TERMOREGOLAZIONE
1
Argomenti della lezione
• 1) Meccanismi di termoregolazione corporea
• 2) Risposte fisiologiche all’esercizio fisico svolto al
caldo
• 3) Risposte fisiologiche all’esercizio fisico svolto al
freddo
• 4) Acclimatazione all’esercizio fisico svolto al caldo
e al freddo
2
• Gli esseri umani sono omeotermici, ossia la loro
temperatura corporea viene mantenuta pressoché
costante per tutta la vita (circa 37 °C).
• La capacità di mantenere una temperatura
interna costante dipende dalla capacità di
bilanciare la quantità di calore acquisita dal
metabolismo e dall’ambiente esterno con la
quantità di calore che viene disperso.
3
4
Regolatori dello Scambio di Calore
Ipotalamo
Termocettori centrali e periferici
Effettori
Sfinteri muscolari arteriole cutanee
Ghiandole sudoripare
Muscoli scheletrici
Ghiandole endocrine
65
IPOTALAMO ED IPERTERMIA
76
Risposta al caldo
Aumento termodispersione tramite
a) vasodilatazione arteriolare
b) sudorazione
7
8
Evaporazione
All’aumentare della T corporea aumenta la produzione di
sudore.
Il sudore raggiunge la cute ed evapora (per trasformare
l’acqua dallo stato liquido a quello gassoso deve essere
fornita energia termica).
L’evaporazione rende ragione dell’80% della perdita di
calore durante esercizio, ma conta solo per il 20% a
riposo.
La sudorazione eccessiva può potenzialmente provocare
disidratazione.
La ‘perspiratio insensibilis’ (perdita continua di vapor
d’acqua attraverso la cute e le mucose dell’apparato
respiratorio) rimuove circa il 10% del calore.
9
10
IPOTALAMO ED IPOTERMIA
10
11
Risposta al freddo
Limitazione termodispersione tramite
a) vasocostrizione arteriolare
b) raggomitolamento
c) abbigliamento
Aumento termoproduzione tramite
a) brivido
b) aumento attività muscolare che segue al brivido
c) termogenesi senza brivido
11
12
INGRESSI ED USCITE DI CALORE
13
14
Modi di trasferimento di calore
Conduzione — contatto diretto tra due corpi
Convezione — l’aria (o l’acqua) in contatto con il corpo
viene riscaldata, si allontana da esso (facilitato dalle
correnti aeree) e viene rimpiazzata da altra aria (o acqua)
fredda, che a sua volta va incontro allo stesso destino.
Radiazione — Il calore viene sprigionato sotto forma di
raggi infrarossi, che sono un tipo di onda elettromagnetica.
Evaporazione — Passaggio di stato (liquidovapore;
dissipazione termica580 kcal/L)
14
15
15
DISPERSIONE DI CALORE ATTRAVERSO
LA CUTE
16
17
Valori Stimati della Dispersione di Calore in
Condizioni di Riposo e durante Esercizio
Riposo
Esercizio
Meccanismo
coinvolto
% totale
kcal/min % totale
kcal/min
Conduzione e
convezione
20
0.3
15
2.2
Radiazione
60
0.9
5
0.8
Evaporazione
20
0.3
80
12.0
100
1.5
100
15.0
Totale
17
18
18
Umidità
E’ un fattore critico per la termoregolazione
Interferisce con la nostra percezione della temperatura
Quando elevata (indipendentemente dalla temperatura),
limita l’evaporazione del sudore. Le ghiandole sudoripare
continuano a secernere, ma il sudore rimane sulla cute o
gocciola da questa. Se il sudore non evapora, non c’è
raffreddamento del corpo.
19
20
Punti
Chiave
Bilancio Termico
La specie umana è OMEOTERMA,
essendo capace di mantenere una
temperatura corporea costante compresa
tra 36.1 e 37.8 °C.
Il calore viene scambiato per conduzione,
convezione, radiazione, evaporazione.
L’evaporazione è il principale meccanismo
di scambio termico durante esercizio; la
radiazione lo è a riposo.
L’umidità ambientale elevata riduce
l’evaporazione potenziale e quindi altera la
20
dispersione di calore.
21
Punti
Chiave
Controllo degli scambi di calore
L’ipotalamo controlla la temperatura
corporea ed accelera la perdita o l’acquisto
di calore quando necessario.
Termorecettori Periferici cutanei riportano
informazioni tramite le vie afferenti
all’ipotalamo stesso.
Termorecettori Centrali nell’ipotalamo
trasmettono invece l’informazione circa la
temperatura corporea interna.
L’attività delle ghiandole sudoripare
aumenta per abbassare la temperatura
corporea tramite l’evaporazione.
(continued)
21
22
Punti
Chiave
Controllo degli scambi di calore
La muscolatura liscia delle arteriole si
dilata o restringe per permettere al sangue
di dissipare o conservare calore.
La muscolatura scheletrica aumenta la
temperatura incrementando il calore
metabolico.
La produzione metabolica di calore può
anche essere influenzata dall’azione di
alcuni ormoni.
22
23
Risposta Cardiovascolare all’Esercizio al Caldo
Muscoli in attività e cute competono per la fornitura di
sangue.
Il volume di scarica sistolica diminuisce.
La frequenza cardiaca aumenta gradualmente per
compensare la riduzione del volume di scarica sistolica
(deriva cardiovascolare).
23
24
Risposte Metaboliche all’Esercizio al Caldo
La temperatura corporea aumenta.
Il consumo di ossigeno aumenta.
La deplezione del glicogeno è accelerata.
I livelli di lattato muscolare aumentano.
24
25
ESERCIZIO AL CALDO ED AL FREDDO
25
26
Liquidi Corporei ed Esercizio al Caldo
La sudorazione aumenta.
Elevate perdite di sudore causano:
– diminuzione del volume plasmatico
– perdita di elettroliti e minerali, e
– Rilascio di aldosterone (che controlla il mantenimento
del livello di sodio), ADH (che stimola il riassorbimento di
acqua da parte dei reni e determina quindi aumento del
riassorbimento dell’acqua a livello dei dotti collettori
renali).
26
27
Sudorazione in soggetti allenati e non
allenati durante esercizio
Sweat Na+
(mmol/L)
Sweat Cl–
(mmol/L)
Uomini non allenati
90
60
4
Uomini allenati
35
30
4
105
98
4
62
47
4
Soggetti
Donne non allenate
Donne allenate
Sweat K+
(mmol/L)
Data from the Human Performance Laboratory, Ball State University
27
28
Variabili ambientali che influenzano lo
stress termico da caldo
Temperatura dell’aria
Umidità relativa
Velocità dell’aria
Quota di irraggiamento termico
28
29
Controllo della Temperatura Corporea
Quando Tamb > Tcorp si inizia a guadagnare calore per
Radiazione (sole)
Convezione (aria)
Conduzione (pavimento)
L’evaporazione diviene l’unica via per la dispersione del
calore. Quindi quando l’ambiente è molto umido,
l’evaporazione è limitata.
L’evaporazione necessita di sudorazione, ed un
eccessiva sudorazione comporta disidratazione,
riduzione della volemia ed aumento della Tcorporea.
C’è bisogno che il sangue scorra in periferia per
disperdere calore, ma è proprio l’insufficienza di
sangue a causare l’aumento della temperatura!
29
30
La temperatura corporea profonda
Può superare i 40 °C durante esercizio.
Può toccare i 42 °C nei muscoli in attività.
Piccoli incrementi di temperatura possono aumentare
l’efficienza dei sistemi energetici muscolari.
Al di sopra dei 40 °C comincia a manifestarsi sofferenza
del SNC e si riduce la capacità termodispersiva corporea.
30
31
Sintomi (segnali di allarme)
Disturbi da calore
Mal di testa e nausea
Brividi o pelle d’oca
Sete
Interruzione della sudorazione
Sudorazione abbondante
Svenimento o vertigini
Affaticamento
Pulsazioni forti e veloci
Cute pallida e fredda
Disturbo
da calore
Crampi muscolari
Crampi da calore
Debolezza
Collasso da calore
Gravità crescente
Cute calda e secca
Stato confusionale
Colpo di calore
31
32
Disturbi da Calore
Crampi da calore— I crampi da calore sono causati dalla
perdita di acqua e minerali dovuti alla sudorazione.
Collasso da calore— Il collasso da calore è il risultato del
fallimento del sistema circolatorio che non riesce ad irrorare
cute e muscoli in seguito a riduzione della volemia (causata
dalla sudorazione).
Colpo di calore— Il colpo di calore è causato dal fallimento
della termoregolazione.
32
33
Trattamento del Colpo di Calore
Crampi da calore— Portare il soggetto in un ambiente
fresco e somministrare acqua e soluzioni saline.
Collasso da calore— Portare il soggetto in un ambiente
fresco e sollevare i piedi, somministrare soluzioni saline se
consciente, endovena se incosciente.
Colpo di calore— Immergere rapidamente il soggetto in
acqua fredda o in una vasca con ghiaccio; cercare
immediatamente assistenza medica.
33
34
Prevenzione dell’Ipertermia
Pianificare l’allenamento o la gara al mattino presto o alla
sera.
Indossare abiti leggeri e chiari non aderenti.
Bere in abbondanza.
Saper riconoscere i sintomi dello stress da caldo.
34
35
Assunzione di Acqua ed Esercizio al Caldo
35
36
Acclimatazione al Caldo
Migliora l’abilità nel rimuovere gli eccessi di calore.
La sudorazione diviene più efficiente.
Il flusso sanguigno cutaneo è ridotto; più sangue è
disponibile per i muscoli in esercizio.
Il volume del sangue aumenta.
La frequenza cardiaca aumenta meno che prima
dell’acclimatazione.
Il volume di scarica sistolica aumenta.
L’uso del glicogeno diminuisce.
36
37
Acclimatazione al Caldo
37
38
Lo sapevate…?
Si può ottenere una buona acclimatazione esercitandosi
al caldo almeno 1 ora al giorno per 5-10 giorni. Gli
adattamenti cardiovascolari si verificano in 3-5 giorni,
mentre i cambiamenti nei meccanismi di sudorazione in
circa 10 giorni.
E’ consigliato ridurre l’intensità dell’esercizio al 60%70% nei primi giorni prima di procedere con intensità più
elevate.
38
39
Come fa il corpo a conservare Calore?
Brivido— rapido ciclo involontario di contrazione e
rilasciamento del muscolo.
Termogenesi senza brivido — stimolazione del
metabolismo
Vasocostrizione periferica — riduzione del flusso ematico
cutaneo.
39
40
Fattori che influenzano la perdita di calore corporeo
Dimensione e composizione corporea (percentuale massa
grassa - rapporto superficie/massa corporea)
Temperatura dell’aria
Raffreddamento da vento (Wind chill)
Immersione in acqua fredda
40
41
Risposte all’esercizio svolto al Freddo
I muscoli si indeboliscono e si affaticano prima
La velocità di conduzione nervosa e muscolare è
rallentata
La potenza muscolare risulta diminuita
La suscettibilità all’ipotermia aumenta
La mobilizzazione degli acidi grassi liberi indotta
dall’esercizio è compromessa a causa della
vasocostrizione dei vasi periferici sottocutanei.
41
42
Rischi per la salute legati all’Esercizio al Freddo
L’abilità nel regolare la temperatura corporea è
compromessa quando la Tcorp scende sotto 34.5 °C.
L’ipotermia causa una riduzione della frequenza cardiaca
che a sua volta riduce la gettata cardiaca.
La vasocostrizione cutanea può causare congelamento
delle estremità.
42
43
Acclimatazione al Freddo
I dati sull’acclimatazione al freddo non sono molti.
Sembra che l’acclimatazione all’acqua fredda porti ad un
aumento del tessuto adiposo sottocutaneo.
L’esposizione ripetuta al freddo potrebbe alterare il flusso
sanguigno periferico e la temperatura della cute ed
indurre così una maggiore tolleranza al freddo.
Per esempio, i pescatori che devono lavorare con le mani
nell’acqua fredda per molte ore, sviluppano una
vasodilatazione locale ed il riscaldamento delle parti
esposte.
43
44
Domande
•
•
•
•
Che cosa si intende per bilancio termico?
Quali sono i meccanismi di controllo degli scambi di calore corporeo?
Quali sono le quattro vie principali di dispersione del calore corporeo?
Quale di queste quattro vie è quella più importante per il
mantenimento della temperatura corporea in condizioni di riposo? E
durante l’esercizio fisico?
• Per quale motivo il tasso di umidità è un fattore importante per le
prestazioni fisiche svolte al caldo? Perchè sono importanti il vento e
gli indumenti?
• Come reagisce l’organismo per ridurre al minimo la dispersione di
calore e massimizzare la termoproduzione durante l’esposizione al
freddo?
• Quali sono gli adattamenti fisiologici che permettono ad un soggetto
di acclimatarsi all’attività fisica svolta al caldo e al freddo?
44
Lettura Consigliata
• Wilmore and Costill. Fisiologia
dell’Esercizio Fisico e dello Sport.
• – Capitolo 10
• Autori vari. Fisiologia dell’uomo.
• – Capitolo 19
45