Расстройства, связанные с перегревом, включают в себя ряд заболеваний, степень тяжести которых варьирует от мышечных спазмов и теплового истощения до теплового удара (который может быть опасен для жизни). Согласно данным Центров по контролю и профилактике заболеваний США (CDC), с 2018 по 2020 год было зафиксировано 3 066 летальных исходов, вызванных перегревом или жарой (1). Ожидается, что это число существенно возрастёт в ближайшие десятилетия, поскольку изменение климата увеличивает частоту, интенсивность и продолжительность тепловых волн (2).
Пациенты с тепловым истощением сохраняют способность теплоотдачи, органы центральной нервной системы (ЦНС) продолжают функционировать нормально. При тепловом ударе компенсаторные механизмы теплоотдачи истощаются, и нарушается функция органов ЦНС. Тепловой удар необходимо учитывать у каждого пациента с повышенной температурой тела и нарушением сознания. Другие возможные диагнозы включают злокачественную гипертермию, нейролептический злокачественный синдром, серотониновый синдром и тиреотоксический криз, все из которых могут быть угрожающими жизни.
References
1. QuickStats: Percentage Distribution of Heat-Related Deaths,* by Age Group - National Vital Statistics System, United States, 2018-2020. MMWR Morb Mortal Wkly Rep. 2022;71(24):808. Published 2022 Jun 17. doi:10.15585/mmwr.mm7124a6
2. Khatana SAM, Szeto JJ, Eberly LA, et al. Projections of Extreme Temperature-Related Deaths in the US. JAMA Netw Open. 2024;7(9):e2434942. Published 2024 Sep 3. doi:10.1001/jamanetworkopen.2024.34942
Патофизиология заболеваний, вызванных воздействием тепла
Теплопродукция обеспечивается за счёт:
Окружающей среды
Метаболизма
Мышечной активности
Теплоотдача происходит через кожу путём:
Излучения: отдача тепла организмом непосредственно в прохладную окружающую среду путем инфракрасного излучения Этот процесс не нуждается ни в движении воздуха, ни в прямом контакте
Испарения: охлаждение за счет испарения воды (например, при потоотделении)
Конвекции: передача тепла в более холодный воздух (или жидкость), происходящая на открытых участках кожи
Кондукции: передача тепла более холодной поверхности, находящейся в непосредственном контакте.
Вклад каждого из этих механизмов варьирует в зависимости от температуры и влажности окружающей среды. При температуре окружающей среды ниже температуры тела излучением обеспечивается от 50 до 65% охлаждения. Испарение, включая дыхание, обычно обеспечивает 15-25% охлаждения, а кондуктивная и конвективная потеря тепла — еще 15% (1).
По мере повышения температуры окружающей среды испарительная теплопотеря обеспечивает более высокую долю охлаждения; когда температура окружающей среды составляет > 35° C, испарение составляет практически всю теплоотдачу. Однако эффективность потоотделения ограничена площадью поверхности тела и влажностью окружающей среды. При влажности окружающей среды > 75% теплоотдача за счет испарения заметно уменьшается (2). Таким образом, если температура и влажность окружающей среды высокие, риск расстройства вследствие перегрева значительно возрастает (3).
Организм может компенсировать большие колебания тепловой нагрузки, но длительное или чрезмерное воздействие тепла, превышающее способность теплоотдачи, повышает температуру тела. Умеренное, преходящее повышение температуры тела вполне допустимо, но значительное повышение (обычно > 41° С) может привести к денатурации белков и высвобождению воспалительных цитокинов. В результате может развиться клеточная дисфункция и активироваться воспалительный каскад, приводящий к полиорганной дисфункции, подобной той, которая следует за длительным шоком.
Компенсаторные механизмы включают острофазовый ответ, который сдерживает воспалительную реакцию (например, путем стимулирования выработки белков, которые снижают продукцию свободных радикалов и подавляют высвобождение протеолитических ферментов). Кроме того, повышенная температура тела запускает экспрессию белков теплового шока. Эти белки временно стимулируют переносимость воздействия высоких температур посредством малоизученного механизма (например, возможно, за счет предупреждения денатурации белков) и нормализуют ответные реакции сердечно-сосудистой системы. При длительных и чрезмерных повышениях температуры компенсаторные механизмы перегружаются, что приводит к развитию воспаления и синдрому полиорганной дисфункции.
Теплоотдача регулируется за счёт изменений кожного кровотока и потоотделения. Скорость кожного кровотока составляет от 200 до 250 мл/минуту при нормальных температурах и повышается до 7–8 л/минуту при тепловой нагрузке (увеличивая теплоотдачу путем теплопроведения, излучения, испарения и конвекции), однако это требует значительного увеличения сердечного выброса. Кроме того, стресс вследствие перегрева увеличивает выработку пота от незначительного до > 2 л/час, что может быстро привести к тяжелому обезвоживанию и потере электролитов. Однако длительное воздействие жары вызывает физиологические адаптационные изменения (акклиматизацию); например, при акклиматизации к жаре уровень натрия в поте снижается до 60 % (4, 5).
Справочные материалы по патофизиологии
1. Cappaert TA, Stone JA, Castellani JW, et al. National Athletic Trainers' Association position statement: environmental cold injuries. J Athl Train. 2008;43(6):640-658. doi:10.4085/1062-6050-43.6.640
2. Beigtan M, Gonçalves M, Weon BM. Heat Transfer by Sweat Droplet Evaporation [published correction appears in Environ Sci Technol. 2024 May 7;58(18):8114. doi: 10.1021/acs.est.4c03785.]. Environ Sci Technol. 2024;58(15):6532-6539. doi:10.1021/acs.est.4c00850
3. Casa DJ, DeMartini JK, Bergeron MF, et al. National Athletic Trainers' Association Position Statement: Exertional Heat Illnesses [published correction appears in J Athl Train. 2017 Apr;52(4):401. doi: 10.4085/1062-6050-52.4.07.]. J Athl Train. 2015;50(9):986-1000. doi:10.4085/1062-6050-50.9.07
4. Buono MJ, Kolding M, Leslie E, et al. Heat acclimation causes a linear decrease in sweat sodium ion concentration. J Therm Biol. 2018;71:237-240. doi:10.1016/j.jtherbio.2017.12.001
5. Klous L, De Ruiter C, Alkemade P, et al. Sweat rate and sweat composition during heat acclimation. J Therm Biol. 2020;93:102697. doi:10.1016/j.jtherbio.2020.102697
Этиология заболеваний, вызванных воздействием тепла
Нарушения, вызванные воздействием высоких температур, развиваются в результате сочетания повышенного поступления тепла и пониженной теплоотдачи (см. таблицу Факторы, способствующие развитию тепловых растройств).
Избыточное поступление (или выработка) тепла обычно возникает в результате интенсивной физической нагрузки, высокой температуры окружающей среды или их сочетания. Болезненные состояния и прием стимулирующих препаратов также могут быть причинами повышения температуры.
Нарушение охлаждения тела может быть обосновано ожирением, высокой влажностью, высокой температурой окружающей среды, теплой одеждой и любыми другими факторами, которые ухудшают потоотделение или испарение пота.
Клинические проявления тепловой болезни обостряются при следующих обстоятельствах:
Неспособность переносить повышенные потребности со стороны сердечно-сосудистой системы (например, в связи с возрастом, сердечной недостаточностью, хроническим заболеванием почек, нарушением дыхательной функции, печеночной недостаточностью, беременностью)
При дегидратации
При нарушении электролитного баланса
При употреблении некоторых веществ и лекарственных препаратов (см. таблицу Распространённые факторы, способствующие развитию тепловых нарушений)
В группу высокого риска входят пожилые люди и дети младшего возраста. Пожилые люди относятся к группе высокого риска, поскольку они часто принимают препараты, повышающие чувствительность к жаре, чаще страдают от обезвоживания и сердечной недостаточности, а также имеют возрастное снижение уровня белков теплового шока. У детей повышенный риск связан с более высоким соотношением площади поверхности тела к его массе (что создает условия для большего потребления тепла из окружающей среды с жаркие дни) и с меньшей скоростью производства пота. Дети медленнее акклиматизируются и меньше ощущают жажду. И пожилые люди, и маленькие дети могут быть относительно малоподвижны, что не дает им возможности самостоятельно покинуть место воздействия высокой температуры.
Социальные факторы также значительно способствуют заболеваниям, связанным с жарой. Например, бездомные или люди, проживающие в некоторых многоквартирных домах, не имеют доступа к кондиционированию воздуха. Городские острова тепла с поглощающими тепло поверхностями (такими как темные здания и асфальт) и минимальной растительностью могут резко повышать температуру. Эти острова тепла часто расположены в районах с низким уровнем дохода и в сообществах с преимущественно цветным населением (1).
Факторы, способствующие развитию тепловых рассройств
Состояние | Примеры |
|---|---|
Дегидратация | |
Лекарственные препараты и вещества | Алкоголь, диуретики, литий, трициклические антидепрессанты, слабительные |
Недостаточное потребление жидкости | — |
Избыточный прирост или выработка тепла | |
Некоторые функциональные нарушения | Инфекции Нейролептический злокачественный синдром Судороги |
Высокие температуры окружающей среды | Увеличение частоты волн жары |
Стимулирующие препараты и вещества | Метилендиоксиметамфетамин (МДМА или экстази) Фенциклидин (РСР) |
Высокая нагрузка | Физические нагрузки Физический труд |
Отмена некоторых лекарственных препаратов и веществ | |
Ослабленное охлаждение | |
Теплая одежда | Защитные приспособления для рабочих и спортсменов (например, накладки для игры в футбол) |
Высокие температуры окружающей среды | — |
Высокая влажность | — |
Ожирение и/или плохая подготовленность сердечно-сосудистой системы | — |
Возраст ≤ 6 лет и ≥ 65 лет | — |
Лекарства, нарушающие терморегуляторные механизмы | Антипсихотики, селективные ингибиторы обратного захвата серотонина, блокаторы кальциевых каналов |
Ослабленное потоотделение* | |
Антихоленергические препараты | Антигистаминные препараты Антипаркинсонические препараты Атропин Фенотиазины Скополамин |
— | |
Кожные заболевания | Рубцы после ожогов, обширные Экзема, обширный Климатический гипергидроз Псориаз, обширная Системная склеродермия |
* Ослабленное потоотделение - причина ослабленного охлаждения. Sorensen C, Hess J. Treatment and Prevention of Heat-Related Illness. N Engl J Med. 2022;387(15):1404-1413. doi:10.1056/NEJMcp2210623 | |
Справочные материалы по этиологии
1. Hsu A, Sheriff G, Chakraborty T, et al. Disproportionate exposure to urban heat island intensity across major US cities [published correction appears in Nat Commun. 2021 Jun 28;12(1):4104. doi: 10.1038/s41467-021-23972-6.]. Nat Commun. 2021;12(1):2721. Published 2021 May 25. doi:10.1038/s41467-021-22799-5
Профилактика заболеваний, вызванных воздействием тепла
Врачи должны рекомендовать соблюдение следующих мер предосторожности, чтобы предотвратить тепловой удар (1, 2, 3):
Обеспечьте достаточный уровень гидратации до начала физической активности. Во время активности потребление жидкости должно руководствоваться жаждой, чтобы ограничить потерю массы тела до < 2% от исходного веса (1).
По возможности носите легкую, свободную одежду.
Модифицируйте окружающую среду (например, перерывы для отдыха в тенистых местах) и снимайте одежду для оптимизации теплообмена, когда это возможно. Испарение можно усилить, избегая утеплённой, тесной или непроницаемой одежды, а также используя вентиляторы.
В очень жаркую погоду детям и пожилым людям особенно не следует оставаться в непроветриваемых помещениях, если в них не предусмотрен кондиционер. Их также нельзя оставлять в автомобилях на жаре.
Потеря массы тела после тренировки или интенсивной физической нагрузки может использоваться для контроля обезвоживания; людям, потерявшим 2–3 % массы тела, следует напомнить о необходимости дополнительного приёма жидкости (см. также раздел о потреблении натрия в подразделе Гидратация и восполнение электролитов) и убедиться, что перед следующей нагрузкой масса тела отличается не более чем на 1 кг от исходной. Если потеря в весе > 4%, то следует отказаться от физических нагрузок на 1 день.
Гидратация и восполнение электролитов
Поддержание адекватной гидратации и концентрации натрия помогает предотвратить тепловые расстройства. Жажда является ненадежным признаком обезвоживания и необходимости восполнения жидкости при физической нагрузке, потому что жажда возникает только при повышении осмоляльности плазмы на 1-2% выше нормы. Таким образом, жидкость необходимо пить вне зависимости от ощущения жажды через каждые несколько часов. Так как максимум чистого поглощения воды в кишечнике составляет около 20 мл/минуту (1200 мл/час, что ниже максимальной скорости потоотделения 2000 мл/час), длительную физическую нагрузку, сопровождающуюся сильным потоотделением, обязательно необходимо перемежать с периодами отдыха, уменьшающими скорость потоотделения и дающими время для регидратации.
Выбор оптимальной жидкости для регидратации зависит от предполагаемой потери воды и электролитов, что в свою очередь зависит от длительности и степени тяжести нагрузок, факторов окружающей среды и предшествующей акклиматизации человека. При необходимости быстрого всасывания жидкости нужно помнить, что напитки, содержащие углеводы, всасываются на 30% быстрее обычной воды. С максимальной скоростью всасываются напитки, содержащие 6-7% углеводов. Не следует использовать растворы с более высокой концентрацией углеводов, так как они могут вызвать спазмы желудка, и всасывание жидкости замедлится. Однако, для большинства ситуаций и видов деятельности обычная вода вполне подходит для регидратации, так как позволяет избежать чрезмерной гидратации. Значительная гипонатриемия наблюдалась у спортсменов с длительными нагрузками, пившими обычную воду очень часто до, во время и после тренировок без возмещения потерь натрия. Не рекомендовано употребление специальных восстанавливающих гидратацию растворов (например, напитки для спортсменов), но их вкус способствует увеличению их потребления, а умеренное содержание соли полезно при повышенной потребности организма в жидкости.
Чернорабочие, солдаты, спортсмены с длительными нагрузками или сильно потеющие лица могут терять ≥ 20 г натрия в день, что повышает вероятность судорог мышц в условиях перегрева; таким людям необходимо компенсировать потерю натрия с напитками и пищей. Для спортсменов, участвующих в соревнованиях на выносливость продолжительностью > 2 часов, рекомендуются спортивные напитки, содержащие как натрий, так и калий. В более экстремальных условиях, таких как длительные нагрузки у людей без акклиматизации, можно использовать солевой раствор для перорального применения. Идеальной является концентрация 0,1% натрия хлорида, которую можно достигнуть, растворив таблетку соли 1 г или четверть чайной ложки столовой соли в литре воды. Этот раствор следует пить в сложных и экстремальных обстоятельствах. Не следует употреблять таблетированную соль, не растворив ее. Они раздражают желудок, могут вызвать рвоту и не устраняют основную дегидратацию (4, 5, 6).
Здравый смысл и предостережения
|
Акклиматизация
Постепенное и постоянное увеличение уровня и количества нагрузки на жаре приводит, в конечном счете, к аккклиматизации, что позволяет людям безопасно работать при температурах, которые ранее были непереносимы или опасны для жизни. Для достижения максимального эффекта акклиматизация обычно требует пребывания в жаркой среде в течение 7–14 дней с постепенным увеличением интенсивности и продолжительности (до 1–2 часов) физической активности (1, 4). При акклиматизации значительно усиливается потоотделение и следовательно, охлаждение на заданном уровне нагрузки и существенно снижается содержание электролитов в поте и риск теплового удара. Люди, которые не акклиматизировались, чаще страдают от тепловых спазмов или других тепловых заболеваний во время длительной нагрузки и могут нуждаться в увеличении потребления натрия.
Здравый смысл и предостережения
|
Выбор нагрузок
По возможности люди должны подстраивать уровень своей активности под условия окружающей среды и особенности одежды, которую они вынуждены носить и которая препятствует теплоотдаче (например, защитная одежда при пожаре или химических воздействиях). Периоды работы должны быть сокращены, а периоды отдыха увеличены при следующих обстоятельствах:
Повышение температуры
Повышение влажности
Увеличение нагрузки
Более интенсивная инсоляция
Движение воздуха отсутствует
Надевается защитная одежда или экипировка
Лучшим показателем тепловой нагрузки окружающей среды является температура влажного шарика психрометра (WBGT), которая широко используется в армии, промышленности и спорте. В дополнение к температурному показателю WBGT отражает воздействие влажности, ветра и солнечной радиации. WBGT можно использовать в качестве ориентира для рекомендаций по уровню активности (см. таблицу Температура влажного шарика психрометра и рекомендуемые уровни активности). Факторы, такие как одежда и уровень физической нагрузки, следует учитывать индивидуально (2).
Хотя сама WBGT является сложным показателем и не всегда доступна, ее можно рассчитать на основе только показателей температуры и относительной влажности в солнечных условиях и при легком ветерке (см. рисунок Температура влажного шарика психрометра в зависимости от температуры и относительной влажности окружающей среды).
Температура влажного шарика психрометра в зависимости от температуры и относительной влажности окружающей среды
Значения получены по приблизительной формуле, включающей показатели температуры и относительной влажности окружающей среды при условиях полного солнечного освещения и легкого ветра. В других условиях уровень теплового стресса может быть преувеличен. |
Температура влажного шарика психрометра и рекомендуемые уровни активности
Температура °C | Рекомендации |
|---|---|
≤ 15,6 (≤ 60) | Нет необходимости в мерах предосторожности |
> 15,6–21,1 (> 60–70) | В мерах предосторожности нет необходимости при обеспечении адекватной регидратации |
> 21,1–23,9 (> 70–75) | Без акклиматизации: избегать пешего туризма, занятий спортом и пребывания на открытом солнце После акклиматизации: допустимы тяжелые и умеренные нагрузки с соблюдением мер предосторожности |
> 23,9–26,7 (> 75–80) | Без акклиматизации: прекратить или ограничить физические нагрузки После акклиматизации: физические нагрузки с осторожностью; периоды отдыха и употребление воды каждые 20-30 минут |
> 26,7–31,1 (> 80–88) | Без акклиматизации: избегать любой активности После акклиматизации: возможны короткие ограниченные периоды активности, если сохраняется нормальное самочувствие |
≥ 31,1 (> 88) | Избегать физической активности и воздействия солнечных лучей |
References
1. Eifling KP, Gaudio FG, Dumke C, et al. Wilderness Medical Society Clinical Practice Guidelines for the Prevention and Treatment of Heat Illness: 2024 Update. Wilderness Environ Med. 2024;35(1_suppl):112S-127S. doi:10.1177/10806032241227924
2. Leon LR, Kenefick RW. Pathophysiology of Heat-Related Illnesses. (2016). In Auerbach PS (Ed.), Auerbach's Wilderness Medicine, 7th ed. Elsevier.
3. Bauman J, Spano S, Storkan M. Heat-Related Illnesses. Emerg Med Clin North Am. 2024;42(3):485-492. doi:10.1016/j.emc.2024.02.010
4. Casa DJ, DeMartini JK, Bergeron MF, et al. National Athletic Trainers' Association Position Statement: Exertional Heat Illnesses [published correction appears in J Athl Train. 2017 Apr;52(4):401. doi: 10.4085/1062-6050-52.4.07.]. J Athl Train. 2015;50(9):986-1000. doi:10.4085/1062-6050-50.9.07
5. Backer H, Shlim D. CDC Yellow Book: Extremes of Temperature. Accessed March 12, 2025.
6. American Dietetic Association; Dietitians of Canada; American College of Sports Medicine, Rodriguez NR, Di Marco NM, Langley S. American College of Sports Medicine position stand. Nutrition and athletic performance. Med Sci Sports Exerc. 2009;41(3):709-731. doi:10.1249/MSS.0b013e31890eb86
Основные положения
При температуре окружающей среды > 35° С охлаждение в значительной мере происходит за счет испарения, однако при влажности > 75% испарение заметно уменьшается, поэтому в условиях одновременно высокой температуры и влажности высок риск развития тепловых расстройств.
Среди многочисленных факторов риска тепловых нарушений — определённые лекарственные препараты, вещества и заболевания (включая те, что нарушают электролитный баланс или снижают сердечно-сосудистый резерв), а также крайние возрастные группы.
Профилактика включает в себя общие мероприятия и восполнение потерь жидкости и натрия.
Акклиматизация, для которой требуются ежедневные упражнения на протяжении 7-14 дней, уменьшает риск развития теплового расстройства.
Нагрузку следует ограничить при повышении температуры, влажности, воздействии солнечного света, ношении теплой одежды или экипировки, а также при уменьшении подвижности воздуха.
