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Articulo de referencia

Termorregulación humana

La termorregulación es un aspecto importante de la homeostasis tanto en humanos como en mamíferos en general. En la termorregulación , el calor corporal se genera principalmente...

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La termorregulación es un aspecto importante de la homeostasis tanto en humanos como en mamíferos en general. En la termorregulación , el calor corporal se genera principalmente en los órganos internos, especialmente el hígado, el cerebro y el corazón, y en la contracción de los músculos esqueléticos. [ 1 ] Los humanos han sido capaces de adaptarse a una gran diversidad de climas, incluyendo climas cálidos y húmedos y cálidos y áridos. Las altas temperaturas representan un estrés grave para el cuerpo humano, poniéndolo en grave peligro de sufrir lesiones o incluso la muerte. Para los humanos, la adaptación a las diferentes condiciones climáticas incluye tanto mecanismos fisiológicos resultantes de la evolución como mecanismos conductuales resultantes de adaptaciones culturales conscientes. [ 2 ] [ 3 ]

Existen cuatro vías de pérdida de calor: convección , conducción , radiación y evaporación. Si la temperatura de la piel es mayor que la del entorno, el cuerpo puede perder calor por radiación y conducción. Pero, si la temperatura del entorno es mayor que la de la piel, el cuerpo en realidad gana calor por radiación y conducción. En tales condiciones, el medio más eficiente por el cual el cuerpo puede deshacerse del calor es mediante la evaporación. Por lo tanto, cuando la temperatura ambiente es mayor que la temperatura de la piel, cualquier cosa que impida una evaporación adecuada provocará un aumento de la temperatura corporal interna. [ 4 ] Durante las actividades deportivas, la evaporación se convierte en la principal vía de pérdida de calor. [ 5 ] La humedad afecta la termorregulación al limitar la evaporación del sudor y, por lo tanto, la pérdida de calor. [ 6 ]

Los seres humanos no pueden sobrevivir a una exposición prolongada a una temperatura de bulbo húmedo superior a 35 °C (95 °F) . Se creía que tal temperatura no se daba en la superficie terrestre, pero se ha registrado en algunas partes del valle del Indo y el golfo Pérsico . Se prevé que la aparición de condiciones demasiado cálidas y húmedas para la vida humana aumente en el futuro debido al calentamiento global . [ 7 ]  

Sistema de control

Circuito de control simplificado de la termorregulación humana. [ 8 ]

La temperatura corporal central de un ser humano está regulada y estabilizada principalmente por el hipotálamo , una región del cerebro que conecta el sistema endocrino con el sistema nervioso, [ 9 ] y más específicamente por el núcleo hipotalámico anterior y las regiones adyacentes del área preóptica del hipotálamo. A medida que la temperatura corporal central se desvía del punto de ajuste, la producción endocrina inicia mecanismos de control para aumentar o disminuir la producción/disipación de energía según sea necesario para que la temperatura vuelva al punto de ajuste (véase la figura). [ 8 ]

En condiciones de calor

Ventilador eléctrico utilizado en clima cálido
  • Las glándulas sudoríparas ecrinas, situadas bajo la piel, secretan sudor (un fluido compuesto principalmente de agua con algunos iones disueltos), que asciende por el conducto sudoríparo, atraviesa el poro sudoríparo y llega a la superficie de la piel. Esto provoca una pérdida de calor por enfriamiento evaporativo ; sin embargo, se pierde una gran cantidad de agua esencial. [ 10 ]
  • El vello de la piel se mantiene plano, impidiendo que el calor quede atrapado por la capa de aire inmóvil entre los pelos. Esto se debe a que unos pequeños músculos situados bajo la superficie de la piel, llamados músculos erectores del pelo, se relajan, de modo que los folículos pilosos a los que están unidos no se erizan. Estos pelos planos aumentan el flujo de aire junto a la piel, incrementando la pérdida de calor por convección. Cuando la temperatura ambiente supera la temperatura corporal central, la sudoración es la única forma fisiológica que tienen los humanos de perder calor. [ 10 ]
  • Se produce la vasodilatación arteriolar. Las paredes musculares lisas de las arteriolas se relajan, permitiendo un mayor flujo sanguíneo a través de la arteria. Esto redirige la sangre hacia los capilares superficiales de la piel, aumentando la pérdida de calor por convección y conducción.

En condiciones cálidas y húmedas

En general, los humanos parecen estar bien adaptados fisiológicamente a condiciones cálidas y secas. [ 11 ] Sin embargo, la termorregulación efectiva se reduce en ambientes cálidos y húmedos como el Mar Rojo y el Golfo Pérsico (donde las temperaturas moderadamente altas del verano se acompañan de presiones de vapor inusualmente elevadas), ambientes tropicales y minas profundas donde la atmósfera puede estar saturada de agua. [ 11 ] [ 2 ] En condiciones cálidas y húmedas, la ropa puede impedir una evaporación eficiente. [ 3 ] En tales ambientes, ayuda usar ropa ligera como el algodón, que es permeable al sudor pero impermeable al calor radiante del sol. Esto minimiza la ganancia de calor radiante, al tiempo que permite que ocurra la mayor cantidad de evaporación posible en la medida en que el ambiente lo permita. La ropa como las telas plásticas que son impermeables al sudor y, por lo tanto, no facilitan la pérdida de calor por evaporación, puede contribuir al estrés por calor. [ 6 ]

En condiciones frías

  • El calor se pierde principalmente a través de las manos y los pies.
  • La producción de sudor disminuye.
  • Los diminutos músculos situados bajo la superficie de la piel, llamados músculos erectores del pelo (unidos a cada folículo piloso), se contraen ( piloerección ), elevando el folículo piloso. Esto hace que los pelos se pongan erguidos, actuando como una capa aislante que retiene el calor. Este fenómeno también provoca la piel de gallina, ya que los humanos no tenemos mucho pelo y los músculos contraídos son fácilmente visibles.
  • Las arteriolas que transportan sangre a los capilares superficiales bajo la piel pueden contraerse (contraerse), desviando así la sangre de la piel hacia el núcleo más cálido del cuerpo. Esto evita que la sangre pierda calor al entorno y también impide que la temperatura central descienda aún más. Este proceso se denomina vasoconstricción. Es imposible evitar por completo la pérdida de calor de la sangre, solo reducirla. En condiciones de frío extremo, la vasoconstricción excesiva provoca entumecimiento y palidez en la piel. La congelación se produce únicamente cuando el agua dentro de las células comienza a congelarse. Esto destruye la célula y causa daño.
  • Los músculos también pueden recibir mensajes del centro termorregulador del cerebro (el hipotálamo ) para provocar escalofríos. Esto aumenta la producción de calor, ya que la respiración es una reacción exotérmica en las células musculares. Los escalofríos son más efectivos que el ejercicio para producir calor porque el animal (incluidos los humanos) permanece inmóvil. Esto significa que se pierde menos calor al ambiente por convección . Existen dos tipos de escalofríos: de baja intensidad y de alta intensidad. Durante los escalofríos de baja intensidad, los animales tiemblan constantemente a un nivel bajo durante meses en condiciones de frío. Durante los escalofríos de alta intensidad, los animales tiemblan violentamente durante un tiempo relativamente corto. Ambos procesos consumen energía; sin embargo, los escalofríos de alta intensidad utilizan glucosa como fuente de combustible, mientras que los de baja intensidad tienden a utilizar grasas. Esta es una de las principales razones por las que los animales almacenan alimentos en invierno.
  • Los adipocitos marrones también son capaces de producir calor mediante un proceso llamado termogénesis sin escalofríos . En este proceso, los triglicéridos se queman para generar calor, aumentando así la temperatura corporal.

Aptitud física

Cuanto mejor sea la condición física de una persona, mayor será su capacidad para adaptarse a las variaciones de temperatura. Esto incluye adaptarse al calor (mantenerse fresco) [ 12 ] y al frío (mantenerse caliente). [ 13 ]

Edad

La edad puede ser un factor en la capacidad de una persona para adaptarse a las variaciones de temperatura. Los estudios han demostrado que las personas jóvenes se adaptan con mayor eficacia al contacto con superficies frías que las personas mayores. Cabe destacar que un buen nivel de condición física permitió a las personas mayores sobrellevar mejor el cambio y compensar en cierta medida la disminución de su capacidad de termorregulación debida a la edad. [ 14 ]

Masa corporal

Se ha observado que una masa corporal elevada ayuda a la termorregulación en lo que respecta a la adaptación a ambientes cálidos. Esto se considera cuando los niveles de grasa corporal se encuentran dentro de rangos saludables, es decir, la proporción músculo-grasa de la persona es saludable. [ 15 ] Sin embargo, se ha demostrado que el exceso de grasa corporal ofrece algunos beneficios en términos de mantener el calor, especialmente durante la inmersión en agua fría. Por esta razón, los nadadores de larga distancia al aire libre suelen tener una capa generosa de grasa corporal. No obstante, esto no siempre es así, y un alto nivel de condición física puede permitir que los nadadores más delgados también se desempeñen eficazmente en ambientes de agua fría. [ 16 ]

Usos de la hipotermia

La disminución de la temperatura corporal humana se ha utilizado terapéuticamente, en particular como método para estabilizar el cuerpo tras un traumatismo. Se ha sugerido que la modulación del receptor de adenosina A1 del hipotálamo podría permitir a los humanos entrar en un estado de temperatura corporal reducida similar a la hibernación , lo que podría ser útil para aplicaciones como los vuelos espaciales de larga duración. [ 17 ]

La prueba de sudoración termorreguladora (TST) se puede utilizar para diagnosticar ciertas afecciones que causan una regulación anormal de la temperatura y defectos en la producción de sudor en el cuerpo. Para realizar la prueba, se coloca al paciente en una cámara cuya temperatura aumenta gradualmente. Antes de que la cámara se caliente, se le aplica al paciente un polvo indicador especial que cambia de color al producir sudor. Este polvo, al cambiar de color, permite visualizar qué zonas de la piel están sudando y cuáles no. Los resultados del patrón de sudoración del paciente se documentan mediante fotografía digital, y los patrones anormales de la TST pueden indicar una disfunción del sistema nervioso autónomo. Se pueden realizar ciertos diagnósticos diferenciales según el tipo de patrón de sudoración encontrado en la TST (junto con los antecedentes y la presentación clínica), incluyendo hiperhidrosis, neuropatías autonómicas y de fibras pequeñas, atrofia multisistémica, enfermedad de Parkinson con disfunción autonómica e insuficiencia autonómica pura. [ 10 ]

Referencias

  1. ↑ Guyton, AC, & Hall, JE (2006). Textbook of Medical Physiology (11.ª  ed.). Filadelfia: Elsevier Saunders. pág.  890.{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  2. 1 2 Harrison, GA, Tanner, JM, Pilbeam, DR, & Baker, PT (1988) Biología humana: Una introducción a la evolución, variación, crecimiento y adaptabilidad humanas . (3.ª ed.). Oxford: Oxford University Press
  3. 1 2 Weiss, ML, & Mann, AE (1985) Biología y comportamiento humanos: una perspectiva antropológica . (4.ª ed.). Boston: Little Brown
  4. ↑ Guyton y Hall (2006), págs. 891-892
  5. ↑ Wilmore, Jack H., & Costill, David L. (1999). Fisiología del deporte y el ejercicio (2.ª ed.). Champaign, Illinois: Human Kinetics.
  6. 1 2 Guyton, Arthur C. (1976) Libro de texto de fisiología médica . (5.ª ed.). Filadelfia: WB Saunders
  7. ↑ Raymond, Colin; Matthews, Tom; Horton, Radley M. (2020-05-01). "La aparición de calor y humedad demasiado severos para la tolerancia humana" . Science Advances . 6 (19) eaaw1838. Bibcode : 2020SciA....6.1838R . doi : 10.1126/sciadv.aaw1838 . ISSN 2375-2548 . PMC 7209987. PMID 32494693 .   
  8. 1 2 Kanosue, K., Crawshaw, LI, Nagashima, K., & Yoda, T. (2009). Conceptos para utilizar en la descripción de la termorregulación y evidencia neurofisiológica sobre cómo funciona el sistema. European Journal of Applied Physiology, 109(1), 5–11. doi : 10.1007/s00421-009-1256-6
  9. ↑ Robert M. Sargis, Una visión general del hipotálamo: el vínculo del sistema endocrino con el sistema nervioso (consultado el 19 de enero de 2015)
  10. 1 2 3 Eva V. Osilla; Jennifer L. Marsidi; Sandeep Sharma (2020). "Fisiología, regulación de la temperatura". Statpearls . PMID 29939615 .  El texto se copió de esta fuente, que está disponible bajo una licencia Creative Commons Attribution 4.0 International .
  11. 1 2 Jones, S., Martin, R., & Pilbeam, D. (1994) The Cambridge Encyclopedia of Human Evolution . Cambridge: Cambridge University Press
  12. ↑ Josh Foster & Simon G. Hodder & Alex B. Lloyd & George Havenith (2020). "Respuestas individuales al estrés térmico: implicaciones para la hipertermia y la capacidad de trabajo físico" . Frontiers in Physiology . 11 541483. doi : 10.3389/fphys.2020.541483 . PMC 7516259. PMID 33013476 .  
  13. ↑ Young, Stephen (22 de enero de 1987). "A sangre fría" . New Scientist . 1544 (22 de enero de 1987): 40–43 . Recuperado el 20 de diciembre de 2022 .
  14. ↑ Young, Stephen (22 de enero de 1987). "A sangre fría" . New Scientist . 1544 (22 de enero de 1987): 40–43 . Recuperado el 20 de diciembre de 2022 .
  15. ↑ Josh Foster & Simon G. Hodder & Alex B. Lloyd & George Havenith (2020). "Respuestas individuales al estrés térmico: implicaciones para la hipertermia y la capacidad de trabajo físico" . Frontiers in Physiology . 11 541483. doi : 10.3389/fphys.2020.541483 . PMC 7516259. PMID 33013476 .  
  16. ↑ Young, Stephen (22 de enero de 1987). "A sangre fría" . New Scientist . 1544 (22 de enero de 1987): 40–43 . Recuperado el 20 de diciembre de 2022 .
  17. ↑ Jason Koebler, Una breve historia del criosueño , Motherboard , 19 de enero de 2016 (consultado el 19 de enero de 2015)