Наиболее характерной реакцией сердечно-сосудистой на холод системы различных животных является спазм периферических сосудов, обусловленный эффектами симпатических нервов и катехоламинами и ограничивающий потери тепла с поверхности тела (Alekxander, 1972).
У людей снижение периферического кровотока может достигать при этом значительного уровня. Так, в работе Коваленко В.П., Пастухова В.В. (1983) методом фотоплетизмографии исследован кровоток в периферических участках тела у тепло одетых 18-19-летних мужчин в условиях их пребывания на холоде при температуре -35°C в течение часа. Оказалось, что даже после 30 минут после прекращения действия холода кровоток в кистях рук был снижен в 2-3 раза, а тонус сосудов увеличен на 25-30%. Полное восстановление кровотока и тонуса сосудов наблюдалось лишь через 1,5 часа после окончания действия холода. Занимаясь более 30 лет изучением влияния холода на человеческий организм Орлов Г.А. (1978) показал, что хроническое поражение холодом характеризуется полиморфизмом клинической картины, часто является причиной нейроваскулитов, невритов, гастритов, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, заболеваний аллергического характера. Наиболее подвержены этим заболеваниям лесорубы, моряки, рыбообработчики, строители.
По мнению Джонсон П. (1982) в механизме реакции сосудов на локальные изменения температуры участвует не один фактор. Так область кожи, содержащая артериовенозные анастомозы, погружалась в ванну с температурой воды ниже 10-15°С, при этом отмечалось мощное сужение сосудов, уменьшающее кровоток почти до нуля в течении 5-10 минут.
По мнению Фолков Н., Нил Э. (1976) у человека охлаждение приводит к сильному сужению кожных сосудов и поверхностных вен, приток крови направляется к более глубоко расположенным тканям.
По данным Турчинского В.И. (1980) в первые годы проживания на Крайнем Севере у жителей поселка Диксон показатели периферического сосудистого сопротивления достоверно выше, чем у жителей г. Норильска. Как показали исследования Турчинского В.И. (1980) при реализации процесса адаптации человека на Крайнем Севере, наибольшая нагрузка в системе кровообращения приходится на сосудистую артериальную стенку. Об этом косвенно свидетельствует повышение уровня артериального давления и периферического сосудистого сопротивления с удлинением полярного стажа обследованных.
Метод локальных холодовых воздействий получил широкое распространение для изучения специфических терморегуляторных сосудистых реакций у человека при разных формах адаптации. Кровоток в пальце при его погружении в ледяную воду изменяется, возникает вазодилататорный эффект (Kunimcto, 1987; Takano, Kotani, 1989). При трактовке изменений кожного кровотока в условиях охлаждения, оцениваемых часто разными инструментальными методами, принято считать, что возникновение холодовой вазодилатации является компенсаторной реакцией организма, предохраняющей поверхностные ткани от переохлаждения. Способность к интенсивному разогреванию за счет усиления кровотока в сосудах кожи в период восстановления служит критерием устойчивости к холоду, и в частности, такие параметры как время, температура кожи в момент ее повышения при охлаждении, а также среднее значение температуры за период от ее прироста до конца холодовой пробы (Oberle, Flam, Karlsson, Wallin, 1988; Wilson, Spence, 1988).
Прессорно-холодовая проба может заключаться в погружении предплечья на 3 мин в ледяную воду и последующим 3-минутным периодом пассивного разогревания при термонейтральной температуре внешней среды (26°C) (Бочаров М.И., Сорокин А.А., 1992). Поскольку динамика изменений температуры кожи кисти и объемного кровотока, измеренного реоплетизмографически, в этой области совпадают при холодовой пробе, авторы судили о сосудистых реакциях в коже по ее температуре.
Наибольшее значение в теплообмене организма со средой у человека и ряда животных имеет кожа. До сих пор молчаливо признавалось, что главную роль в теплообмене между кровью и кожей играют капилляры. Однако, в работе Иванова К.П., Лучакова Ю.И. (1994) показано, что полный теплообмен между тканями кожи и кровью происходит в крупных артериолах диаметром 100-150 мкм еще до того, как кровь достигнет капилляров. Поэтому авторы придают первостепенное значение терморегуляции функционированию артериовенозным анастомозам кожи.
Как длительная, так и срочная адаптация человека к холоду сопровождается изменениями в системе терморегуляции. При этом приобретается способность лучше поддерживать температуру “ядра” тела, а холодовая дрожь замещается терморегуляторным тонусом (Соболев В.И., Чирва Г.И.,1987). Из работы Bittel (1992) известно о нескольких типах адаптации человека к холоду: метаболическом, изоляционном и гипотермическом, определяемых как в естественных условиях жизнедеятельности человека, так и экспериментально.
Так в работе Диверт Г.М., Кривощеков С.Г., Осипов В.Ф., (1993) адаптировали группу людей к холоду ежедневно по 2 часа при температуре 13°C в течение 10 дней. Анализ индивидуальных реакций показал, что в выборке присутствуют как минимум две группы лиц с резко различными ответами на холод по метаболизму и респираторным показателям. Оказалось, что первая группа представлена в основном людьми среднего роста с пониженным весом, что ближе к астеническому типу телосложения. Вторая группа состояла из людей более высокого роста и большего веса, что соответствовало преимущественно нормостеническому типу. Холодовая адаптация лиц первого типа приводит к гипотермическому ответу на охлаждение, со снижением температуры “ядра” тела, метаболической реакции, легочной вентиляции и глубины дыхания. Лица второго типа адаптируются к холоду с помощью усиления метаболического ответа, включая увеличение потребления кислорода. При этом сохраняется постоянный уровень поддержания температуры “ядра” тела, дрожь замещается терморегуляторным тонусом, поддерживается высокая эффективность функции внешнего дыхания. К 10-му дню холодовой адаптации у всех испытуемых улучшается субъективная оценка теплоощущения на холоде и происходит замещение реакции дрожи терморегуляторным тонусом, который более эффективен в теплообразовании.
Корякина Л.А. (1991) изучала специфическую реакцию системы терморегуляции и неспецифическую реакцию гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы мышей различных инбредных линий в процессе холодового стресса разной силы и длительности: умеренном 1-6 ч при 4°C и экстремальном 45 мин при - 10° С. Выявлена достоверная корреляция между временем жизни мышей при -10° С и температурой тела при переохлаждении.
В работе Бочарова М.И. (1992) было показано, что длительная адаптация к высокогорью (от 0,5 до 2-х лет) приводит к изменениям структуры терморегуляторного ответа системы кровообращения у человека на внешнее общее охлаждение. В отличие от контроля (равнины) в высокогорье на холоде происходит поддержание высокого уровня системной гемоциркуляции, среднего артериального давления, при относительно низких величинах общего периферического сопротивления сосудов и повышении объемного кровотока в дистальной части верхней конечности. Так как при адаптации к высокогорью отмечается и гипоксия, представляют интерес данные Баженова Ю.И. (1986), Бочарова М.И. (1992) и Сороко С.Н. (1992) о том, что адаптация к гипобарической гипоксии приводит к снижению мышечного термогенеза и почти в 1,6 раза интенсивности химической терморегуляции при охлаждении и это снижает порог температурной чувствительности у человека в этих условиях.
При охлаждении кожи усиливается импульсация с холодовых рецепторов. В работе Арокина Н.К., Кузьмина Н.В. (1993) показано, что при быстром и глубоком охлаждении кожи кролика льдом от 3 до 20 мин. максимальная активность рецепторов достигалась при снижении температуры в поверхностных слоях кожи до 25-22°C. Подобные реакции холодовых терморецепторов были получены в других работах (Данилова Н.К., Иванов К.П., и др., 1990; Данилова Н.К., 1992).
В опытах по адаптации человека и животных к холоду и гипоксии были выявлены как центральные, так и периферические адаптационные механизмы (Каплан Е.А. и др., 1990; Кривощеков С.Г. и др., 1993; Чуйкин А.В., Вовенко Е.П., 1993; Кривощеков С.Г., Диверт Г.М., Нешумова Т.В, 1994) перестройки функциональной системы дыхания, аналогичные данные были получены и на крупных животных (Diesel, Tucker, Robertshaw, 1990). Также имеет значение тип адаптации и состояние человека (Bittel, 1992; Le Blank, 1992).
Также в регуляции теплового баланса организма придается большое значение гипоталамусу (Al-Damluje, Press, 1987; Шайымов Б.К. и др., 1990), который имеет обильную адренергическую и холинергическую иннервацию, поэтому введение адреномиметиков вызываеттерморегуляторные эффекты в гипоталямусе.
В ряде работ (Гурин В.Н., 1989; Иванов К.П., 1990; Султанов Ф.Ф., Соболев В.И., 1991) показано участие катехоламинов в процессе выбора значения установочной температуры тела, в то же время катехоламины играют важную роль в центральных механизмах терморегуляции. Исследованиями Соболева В.И., Лапенко Н.Т. и др. (1994) доказано, что наблюдаемый при холодовой адаптации сдвиг температуры тела на новый уровень обусловлен более высокой концентрацией в крови катехоламинов.
Установлено влияние вентральных отделов продолговатого мозга в регуляции тонуса сосудов скелетной мышцы, которые увеличивают сопротивление сосудов этой области (Ткаченко Б.И. и др., 1992; Ткаченко Б.И., Вишневский А.А., 1994).
Под влиянием относительно быстро устанавливающихся регуляторных механизмов развиваются стойкие изменения теплопродукции, являющиеся приспособительными для выживания в суровых условиях. Для интенсификации энергетических процессов идет усиление липидного обмена. На уровне митохондрий происходит изменение характера окислительных реакций - разобщению фосфорилирования и свободного окисления, при этом доминирующим становится свободное окисление и в связи с этим увеличивается количество свободных радикалов (Н.А. Агаджанян, Н.В.Ермакова, 1997).