LA REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA
En el caso de los humanos la temperatura corporal es aproximadamente de 37ºC. Más exactamente, la temperatura promedio en humanos es 36.7ºC, aunque puede variar de un sujeto a otro, y el 95% de los sujetos tienen una temperatura entre 36.3 y 37.1ºC. Por otro lado, la temperatura en un sujeto puede variar a lo largo del día, siendo un poco más baja de madrugada y 0.5ºC más alta al anochecer. Durante el sueño la temperatura se regula peor y tiende a bajar. En las mujeres la temperatura aumenta medio grado en la segunda parte del ciclo menstrual, después de la ovulación.
La termorregulación está controlada por el hipotálamo
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Para mantener constante esa temperatura, existen múltiples mecanismos, pero están controlados por el hipotálamo, que es donde se centraliza el control de la temperatura. El hipotálamo se encarga de regular las propiedades del medio interno, como la concentración de sales o la temperatura. El hipotálamo funciona de forma parecida al termostato de una casa. Cuando la temperatura de la casa es menor que aquella a la cual hemos ajustado el termostato, este pone en marcha la calefacción hasta que la temperatura es igual a la deseada. Si la temperatura de la casa es mayor del punto de ajuste, detiene la calefacción para que la temperatura baje. El hipotálamo mide la temperatura en el propio hipotálamo, en cierta región del hipotálamo existen neuronas que son sensibles a la temperatura. Además el hipotálamo recibe información de la temperatura en otros lugares del cuerpo, sobre todo de la temperatura de la piel, y esta información le llega procedente de fibras nerviosas sensoriales sensibles a la temperatura. El hipotálamo compara la temperatura en el hipotálamo y en la piel con el valor de referencia de 37ºC, si la temperatura corporal es mayor de 37ºC pone en marcha mecanismos para que disminuya, si es menor de 37ºC hace que ascienda. Cuando existe una discrepancia entre la temperatura central, en el hipotálamo, y la temperatura en la piel, por ejemplo si la temperatura en el hipotálamo es mayor de 37ºC y en la piel es menor de 37ºC, toma preferencia la temperatura central.
Si pensamos un poco, esta regulación información doble tiene mucho sentido fisiológico. La información cutánea permite al hipotálamo anticiparse a los cambios. Si la temperatura cutánea es baja, quiere decirse que estamos en un ambiente frío, y que conviene conservar el calor, así que el hipotálamo pone en marcha los mecanismos correspondientes antes de que la temperatura en el interior del organismo empiece a cambiar. Por otro lado el cerebro se daña fácilmente con los cambios de temperatura, por lo que si la temperatura en el hipotálamo empieza a aumentar, se ponen en marcha inmediatamente mecanismos para bajarla, no importa cuál sea la temperatura de la piel.
¿Sabía que...?
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¿PORQUÉ LAS BEBIDAS ALCOHÓLICAS PRODUCEN SENSACIÓN DE CALOR?
La sensación subjetiva de frío o calor depende de la estimulación de las terminaciones nerviosas sensibles a la temperatura que hay en la piel. Esas terminaciones miden la temperatura de la piel, por lo tanto la sensación de frío o calor depende de que la piel esté caliente o fría, y no de la temperatura del ambiente. El alcohol produce dilatación de las arterias cutáneas, con lo que llega más sangre a la piel y esta se calienta, estimulando las terminaciones nerviosas sensibles al calor. Sin embargo, esto no produce “calor” en el organismo, todo lo contrario, la dilatación de las arterias cutáneas acelera la pérdida de calor. Por eso no es buena idea tomar un trago para “calentarse” en un día frío. Un alcohólico puede morir de hipotermia en un día frío sin ni siquiera darse cuenta de lo que sucede
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El hipotálamo puede actuar sobre la temperatura corporal mediante múltiples mecanismos.
ü La circulación cutánea: Cuando la temperatura es baja, el hipotálamo activa las fibras nerviosas simpáticas que van a la piel, por lo que llega menos sangre a la piel. En cambio, cuando la temperatura es elevada las arterias cutáneas se dilatan, la sangre llega a la superficie de la piel y allí se enfría en contacto con el aire (por eso cuando hace calor la piel se pone enrojecida).
ü El sudor. Cuando la temperatura es elevada las glándulas sudoríparas producen sudor, este se evapora en la superficie del cuerpo y eso elimina calor.
ü Contracción muscular. El frío produce contracciones musculares involuntarias, que aumentan el tono muscular o contracción basal que tienen los músculos, y si es más intenso produce un templor perceptible. Estas contracciones consumen energía que se transforma en calor.
ü Pilorección. El pelo cutáneo se levanta debido a la contracción de unos pequeños músculos que hay en la base de cada pelo. Esto produce la “carne de gallina”. En humanos este reflejo tiene poca importancia, pero en especies con un pelo tupido, hace que quede atrapada una capa de aire debajo del pelo que aísla y disminuye la pérdida de calor.
ü Aumento del metabolismo. El hipotálamo aumenta la producción del la hormona TRH, esta estimula la producción en la hipófisis de TSH, la cual a su vez incrementa la secreción de hormonas en la glándula tiroides, y finalmente estas estimulan la producción de calor en todas las células del organismo. Esta respuesta no está muy desarrollada en humanos pero sí es importante en otras especies animales.
En general, en los humanos están mejor desarrollados los mecanismos para resistir al calor que aquellos para resistir al frío, lo que probablemente refleja el hecho de que la especie evolucionó en un clima cálido. En comparación, los perros, que proceden del lobo, un animal del clima frío, soportan relativamente bien el frío, pero sufren fácilmente un choque de calor si la temperatura es elevada.
¿Sabía que...?
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¿PORQUÉ HUELE EL SUDOR?
En realidad, el sudor no huele. El sudor que producen la mayoría de las glándulas sudoríparas es agua con una pequeña cantidad de sales, y no huele en absoluto. El olor corporal procede, principalmente, de unas glándulas sudoríparas especiales que se encuentran en las axilas y región pubiana. Estas glándulas producen una secreción que contiene ácidos grasos y proteínas, que son fermentados por las bacterias en la superficie de la piel y eso es lo que causa el olor. Estas glándulas no intervienen en la regulación de la temperatura, comienzan a funcionar en la adolescencia por estímulo hormonal, y probablemente representaban una señal sexual.
Entonces ¿Porqué se produce el olor de los pies? Las glándulas sudoríparas en los pies son como las del resto del la piel, y producen un sudor inoloro. El olor de los pies se debe a que están encerrados en los zapatos y eso facilita que se acumulen restos y detritus. Si mantuviéramos cualquier otra parte del cuerpo constantemente encerrada, probablemente olería igual.
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Hipotermia e hipertermia
Puede suceder que el sistema termorregulador fracase en su función de mantener la temperatura corporal, y que esta disminuya o aumente por debajo o por encima de 37ºC. En el primer caso se produce hipotermia (por ejemplo, en un sujeto que queda aislado en medio de una nevada). A medida que la temperatura corporal disminuye, se enlencen la respiración y la frecuencia cardiaca y se pierde la conciencia. Cuando la temperatura corporal baja a 28ºC, el hipotálamo deja de funcionar y la temperatura comienza a descender rápidamente hasta la muerte del sujeto. Sin embargo, si en este punto se le aplica calor externo todavía puede recuperarse. Puede disminuirse la temperatura corporal hasta cerca del punto de congelación, y recuperarse si luego se aplica calor. Pero si la temperatura disminuye por debajo de 0ºC se forman cristales de hielo que rompen los tejidos y producen daños irreversibles
Cuando la temperatura aumenta excesivamente se produce hipertermia o choque de calor. En este caso aparece dolor de cabeza, confusión, pérdida de la conciencia, aumento de la frecuencia cardiaca, disminución de la presión arterial (porque todas las arterias se dilatan tratando de eliminar calor), y si la temperatura aumenta a 42-43ºC se produce daño cerebral. El choque de calor es más grave si el sujeto está deshidratado, porque entonces su capacidad de eliminar calor sudando es menor.
Lo que hay que hacer en un caso de hipotermia o de hipertermia es bien simple: en la hipotermia hay que calentar al sujeto (abrigándolo, colocándolo cerca de un radiador) y en la hipertermia enfriarlo (mojándolo con agua fría o aplicándole hielo).
¿Sabía que...?
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LA HIBERNACIÓN
Puesto que durante el invierno es más difícil encontrar comida, muchos animales pasan esa estación en un estado de suspensión, llamada hibernación, para ahorrar energía. Una de las especies que hibernan más profundamente es la marmota. Durante la hibernación la temperatura corporal de la marmota puede bajar hasta menos de 10ºC. Como la actividad celular depende de la temperatura, todas sus funciones biológicas se enlentecen hasta casi detenerse. La frecuencia cardiaca desciende a 2 ó 3 latidos por minuto (lo normal en esta especie es 130 latidos por minuto), y respira una vez cada cinco minutos. El consumo de energía se reduce proporcionalmente, de manera que la marmota puede pasar seis meses en ese estado sin comer, gastando solo las reservas de grasa que ha acumulado durante el verano. Otros animales, como los osos, también pasan el invierno en un estado de inactividad, pero en los osos no disminuye la temperatura corporal, así este letargo de los osos no es hibernación propiamente dicha. Los mecanismos de la hibernación no se conocen bien, pero como cabría esperar el hipotálamo es importante para la hibernación. Los animales con lesiones en el hipotálamo pierden la capacidad de hibernar. Durante la hibernación aparece en la sangre una sustancia llamada HIT (Hibernation Inducement Trigger). Cabe suponer que esa sustancia se produce cuando llega el invierno, y actúa sobre el hipotálamo para que desencadene los cambios fisiológicos de la hibernación.
Aunque los humanos no hibernan, se puede disminuir artificialmente la temperatura corporal hasta 21-24ºC, y luego recuperarla hasta 37ºC de nuevo. Esto se ha aplicado durante algunas operaciones de cirugía muy prolongadas para minimizar el daño a los tejidos.
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Durante el ejercicio se produce calor en el organismo por el gasto de energía metabólica, por lo que enseguida aumenta la temperatura central en el hipotálamo y se ponen en marcha los mecanismos de eliminación de calor (vasodilatación cutánea, sudor) aunque la temperatura ambiente sea fría. Durante el ejercicio se dilatan las arterias de los músculos para aumentar el aporte de sangre a estos, pero también se dilatan las arterias de la piel para eliminar calor. Si el sujeto no está entrenado puede suceder que el corazón no tenga suficiente fuerza para impulsar sangre a los dos sitios y que se produzca una caída peligrosa de la presión arterial.
TERMORREGULACION | ||||
2.1. TEMPERATURA CORPORAL NORMALEl ser humano es un animal homeotermo que en condiciones fisiológicas normales mantiene una temperatura corporal constante y dentro de unos límites muy estrechos, entre 36,6 +/- 0,38ºC, a pesar de las amplias oscilaciones de la temperatura ambiental. Esta constante biológica se mantiene gracias a un equilibrio existente entre la producción de calor y las pérdidas del mismo y no tiene una cifra exacta. Existen variaciones individuales y puede experimentar cambios en relación al ejercicio, al ciclo menstrual, a los patrones de sueño y a la temperatura del medio ambiente. La temperatura axilar y bucal es la más influida por el medio ambiente, la rectal puede ser modificada por el metabolismo del colon y el retorno venosos de las extremidades inferiores y la timpánica por la temperatura del pabellón auricular y del conducto auditivo externo. También existen diferencias regionales importantes, pudiendo encontrarse diferencias de hasta 10-15ºC entre la existente en los órganos centrales (corazón, cerebro y tracto gastrointestinal) y las puntas de los dedos (13, 14). La medición más fiable es la tomada en el esófago (en su cuarto inferior), siendo ésta especialmente útil en las situaciones de hipotermia, ya que presenta la ventaja de modificarse al mismo tiempo que la de los territorios más profundos del organismo (15). Recientes trabajos realizados sobre pacientes hipotérmicos víctimas de sepultamiento por avalanchas han demostrado también la utilidad de la medición de la temperatura timpánica en estas situaciones (16, 17). 2.2. CONTROL DE LA TEMPERATURA CORPORAL El mantenimiento de una temperatura corporal dentro de los límites anteriormente expuestos solo es posible por la capacidad que tiene el cuerpo para poner en marcha una serie de mecanismos que favorecen el equilibrio entre los que facilitan la producción de calor y los que consiguen la pérdida del mismo. Estos mecanismos se exponen a continuación. 2.3. MECANISMOS DE PRODUCCION DE CALOR Las principales fuentes de producción basal del calor son a través de la termogénesis tiroidea y la acción de la trifosfatasa de adenosina (ATPasa) de la bomba de sodio de todas las membranas corporales (18). La ingesta alimentaria incrementa el metabolismo oxidativo que se produce en condiciones basales. Estos mecanismos son obligados en parte, es decir, actúan con independencia de la temperatura ambiental, pero en determinadas circunstancias pueden actuar a demanda si las condiciones externas así lo exigen (14). La actividad de la musculatura esquelética tienen también una gran importancia en el aumento de la producción de calor . La cantidad de calor producida puede variar según las necesidades. Cuando está en reposo contribuye con un 20%, pero durante el ejercicio esta cifra puede verse incrementada hasta 10 veces más (15). El escalofrío es el mecanismo más importante para la producción de calor y este cesa cuando la temperatura corporal desciende por debajo de los 30ºC. El metabolismo muscular aumenta la producción de calor en un 50% incluso antes de iniciarse el escalofrío, pero cuando éste alcanza su intensidad máxima la producción corporal de calor puede aumentar hasta 5 veces lo normal (19). Otro mecanismo de producción de calor es el debido al aumento del metabolismo celular por efecto de la noradrenalina y la estimulaciónón simpática. Este mecanismo parece ser proporcional a la cantidad de grasa parda que existe en los tejidos. El adipocito de la grasa parda, que posee una rica inervación simpática, puede ser activado por los estímulos procedentes del hipotálamo y transmitidos por vía simpática con producción de noradrenalina, la cual aumenta la producción de AMP-cíclico, que a su vez activa una lipasa que desdobla los triglicéridos en glicerol y ácidos grasos libres. Estos pueden volver a sintetizar glicéridos o bien ser oxidados con producción de calor (20). Este mecanismo, que tiene una importancia relativa en el adulto por su escasa cantidad de grasa parda, no es así en los recién nacidos y lactantes donde tiene una importancia capital, ya que la grasa parda puede llegar a suponer hasta un 6% de su peso corporal y son incapaces de desarrollar escalofríos o adoptar una postura protectora ante el frío. El calor absorbido por la ingesta de alimentos y bebidas calientes también puede producir un mínimo aumento de calor, lo mismo que las radiaciones captadas por el cuerpo y procedentes fundamentalmente del sol (ultravioletas) o de lugares próximos (infrarrojos) (15). 2.4. MECANISMOS DE PERDIDA DE CALOR El calor del cuerpo se pierde por radiación, convección, conducción y evaporación y pueden explicarse de la manera siguiente (21). 2.4.1. Radiación. La pérdida de calor por radiación significa pérdida de calor en forma de rayos infrarrojos, que son ondas electromagnéticas. Es decir, existe un intercambio de energía electromagnética entre el cuerpo y el medio ambiente u objetos más fríos y situados a distancia. La cantidad de radiación emitida varía en relación al gradiente que se establece entre el cuerpo y el medio ambiente. Hasta el 60% de la pérdida de calor corporal puede tener lugar por este mecanismo. 2.4.2. Convección. Es la transferencia de calor desde el cuerpo hasta las partículas de aire o agua que entran en contacto con él. Estas partículas se calientan al entrar en contacto con la superficie corporal y posteriormente, cuando la abandonan, su lugar es ocupado por otras más frías que a su vez son calentadas y así sucesivamente. La pérdida de calor es proporcional a la superficie expuesta y puede llegar a suponer una pérdida de hasta el 12%. 2.4.3. Conducción. Es la perdida de pequeñas cantidades de calor corporal al entrar en contacto directo la superficie del cuerpo con otros objetos más fríos como una silla, el suelo, una cama, etc. Cuando una persona desnuda se sienta por primera vez en una silla se produce inmediatamente una rápida conducción de calor desde el cuerpo a la silla, pero a los pocos minutos la temperatura de la silla se ha elevado hasta ser casi igual a la temperatura del cuerpo, con lo cual deja de absorber calor y se convierte a su vez en un aislante que evita la pérdida ulterior de calor. Habitualmente, por este mecanismo, se puede llegar a una pérdida de calor corporal del 3%. Sin embargo, este mecanismo adquiere gran importancia cuando se produce una inmersión en agua fría, dado que la pérdida de calor por conductividad en este medio es 32 veces superior a la del aire. 2.4.4. Evaporación. Es la pérdida de calor por evaporación de agua. En lo dicho anteriormente sobre la radiación, convección y conducción observamos que mientras la temperatura del cuerpo es mayor que la que tiene el medio vecino, se produce pérdida de calor por estos mecanismos. Pero cuando la temperatura del medio es mayor que la de la superficie corporal, en lugar de perder calor el cuerpo lo gana por radiación, convección y conducción procedente del medio vecino. En tales circunstancias, el único medio por el cual el cuerpo puede perder calor es la evaporación, llegando entonces a perderse más del 20% del calor corporal por este mecanismo. Cuando el agua se evapora de la superficie corporal, se pierden 0,58 calorías por cada gramo de agua evaporada. En condiciones basales de no sudoración, el agua se evapora insensiblemente de la piel y los pulmones con una intensidad de 600 ml al día, provocando una pérdida contínua de calor del orden de 12 a 16 calorías por hora. Sin embrago, cuando existe una sudoración profusa puede llegar a perderse más de un litro de agua cada hora. El grado de humedad del aire influye en la pérdida de calor por sudoración y cuanto mayor sea la humedad del medio ambiente menor cantidad de calor podrá ser eliminada por este mecanismo. Con la edad aparece una mayor dificultad para la sudoración, con la consiguiente inadaptación a las situaciones de calor (22), hecho similar que se reproduce en algunas personas con alteración de las glándulas sudoríparas (23, 24). Por contra, existen determinadas enfermedades de la piel que favorecen la pérdida de agua a través de la misma (25). 2.5. MECANISMOS MODERADORES DE PRODUCCION Y PERDIDA DE CALOR Están basados fundamentalmente en la capacidad intelectual mediante la cual se modifica la vestimenta, se aumenta o disminuye la actividad física y se busca un medio ambiente confortable en relación a la temperatura ambiental. Otro mecanismo muy desarrollado en los animales, como la erección pilosa, apenas tiene importancia en el hombre como mecanismo moderador del calor corporal (15). 2.6. REGULACION CENTRAL DE LA TEMPERATURA. EL "TERMOSTATO HIPOTALAMICO" El control de la temperatura corporal, que integra los diferentes mecanismos de producción y pérdida de calor con sus correspondientes procesos físicos y químicos, es una función del hipotálamo. En concreto, en la región preóptica del hipotálamo anterior se ha situado al centro que regula el exceso de calor y en el hipotálamo posterior al centro de mantenimiento del calor que regula el exceso de frío y la pérdida de calor. Esta teoría dualista es bastante simplista para ser plenamente aceptada y, al parecer, existen complejos y múltiples circuitos entre estos dos centros hipotalámicos que todavía no se han descubierto. No obstante, el sistema regulador de la temperatura es un sistema de control por retroalimentación negativa y posee tres elementos esenciales (18): 1) receptores que perciben las temperaturas existentes en el núcleo central; 2) mecanismos efectores que consisten en los efectos metabólicos, sudomotores y vasomotores; 3) estructuras integradoras que determinan si la temperatura existente es demasiado alta o demasiado baja y que activan la respuesta motora apropiada. Gran parte de la señales para la detección del frío surgen en receptores térmicos periféricos distribuídos por la piel y en la parte superior del tracto gastrointestinal. Estos receptores dan origen a estímulos aferentes que llegan hasta el hipotálamo posterior y desde allí se activa el mecanismo necesario para conservar el calor: vasoconstricción de la piel por aumento de la actividad simpática y piloerección (de escasa importancia). Cuando el hipotálamo posterior no recibe estímulos de frío cesa la vasoconstricción simpática y los vasos superficiales se relajan. Si la temperatura es muy baja y es necesario aumentar la producción de calor, las señales procedentes de los receptores cutáneos y medulares estimulan el "centro motor primario para el escalofrío", situado en la porción dorsomedial del hipotálamo posterior, cerca de la pared del tercer ventrículo, y de allí parten toda una serie de estímulos que aumentan progresivamente el tono de los músculos estriados de todo el organismo y que cuando alcanza un nivel crítico dan origen el escalofrío. Además, el enfriamiento del área preóptica del hipotálamo hace que el hipotálamo aumente la secreción de la hormona liberadora de la tirotropina (TRH), ésta provoca en la adenohipófisis una liberación de la hormona estimuladora del tiroides o tirotropina (TSH), que a su vez aumenta la producción de tiroxina por la glándula tiroides, lo que estimula el metabolismo celular de todo el organismo y aumenta la producción de calor (18, 19, 26). Cuando se calienta el área preóptica, el organismo comienza de inmediato a sudar profusamente y al mismo tiempo se produce una vasodilatación en la piel de todo el cuerpo. En consecuencia, hay una reacción inmediata que causa pérdida de calor y ayuda al organismo a recuperar su temperatura normal (18, 26). En definitiva, el centro de regulación de la temperatura está situado en el hipotálamo que parece ser el integrador común de la información aferente y eferente. El hipotálamo no sólo es sensible a los impulsos neuronales eferentes, sino también directamente a las alteraciones térmicas. Incluso en temperaturas ambientales normales, si se coloca una sonda en el hipotálamo de un animal de experimentación y se enfría, el animal responderá con vasoconstricción periférica y escalofrío (27). También se ha descrito, que las monoaminas pueden convertirse en moduladores del termostato hipotalámico (28). Feldberg y Myers (29), describieron en 1963 la importancia que las aminas pueden llegar a tener en la regulación hipotalámica. Experimentos en animales han demostrado cambios de temperatura cuando se inyectan aminas como la levodopa o la dopamina en el tercer ventrículo, adyacente al hipotálamo (28). En las ratas, por ejemplo, inyecciones de 5-hidroxitriptófano, dopamina, levodopa o apomorfina producen hipotermia, mientras inyecciones de noradrenalina, adrenalina o isoproterenol producen hipertermia (30). Sin embargo las respuestas pueden variar según la especie animal de que se trate (31). En los humanos, descensos de los niveles dopaminérgicos pueden producir hipotermia (32, 33). Los papeles que puedan desarrollar agentes como el 5-hidroxitriptófano, la histamina o la adrenalina está todavía por dilucidar (34)
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