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生物行

序言

时间:2006-06-20 17:39来源:大众医药网 作者:admin 阅读:正在加载阅读次数.. 分享到

序言

体温受生物钟的控制

  一、生物钟决定体温的升降

  首先,从我们的体内生物节律开始谈吧。1989年有个叫斯蒂法尼亚·弗林的意大利27岁的女性做了一个这样的试验。她只身进入在美国新墨西哥的一个洞窟里,在洞窟的深处建造了一所与外界隔绝的房子。她住在里面,吃自己喜欢的食物,读自己喜爱的书籍,可以完全自由地生活。但她没有如钟表之类的计时工具,也就是说,她不知道时间和日期。

  她的任务是,每天把入睡的时间(自己所想象的)与醒来的时间用电话告诉地面上的研究人员,并经常测试自己的体温,还要将尿排入一个烧杯里,在她全然不知的情况下运到地面上,分析尿中的成分激素等)。

  这期间她的月经逐渐停止,连时间观念也渐渐丧失了。虽然她已在洞窟里住了4个月,但她只觉得仅有两个多月的时间。在她的感觉中,何时睡觉和何时起床均难以确定,她有时每夭睡了12小时,而感到只睡了4小时。

  但在实际调查中,每天她睡眠长达15小时,而不睡的时间是10小时左右,也就是说,她体内好像有生物钟来控制入睡时间和起床时间。在体温方面,18世纪后半叶就有体温计了。根据那时的记载,对每天不同时刻测定体温的结果是:上午低,到下午后渐渐升高,至下午3点达到最高点,然后又逐渐下降,至次日早晨睡醒前为最低点,每天大致遵循以上的规律。一天之中最高和最低之差为0.5℃左右。这个规律非常稳定。我们再来谈斯蒂法尼亚的情况。在洞窟生活的最初3小时,体温上升至最高,天亮后为最低。经过3日后,在起床时间的中间时刻(比如半夜12点至第二天上午1O点之间,大致为早上5点钟)为最高点,最低大致是入睡时(晚10点)。而一天的时间为26小时,所以入睡的时间每天要晚两小时。

  另外,还有些人如此经过两个月后,突然睡眠时间延长了(每天睡18小时),每天变成了30小时。这种人上午10点醒来,下午10点睡觉,要睡上18个小时再醒来。这样,每天就变成了30小时。所以,他每天入睡的时间都要比前一天晚些。

  在这种情况下,体温又将如何变化呢?

  体温一直是按每26小时为一周期而变化的。比如长时间生活在洞窟中时,到第25天时睡眠与体温的周期相同,但体温到25天以后,也是按26小时的周期变化。所以我们可以非常清楚的了解到体温是由体内的生物钟在起作用这一点。

  二、已知的人体生物钟

  那么,什么是生物钟呢?

  我们早上醒来后,随着天空逐渐明亮,小鸟也一齐飞出来了;那么小鸟体内应该有能感受到光明的生物钟,人们原来认为小鸟的眼睛起着体内时钟的作用,于是将灰鸟的眼球取出进行培养。经过研究发现,眼球中确实存在着化学反应(酶的活性等),并呈周期性变化。

  可是,在1960年,得克萨斯大学的麦纳卡博士做了这样一个实验。他将麻雀蒙上眼睛放在树枝上,观察它由一个树枝向另一个树枝移动的情况。同时,他也让不蒙眼睛的麻雀也同样动作。通过观察,蒙眼的麻雀也会向光明处跳动,于是他感到,大概麻雀身体的某个部分有感光功能存在。

  麦纳卡先将黑墨水注射到麻雀的皮肤下及头盖骨下,使光线不能射入其体内。结果发现,注射至头盖骨下的麻雀在移动时与光照射无关系。但随着实验的继续进行,他发现墨水在体内吸收后不能遮盖光时,麻雀也只能在有日照时才移动。

  于是麦纳卡与硕士生斯哲·格斯顿又合作进行了下述的实验。他们将麻雀脑中的各部分先后弄坏,也就是脑中各部分逐渐取出,发现在脑中能够感光的部分,是在脑后方称为松果体的器官。并且同一所大学的吉玛门博士也发现,取下松果体的麻雀盲目的无目的的移动。而移植上松果体后,麻雀又会向光明处移动了。

  研究发现,多数的鸟类与爬行动物,其周期节律是由松果体决定的。

  再经过进一步的调查,证明松果体中确实存在着感光细胞。这种细胞在暗处时,被称为血清基的物质转换成褪黑激素物质,可在血液中出现。另一方面,当这种细胞在光明处时,血清基则不能变成褪黑激素,而在松果体内血清基集中起来。也就是说褪黑激素一般在夜间多,白天少。这表明这种激素与鸟类的活动、体温、睡眠等日周期规律有着密切的关系。

  三、哺乳动物中的差异

  但是,对于属于鸟类的家鸡及有些爬虫类动物,即使蒙上眼睛取下松果体,其光周期也不会改变。在哺乳动物中更是如此,松果体摘除后,发现并没有什么变化。所以,研究人员决心要探明哺乳动物体内生物钟的下落。1950年金霍波肯斯大学的里希塔博士用大白鼠做了个实验,他将大白鼠放在一个如同人们用的跑步机的装置上连续奔跑。同时用同样的装置,

  将小松鼠装在一个小转轮内使其不断奔跑。

  里希塔博士尝试把它们的器官逐个弄坏,以此来发现体内的生物钟在何处。他把肝脏、肾、生殖器、甲状腺、松果体等一个一个地破坏,但结果并没有使

  生物节律发生变化。于是他又实施电击,又注射酒精或麻醉剂,即使如此,生物节律也未受影响。直到1965年,里希塔将它们的脑深部丘脑前下部组织破坏后,终于发现它们丧失了生物节律。

  许多学者得知后,也做了同样的实验,证明了生物钟的所在处。从两眼出来的神经汇集在交叉部上方的视交叉上核处。若将此处破坏后,则生物节律就不存在了。

  这部分组织,可认为是与光关系最密切的部位。光从眼睛进入后刺激视网膜细胞,然后将其信息传递至大脑后头叶,但其中有一部分则通往视交叉上核来传递外界的信息。

  在此再介绍一个有趣的实验。

  在这个实验中,让老鼠白天在跑步器上奔跑,夜间休息,等习惯后,看它们在阴暗的一天中将会怎样。人们发现这些老鼠仍会在上一天的同时间起来奔跑,同样睡觉的时间也与上一天相同,这个实验表明,有些动物在这种状态下误差仅几分钟。

  四、人又有所差异;

  多伦多大学的拉鲁斯博士用金田鼠进行了一个实验。这个实验使金田鼠的遗传基因发生了变异:将一只金田鼠每日的周期变为22小时、另一只则是20小时。他将正常(24小时)老鼠的视交叉上核破坏,再将22小时一周期和20小时一周期的视交叉上核移植上去,这样一来,就改变了它们原来的生物节律,变成了每个作息循环时间分别为22小时和20小时。

  这样看来,生物钟是存在于许多动物的视交叉上核里。但对于人类,却不是这样。

  比如有这样的研究,将接受实验的人关入一个房间,这时设法总让他听到早晨的声音,他的生物节律。也就总是处于早晨的状态,这样的人可称为是盲人。若不给予他强烈的刺激,他就处于自己固有的生物节律中,但假如把门稍微打开,让他听到外面的声音,他就会同外面的规律吻合。这种实验称为Zeitgeber,意思是“被授予时间”。是德语的Zeit(时间)与Geber(授予)的组合词。

  我们再次返回关于体温的话题,当体温节律与睡眠节律逐渐相同后,控制这些节律的生物钟也不同。比如一个钟决定体温,另一个则决定睡眠的规律,但它们究竟是如何起作用的,到目前为止,仍没有一个满意的回答。体温与睡眠的关系相当密切,人们常在体温低时入睡。当然,在体温降低后,睡意也就上来了。

  五、已被发现的暖细胞与冷细胞

  下面我们谈一谈自体调节体温的话题。1912年,德国的伯鲁布鲁博士进行了一项实验,

  他把多种药物注射进狗的颈动脉中,观察其效果。在一次注射后,他看到狗直打哆嗦,毛发倒立起来。他开始认为这是药物本身的作用,但他又发现,由于这种药液不能在常温下保存,平时冰冻着,注射时也处于冰凉的温度,他为了证明是否是这个原因,又用冰凉的生理盐水进行了注射,发现其反应相同。这时他想注射凉的液体有类似对寒冷的反应,那么相反又会如何呢?于是他又注射了热的生理盐水,狗则张着嘴,并吐出了舌,完全是对炎热的反应。如此在进一步研究后,他发现了调节体温的中枢机构在丘脑下部。丘脑下部有两种细胞,即暖细胞和冷细胞。温度上升时,暖细胞兴奋,温度下降时,冷细胞兴奋。它们将冷暖的信息传递至丘脑下部的后方。若暖细胞兴奋时,皮肤的血液流动加快导致出汗,反之冷细胞兴奋时,动物就打哆嗦,毛发直立,有冷的反应。

  当然,对温度的感觉不仅在脑部,在身体表面也有能感觉到温度的部位。能感到暖的叫暖点,能感到冷的叫冷点,身体上分布着能感觉各种温度的细胞。

  这种感暖细胞(虽可称为感暖容器,但一般可称为暖细胞)在40℃时最兴奋,可迅速将炎热感觉传递至脑中,温度下降则感觉逐渐减弱,至25℃左右便完全无反应。另外,温度若进一步上升至40℃以上时,细胞则受到伤害,便完全无任何反应了。

  另一方面,冷细胞在20℃时反应最强烈,在这个温度以上至35℃应逐渐下降。不过令人奇怪的是在45t以上时冷细胞又突然兴奋,也可以说一旦接触热物在一瞬间常常难以知道是热是凉,实际上这是冷细胞处于兴奋状态的缘故。

  六、一进入蒸汽浴室就突然出汗的原因

  平时我们与外界不断地进行热量交换。热在传导、对流、放射、蒸发过程中即失去,又保存。这里面首先介绍一下热传导。在我们身体的表面有4~8毫米的空间,其空气温度高于气温。在这个空间是空气密度小,热的传导率也较低。一般来说,在水中时,水的传导率是空气的24倍,比热是4倍,密度则是720倍,所以热量向外传导很快。按这个原理仔细计算的话,若在身体表面的1厘米内使温度上升1℃时,则只需要在水中热量的2880分之一便足够(720×4=2880)。也就是说,身体处于水中时,要使体温上升1℃则需要相当在空气中近3000倍的热量。水要下降1℃时则身体无法抵御。所以,水中的动物即使在水温下降时也能适应。换言之,水栖动物都是变温动物(过去称之为冷血动物)。

  上述理论即使在极端炎热的环境下也成立,比如说,在蒸汽浴的场合下。

  如果我们的身体一接触100℃的热水后皮肤就会变红,这是为什么呢?

  一般来说,受外界的影响,身体表面温度下降1℃时,我们就会感到非常冷。当我们的身体吸收热量后,也要必须释放出去,但身上并没有这样的结构。

  在蒸汽浴中则又不一样,为使身体表面温度下降一些,身体要吸收少量的热量,使身体表面的空气层(又称界限层)保持一定的较低温度。这样一来,身体吸收若干热量后,体温当然上升,所以身体必须出汗,释放气化热来使体温下降。长时间进行蒸汽浴时会无休止的出汗,就是这个原因。

  另外,在蒸汽浴时有时也会出现这样的现象,一进入浴室,温度上升后,就会感到全身突然会血管扩张,大量出汗。这是因为身体表面温度上升后,使血液温度提高,血液温度一旦超过37℃,会使体温调节中枢的温度上升。调节中枢温度达到37℃时,身体就会立刻出汗。

  七、感冒的原因

  大家一定有这样的体验,当患有各种感染症时,体温就会上升。这是因为身体受到细菌的感染后,体内的免疫系统开始工作,进行抵抗的原因。此时,被称为大噬菌细胞的免疫细胞刺激体内的免疫系统,分泌出一种叫IL-1的物质。这种物质由血液,向脑中输送,再由脑室附近的终极部位进入脑内。IL-1进入大脑后在丘脑下部发挥作用,使体温上升,所以在发生感染症状时体温就上升。为什么我们的体温通常都在小范围内变化呢?36.5℃换算成绝对温度是309.5℃,每日只变动0.5℃,这如同处于一个非常保温的恒温箱里一样。也就是说体温高于正常温度时,全身皮肤的血管会扩张皮肤变红身体出汗。当低于正常温度时,身体就会发抖,产生热量,毛发立起来以防止散热。

(责任编辑:Neuron)
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