارة في الجسم الأساسي قبل أن يتم استدعاء الارتعاش لتوليد حرارة إضافية.
- لماذا يعتبر السقوط في الماء البارد خطيراً جداً بهذه السرعة؟
- يوصل الماء الحرارة أسرع بكثير من الهواء، ويؤدي الغمر المفاجئ إلى استجابة صدمة البرد — لهث لا إرادي، تنفس سريع، وارتفاع مفاجئ في معدل ضربات القلب — مما قد يسبب الغرق أو حوادث قلبية خلال الدقائق الأولى، قبل أن يبرد الجسم الأساسي إلى مستويات انخفاض حرارة الجسم.