Потоотделение и испарительное охлаждение

Когда сухие пути теплоотдачи становятся недостаточными, человеческий организм использует испарение пота для рассеивания тепла. Эккринные потовые железы, активируемые терморегуляторной системой, выделяют разбавленную жидкость на кожу; по мере испарения эта жидкость отводит скрытую теплоту парообразования от тела, обеспечивая основной путь охлаждения во время физических нагрузок и воздействия тепла.

Definition

Потоотделение — это секреция жидкости эккринными потовыми железами под терморегуляторным (симпатическим холинергическим) контролем, а испарительное охлаждение — это тепло, отводимое от тела, когда эта жидкость испаряется с кожи, поглощая скрытую теплоту парообразования.

Scope

Эта тема охватывает эккринную потовую реакцию, ее нервную активацию, состав пота и его модификацию, физику испарительного охлаждения и факторы, ограничивающие его, а также то, как тренировки и акклиматизация к жаре изменяют эту реакцию. Она рассматривает потоотделение как терморегуляторную физиологию, а не как основу для рекомендаций по гидратации или электролитам.

Core questions

• Как активируются эккринные потовые железы и что регулирует скорость потоотделения?
• Что определяет объем и состав (особенно натрия) пота?
• Как испарение пота отводит тепло и что ограничивает испарительное охлаждение?
• Как акклиматизация к жаре и тренировки изменяют реакцию потоотделения?

Key concepts

• Эккринные потовые железы
• Симпатическая холинергическая активация потоотделения
• Скорость потоотделения и ее детерминанты
• Состав пота и реабсорбция натрия в протоке
• Скрытая теплота парообразования и испарительное охлаждение
• Влажность кожи и влажность окружающей среды как ограничивающие факторы
• Акклиматизация к жаре (усиленное, более разбавленное потоотделение)

Mechanisms

Эккринные потовые железы иннервируются симпатическими холинергическими волокнами; по мере увеличения тепловой нагрузки активируется больше желез, и каждая из них секретирует быстрее, увеличивая общую скорость потоотделения. Секреторный клубочек железы производит предшествующую жидкость, напоминающую плазму, и по мере ее прохождения по протоку реабсорбируются натрий и хлорид, поэтому пот, достигающий кожи, является гипотоническим — тем более при более низких скоростях потока и после акклиматизации. Само охлаждение является физическим: каждый грамм испаряющегося пота отводит фиксированное количество тепла (скрытую теплоту парообразования), поэтому фактически достигаемое испарительное охлаждение зависит от того, сколько пота испаряется, а не просто от того, сколько его выделяется. Испарение ограничивается влажностью кожи и градиентом водяного пара между кожей и воздухом, поэтому во влажных условиях пот может капать, не способствуя охлаждению. При повторном воздействии тепла реакция потоотделения акклиматизируется — начинается при более низкой температуре ядра тела, достигает более высоких скоростей и становится более разбавленной — улучшая испарительную теплоотдачу при сохранении натрия.

Clinical relevance

Реакция потоотделения определяет как основную охлаждающую способность организма, так и величину потери жидкости и натрия во время физических нагрузок, что актуально для понимания толерантности к жаре и связанных с физическими нагрузками нарушений водного и электролитного баланса. Эта статья описывает физиологию для справки и не содержит рекомендаций по гидратации, электролитам или лечению.

Evidence & guidelines

Физиология функции потовых желез, состав пота и пределы испарительного охлаждения всесторонне рассмотрены Бейкером (Baker, 2019); ее интеграция с кровотоком кожи, гипертермией и производительностью опирается на работы Чаркудиана (Charkoudian, 2003) и Нибо и соавт. (Nybo et al., 2014), а последствия потери жидкости, вызванной потоотделением, — на работы Шевона и Кенефика (Cheuvront and Kenefick, 2014). Это описательные обзоры, а не руководства.

History

Изучение эккринного потоотделения человека развивалось на протяжении физиологии двадцатого века, которая установила его холинергический симпатический контроль, протоковую реабсорбцию, делающую пот гипотоническим, и способ, которым повторное воздействие тепла усиливает и разбавляет реакцию. Современные обзоры консолидировали это понимание функции потовых желез и их роли в испарительном охлаждении.

Key figures

• Lindsay B. Baker
• Nina Charkoudian
• Michael N. Sawka
• Lars Nybo

Seminal works

• baker-2019
• charkoudian-2003

Frequently asked questions

Охлаждает ли само потоотделение тело?

Пот охлаждает тело только при испарении; испарение поглощает скрытую теплоту парообразования с кожи. Пот, который капает, не испаряясь, мало способствует охлаждению, поэтому высокая влажность снижает эффективность потоотделения.

Почему пот в одних ситуациях более соленый, чем в других?

Пот начинается как плазмоподобная жидкость и теряет натрий по мере прохождения по протоку железы; при высоких скоростях потоотделения остается меньше времени для реабсорбции, поэтому пот более соленый, тогда как акклиматизация к жаре улучшает реабсорбцию и делает пот более разбавленным.