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人的体温如何自我调节?

科学世界  · 公众号  · 科学  · 2021-05-25 17:27

正文

无论外面是炎热还是寒冷,我们的身体都会维持在几乎恒定的温度。但为什么当用餐后或者感冒时,我们的体温就会升高?另外,每个人的“正常体温”也不完全相同,这又是为什么?


热茶放置一段时间就会变凉。这是理所当然的事情。然而当我们放着身体不管,它却依然保持温暖,不会变凉。这就说明热量是在身体内部产生的。那么,热量究竟是如何产生的呢?


热量产生的根本原因是身体各部位在进行各种化学反应。比如,将食物中的营养素转换成可以被人体吸收的微小成分,或是从食物中获取能量,利用获取的能量驱动肌肉等,这样一系列与维系生命有关的活动被称为“代谢”,实质上就是各种各样的化学反应。


这一系列化学反应会产生大量的热量。据说,我们摄入的能量中,最终约有70%作为热量释放了出来。这便是我们的身体能保持温暖的原因。


即便身体末端很凉,内部也很温暖

严格来说,我们常说的体温指的是“深部体温”。深部体温是脑和内脏的温度,一般维持在37℃左右。而身体表面的温度——“表层体温”除了受到外部气温的影响之外,还要负责调节深部体温,因而变化幅度很大。


皮肤表面在感知外部环境温度后,将温度信息经由神经系统传送至大脑中的“下丘脑”。下丘脑根据这些信息,发出调节皮肤表面血流的相关指令。


具体来说,当外部空气比较炎热时,下丘脑会发出指令让皮肤附近的微动脉直径扩大,让深部的热量随着血液流动传送至身体表面,使热量输送到体外。此时的表层体温要比不做任何体温调节时高,通过这样的过程来防止深部体温不断升高。


反之,当外部空气比较寒冷时,皮肤附近的微动脉直径就会变细,尽量避免热量向外扩散,也就防止了深部体温的过度下降。应该说在这种情形下,身体一直在积极地降低表层体温。能不能维持恒定的深部体温可是关乎生命的大问题。


因为一般来说,如果温度降低,化学反应就难以继续进行;深部体温一旦过低,生命就会难以维系。相反,如果体温过高,构成身体的蛋白质在高温的影响下可能发生变质。而脑和内脏等部位对生命的维持至关重要,所以要维持这些重要部位的体温恒定,以避免出现上述各种风险。


除了调节血管的粗细之外,我们的身体还会使用其他方法调节体温。例如,在炎热的天气里,通过出汗从皮肤表面带走“汽化热”(液体变成气体时吸收的热量)而使身体降温。相反,在寒冷的天气里,通过“打冷颤”产生热量使身体温暖。


需要补充的是,用普通体温计测量出的体温是受到深部体温与表层体温双重影响而形成的温度。就深部体温而言,人与人之间的差异并不大,但表层体温却会因个体的代谢量和脂肪量的不同而有所差异。每个人的正常体温不同,主要是因为表层体温不同所致。


深部体温维持恒定

图中展示了能够使深部体温维持恒定的生理机制。插图中人体的颜色,越接近红色,表示体温越高;越接近蓝色,表示体温越低。


当外部环境比较炎热时,皮肤下面的血管扩张,通过血流将热量传送至身体的表面,以此来增加热量的释放。而当外部空气比较寒冷时,就要收缩血管,抑制血流,以此来减少身体表面的热量释放。另外,插图中的血管只是示意图。


各种情况下的体温变化


免疫细胞引起发热

为什么感冒会引起体温升高?感冒的原因是病毒或者细菌入侵体内。此时,血液中的一种免疫细胞——“巨噬细胞”(macrophage)会分泌出一种叫做“细胞因子”(cytokine)的物质。该物质会将相关信息传送至下丘脑。下丘脑便会发出与外部寒冷时相同的指令,进而传送至身体,导致深部体温升高。一般来说,体温上升会更加易于排除病原体。但是,如果一直持续38.5℃以上的高烧,就会引发食欲减退,进而引起营养不良和体力消耗过度等问题,因此,最好还是服用退烧药。


另外,进食后也会感觉身体发热,这是因为在食物的消化和吸收过程中产生了更多暂时性的热量。



体温与体内生物钟联动

你是否经历过睡觉之前身体变热或者早晨醒来身体变凉的情况?实际上,深部体温会在一天内以0.5℃左右的幅度发生变化。这是由于受到了生物节律(circadian rhythm),即“体内生物钟”的影响。


在体内,有一种“生物钟基因”,该基因编码的蛋白质会在夜晚积累、白天消耗,呈明显的周期变化,并由此决定了我们的昼夜节律。行动、睡眠以及与代谢有关的激素的分泌等,都会按照此节律进行。受此影响,如果生命活动频繁且旺盛,体温便会升高。


由于体温在一天内是不断变化的,所以想要测量出自己的正常体温(即平时的体温),必须规定统一的测量时间。现在,正常体温被定义为“早晨醒来时在腋下测量到的温度”。


研究表明,如果比正常体温高1℃以上,那就是发烧了。看来,为了更好地掌握自己的健康状况,准确地测量正常体温是十分必要的。



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