人間の体温調節

他の哺乳類と同様に、人間の体温調節は恒常性の重要な側面です。体温調節では、体温は主に深部臓器、特に肝臓、脳、心臓で、また骨格筋の収縮によって生成されます。^[1]人間は、高温多湿や高温乾燥など、非常に多様な気候に適応してきました。高温は人体に深刻なストレスを与え、怪我や死に至る大きな危険をもたらします。人間にとって、さまざまな気候条件への適応には、進化の結果としての生理学的メカニズムと、意識的な文化的適応の結果としての行動メカニズムの両方が含まれます。^{[2] [3]}

熱が失われる経路には、対流、伝導、放射、蒸発の 4 つがあります。皮膚温度が周囲の温度よりも高い場合、体は放射と伝導によって熱を失います。しかし、周囲の温度が皮膚の温度よりも高い場合、体は放射と伝導によって実際に熱を獲得します。このような状況では、体が熱を取り除く最も効率的な方法は蒸発です。したがって、周囲の温度が皮膚温度よりも高い場合、適切な蒸発を妨げるものはすべて体内の温度を上昇させます。^[4]スポーツ活動中は、蒸発が熱損失の主な経路になります。^[5]湿度は汗の蒸発を制限し、熱損失を制限することで体温調節に影響します。^[6]

人間は湿球温度が35℃（95℉）を超えると長時間生存できません。このような温度はかつては地球の表面では発生しないと考えられていましたが、インダス川流域やペルシャ湾の一部では記録されています。地球温暖化により、今後は人間が生存するには高温多湿な条件の発生が増加すると予想されています。^[7]

人間の体幹体温は、主に視床下部（内分泌系と神経系を結びつける脳の領域）によって調節され、安定しています。 ^[9]具体的には、視床下部前核と視床下部に隣接する視床下部前野領域によって調節され、安定しています。体幹体温が設定値から変化すると、内分泌産物が制御メカニズムを開始し、必要に応じてエネルギー生産/消費を増減して体温を設定値に戻します（図を参照）。^[8]

• 皮膚の下のエクリン汗腺は汗（主に水と溶解したイオンを含む液体）を分泌し、汗管を通って汗孔を通り皮膚の表面に出る。これにより蒸発冷却による熱損失が引き起こされるが、多くの必須水分も失われる。^[10]
• 皮膚の毛は平らに寝ているため、毛の間の静止した空気の層に熱が閉じ込められることはありません。これは、皮膚の表面下にある立毛筋と呼ばれる小さな筋肉が弛緩し、その筋肉に付着した毛包が直立していないために起こります。これらの平らな毛は皮膚の近くの空気の流れを増加させ、対流による熱損失を増加させます。環境温度が体幹温度より高い場合、発汗は人間が熱を逃がす唯一の生理的方法です。^[10]
• 細動脈の血管拡張が起こります。細動脈の平滑筋壁が弛緩し、動脈を通る血流が増加します。これにより血液が皮膚の表在毛細血管に向けられ、対流と伝導による熱損失が増加します。

一般的に、人間は高温で乾燥した環境に生理的によく適応しているように見える。^[11]しかし、紅海やペルシャ湾（夏の気温が中程度に高いが、異常に高い蒸気圧を伴う）、熱帯環境、大気が水で飽和する可能性のある深い鉱山など、高温多湿の環境では、効果的な体温調節機能が低下する。^{[11] [2]}高温多湿の環境では、衣服が効率的な蒸発を妨げる可能性がある。^[3]このような環境では、汗を通すが太陽からの放射熱を通さない綿などの軽い衣服を着ると効果的である。これにより、放射熱の獲得を最小限に抑えながら、環境が許す限り多くの蒸発が起こるようにすることができる。汗を通さず、蒸発による熱損失を促進しないプラスチック生地などの衣服は、実際には熱ストレスの一因となる可能性がある。^[6]

• 熱は主に手足から失われます。
• 発汗量が減少します。
• 立毛筋と呼ばれる皮膚表面下の微細な筋肉（個々の毛包に付着）が収縮し（立毛）、毛包を垂直に持ち上げます。これにより毛が逆立ち、断熱層として機能して熱を閉じ込めます。人間の毛髪はそれほど多くなく、収縮した筋肉は簡単に見えるため、これが鳥肌の原因にもなります。
• 皮膚表面下の表在毛細血管に血液を運ぶ細動脈は収縮し、血液を皮膚から体のより温かい中心部へと向かわせます。これにより、血液が周囲に熱を失うのを防ぎ、また中心部の温度がそれ以上下がるのを防ぎます。このプロセスは血管収縮と呼ばれます。血液からの熱損失をすべて防ぐことは不可能で、それを減らすことしかできません。極寒の状況では、血管収縮が過剰になると、しびれや青白い肌になります。凍傷は、細胞内の水分が凍り始めた場合にのみ発生します。これにより細胞が破壊され、損傷を引き起こします。
• 筋肉は、脳の体温調節中枢（視床下部）からメッセージを受け取り、震えを引き起こすこともできる。呼吸は筋肉細胞における発熱反応であるため、これにより熱産生が増加する。動物（人間を含む）は動かないため、震えは運動よりも熱産生に効果的である。これは、対流によって環境に失われる熱が少ないことを意味する。震えには、低強度と高強度の 2 種類がある。低強度の震えでは、動物は寒い条件で数か月間、低いレベルで絶えず震える。高強度の震えでは、動物は比較的短時間激しく震える。どちらのプロセスもエネルギーを消費するが、高強度の震えでは燃料源としてブドウ糖が使用され、低強度の震えでは脂肪が使用される傾向がある。これが、動物が冬に食料を蓄える主な理由である。^[要出典]
• 褐色脂肪細胞は、非ふるえ熱産生と呼ばれるプロセスによって熱を生成することもできます。このプロセスでは、トリグリセリドが燃焼して熱となり、体温が上昇します。

身体的に健康な人ほど、気温の変化に適応する能力が高くなります。これには、暑さ（涼しさを保つ）^[12]や寒さ（暖かさを保つ）への適応が含まれます。^[13]

年齢は、人が温度変化に適応する能力に影響を与える要因となる可能性があります。研究では、若い人の方が高齢者よりも冷たい表面との接触に効率的に適応することが示されています。注目すべきことに、高齢者は体力レベルが高いため、よりうまく対処でき、加齢による体温調節能力の低下をある程度補うことができました。^[14]

体重が多いと、暑い環境に適応する上で体温調節に役立つことがわかっています。これは、体脂肪のレベルが健康的な範囲内、つまり筋肉と脂肪の比率が健康的であるという基準で考えられています。 ^[15]しかし、余分な体脂肪は、特に冷たい水に浸かっているときに、体を温めるという点でいくらかの利点があることがわかっています。このため、屋外で長距離を泳ぐ人は、多くの場合、体脂肪の層が厚いです。ただし、これは必ずしも常に当てはまるわけではなく、体力レベルが高いと、より細い水泳選手でも冷たい水環境で効果的にパフォーマンスを発揮できます。^[16]

人間の体温を下げることは、特に外傷後の身体を安定させる方法として治療に利用されてきました。視床下部のアデノシンA1受容体を調整することで、人間は体温が低下した冬眠のような状態に入ることができるかもしれないと示唆されており、これは長期宇宙飛行などの用途に役立つ可能性があります。^[17]

体温調節発汗検査 (TST) は、体温調節異常や発汗障害を引き起こす特定の症状の診断に使用できます。検査を行うには、患者を徐々に温度が上昇するチャンバーに入れます。チャンバーを加熱する前に、患者に特殊な指示薬パウダーを塗ります。このパウダーは、発汗すると色が変わります。このパウダーは、色が変わると、どの皮膚が汗をかいているか、汗をかいていないかを視覚化するのに役立ちます。患者の発汗パターンの結果はデジタル写真で記録され、異常な TST パターンは、自律神経系の機能不全があるかどうかを示します。TST で見つかった発汗パターンの種類 (および病歴と臨床所見) に応じて、多汗症、小線維性および自律神経性ニューロパシー、多系統萎縮症、自律神経機能不全を伴うパーキンソン病、および純粋自律神経不全症など、特定の鑑別診断を行うことができます。^[18]

• 低体温症
• 高体温
• 熱中症
• レイノー現象（レイノー病）
• 内分泌系疾患（甲状腺機能亢進症、甲状腺機能低下症）
• 誘発性低体温
• 紅斑性肢端痛（高体温）
• 低汗性外胚葉異形成症
• 熱発生
• 変温症