人間の身体は、極端な寒さにさらされたとき、自らを守るために一連の高度な生理学的反応を用いる。これらのメカニズムは、末梢組織を犠牲にしてでも重要な臓器機能を確保するため、中核体温（37℃前後）を維持することを優先する。主な反応は血管収縮で、皮膚からの熱損失を減らすために血管が収縮する。これは、急速な筋肉の収縮によって熱を発生させる震えによって補完される。長期間寒さにさらされると、代謝が変化し、避難場所を探すなどの行動適応が起こる。しかし、これらの防御には限界があり、長期間寒さにさらされると、低体温症や凍傷のような局所的な怪我につながる可能性がある。
ポイントを解説
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血管収縮（第一の防御）
- 皮膚や四肢の血管を収縮させ、これらの部位への血流を減少させる。
- 皮膚表面（温度勾配が最も大きい場所）からの熱損失を最小限に抑える。
- 指やつま先が最初に冷たく感じるのは、中核器官を守るために意図的に犠牲にしているから
- 極限状態では皮膚への血流を最大99％減少させることができる
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震え熱発生
- 不随意的な筋収縮により、ATPが急速に分解され熱が発生する。
- 安静時の2～5倍の熱産生が可能
- かなりのエネルギーコスト-激しい震えで1時間に約400kcalを消費
- 筋グリコーゲン貯蔵と疲労による制限
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ホルモンと代謝反応
- ノルエピネフリンと甲状腺ホルモンの分泌が代謝率を増加させる。
- 褐色脂肪組織（BAT）の活性化（乳幼児と成人の一部） - 熱を発生させる特殊な脂肪
- 肝臓は震える筋肉に燃料を供給するため、グルコース産生を増加させる。
- 長時間の暴露は、エネルギー貯蔵脂肪の分解を誘発する。
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行動的防御（意識的反応）
- 対流熱の損失を減らすために、避難所や風よけを求める。
- 衣服の重ね着で断熱性を高める（暖かい空気を閉じ込める）
- 露出面積を減らすために体を丸める
- 筋熱を発生させるための身体活動（疲労が蓄積する前に）
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代償メカニズム
- \寒冷誘導性血管拡張」-組織損傷を防ぐために血管を周期的に再開通させる。
- 血管収縮にもかかわらず、循環を維持するために心拍数と血圧が上昇する。
- 呼吸の変化-最初は呼吸が速くなり、その後、熱損失を減らすために呼吸が遅くなる。
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限界とリスク
- 血管収縮は血液の粘性を高め、血液凝固のリスクを高める。
- 四肢の冷えによる手先の器用さの低下により、自助能力が低下する。
- 震えは一定の中心温度（～32℃/90°F）以下では効果がなくなる。
- 皮膚温が氷点下になると凍傷の危険がある。
- 低体温症は、熱損失が生産量を上回ったときに起こる（コア温度＜35℃/95）
要約表
| 反応メカニズム | 生理作用 | 目的 |
|---|---|---|
| 血管収縮 | 皮膚・四肢の血管の狭窄 | 末梢組織への血流を制限することで熱損失を減少させる。 |
| 震え熱発生 | 不随意的な筋収縮 | 急速なATP分解により熱を発生（ピーク時400kcal/時） |
| ホルモンの調整 | ノルエピネフリン/甲状腺ホルモンの分泌；褐色脂肪の活性化 | 代謝率を20～40％高める；BATにおける特殊な熱産生 |
| 行動適応 | シェルターを探す、重ね着をする、姿勢を丸める | 環境制御により、対流熱/放射熱の損失を最小限に抑える |
| 代償メカニズム | 寒冷による血管拡張；心拍数の増加 | 重要な循環を維持しながら組織の損傷を防ぐ |
| 失敗のポイント | 震えの停止（コア32℃未満）、凍傷（皮膚0℃未満）、低体温症（コア35℃未満） | 生理的防御が不十分になる閾値を強調 |
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