Termoregolazione

DELLA

TERMOREG

OLAZIONE 1

LA TERMOREGOLAZIONE

IL BILANCIO TERMICO E LA REGOLAZIONE DELLA TEMPERATURA

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Temperatura corporea mantenuta in un range tra 36 e 39°C, molto superiore alla temperatura

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dell’ambiente rimane costante indipendentemente dalla temperatura esterna grazie alla presenza degli

omeotermi, meccanismi addizionali di controllo. →

Gli omeotermi integrano la termoregolazione comportamentale con la termoregolazione autonoma il

calore necessario si genera attivando processi metabolici. →

Tutte le reazioni chimiche che fanno parte dei processi metabolici dipendono dalla temperatura esiste una

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legge di correlazione tra velocità di reazione e temperatura (legge di Van’t’Hoff) la velocità delle

reazioni aumenta con l’aumentare della temperatura. Tuttavia, la produzione di energia aumenta molto

quando la temperatura esterna scende, per evitare un crollo della temperatura.

La legge della riduzione del metabolismo afferma che la produzione di calore, fino a un certo grado, correla

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con la perdita di calore la perdita di calore per unità di peso corporeo è tanto maggiore quanto più è elevato

il rapporto superficie-volume (diminuisce quando aumenta la massa corporea).

Il calore necessario al mantenimento della temperatura può essere prodotto:

1. Con attività volontaria dell’apparato locomotore

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2. Con l’attività muscolare involontaria brivido da freddo →

3. Con l’aumento di processi metabolici non legati a contrazioni muscolari termogenesi da freddo

che avviene nel tessuto adiposo bruno neonatale: con l’esposizione al freddo, la temperatura

sottocutanea della schiena scende, mentre quella del tessuto bruno aumenta

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Se la temperatura corporea va tenuta costante il bilancio termico deve essere in equilibrio: perdita e

produzione di calore si equivalgono. → →

La cessione di calore dipende anche dalla conduzione e dalla convezione circolazione periferica ci

sono due curve di cessione del calore: la curva con vasocostrizione e la curva con vasodilatazione periferica.

La produzione di calore che corrisponde al ricambio energetico a riposo è in equilibrio con la cessione di

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calore in neutralità termica (T2-T3) l’intervallo tra T2 e T3 è la zona di neutralità termica perché la

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temperatura corporea è mantenuta costante senza meccanismi addizionali di produzione di calore in questo

range, metabolismo e termogenesi sono al minimo.

Sotto T2 subentrano meccanismi che aumentano la produzione di calore in base alla perdita.

Nell’uomo si può produrre calore fino a 3-5 volte massimo il metabolismo basale.

Esiste un limite inferiore (T1) sotto il quale si ha ipotermia e morte per freddo.

Sopra T3 servono meccanismi addizionali di cessione del calore per evaporazione del sudore .

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Esiste anche un limite superiore (T4) dato dalla massima capacità di sudorazione sopra T4 si hanno

ipertermia e morte per caldo.

LA TEMPERATURA CORPOREA NELL’UOMO

In condizioni di equilibrio termico il calore prodotto da un organismo è ceduto all’ambiente esterno attraverso

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la superficie corporea le parti corporee più vicine alla superficie esterna hanno temperatura inferiore rispetto

alle parti più interne.

Alle estremità si ha una caduta longitudinale di temperatura, ma esiste anche una caduta radiale.

La mappa termica umana presenta: →

- Un involucro corporeo pecilotermo variazione, contrario di omeotermia

- Un nucleo corporeo omeotermo

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In ambiente freddo l’isoterma di 37°C si sposta più all’interno del corpo. 2

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La temperatura media della pelle è di circa 33-34°C è misurata su fronte, petto, avambraccio, dorso della

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mano, coscia, gamba, dorso del piede si fa una media pesata in base all’estensione della superficie corporea

in questione.

La temperatura media corporea dipende dalla temperatura media della pelle e dalla temperatura del nucleo

del corpo.

Durante il lavoro fisico la temperatura del nucleo centrale sale, mentre la temperatura cutanea si abbassa

per via dell’evaporazione del sudore. Durante il lavoro submassimale l’aumento della temperatura del nucleo

corporeo non dipende dalla temperatura ambientale (se si è tra 15 e 35 °C) finché il liquido perso col sudore

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non viene rimpiazzato la deidratazione alza la temperatura corporea e compromette la prestazione.

La temperatura stazionaria che si raggiunge nel lavoro submassimale è proporzionale alla prestazione relativa

→ alla percentuale della capacità di lavoro espresso come consumo massimo di ossigeno.

LA CESSIONE DI CALORE →

A riposo, a temperatura media corporea costante il ricambio energetico (MR), che corrisponde alla

produzione di calore, è uguale al passaggio di calore dall’interno del corpo alla superficie (flusso di calore

interno, Hint) e al passaggio di calore dalla superficie verso l’ambiente (flusso di calore esterno, Hest).

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- Hint calore prodotto dentro il corpo raggiunge la superficie per conduzione o per convezione

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(circolazione sanguigna) il flusso di calore interno è proporzionale alla conduttanza termica C,

alla differenza tra la temperatura centrale Tc e la temperatura media cutanea Tcut e alla superficie

corporea A.

Nell’uomo, C varia in funzione della circolazione periferica, della superficie corporea e dello

spessore del pannicolo adiposo.

La resistenza termica (isolamento termico) dell’involucro esterno è il reciproco di C, 1/C.

La variabilità di C dipende dal fatto che il flusso alle estremità è disposto secondo il principio di

controcorrente: i vasi profondi delle estremità decorrono paralleli per lunghi tratti e il calore passa

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dalle arterie alle vene cortocircuito termico i vasi delle estremità ricevono sangue parzialmente

raffreddato, quindi il gradiente assiale di temperatura è più marcato.

In ambienti caldi si ha vasodilatazione superficiale, diminuzione dell’effetto del cortocircuito, il

gradiente assiale diventa meno marcato e si favorisce la perdita di calore.

- Hest, dato da più flussi parziali che si sommano: Hk flusso per conduzione, Hc flusso per convezione,

Hr flusso per irradiazione, He flusso per evaporazione.

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- Hk corpo a contatto con una struttura solida, il flusso dipende dalla temperatura e dalla

conduttanza di tale struttura

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- Hc se la cute è più calda dell’aria ambientale lo strato di aria adiacente alla cute si riscalda e

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poi si sposta verso l’alto per essere sostituito da uno strato meno caldo sulla superficie cutanea si

genera un flusso laminare di aria che le sottrae calore; se aumenta la ventilazione esterna, lo strato di

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aria a flusso laminare diventa più sottile e la cute subisce un flusso più turbolento e la cessione di

calore aumenta.

→ →

- Hr cessione di calore verso l’esterno come radiazione infrarossa descritta dall’equazione di

Stefan-Boltzmann: l’irradiazione è funzione della temperatura assoluta elevata alla quarta.

In biologia ci si accontenta di dire che il flusso di calore ceduto con l’irradiazione dipende dalla

differenza tra la temperatura cutanea e la temperatura media di irradiazione, dalla superficie del corpo,

dal coefficiente di dispersione del calore per irradiazione (hr).

→ →

Hr + Hc cessione di calore “secco” la temperatura ambiente considerata è quella operativa,

cioè la media pesata della temperatura dell’aria e della temperatura di irradiazione.

Il coefficiente di dispersione di calore (Hcr) è dato dalla somma dei coefficienti di dispersione di

calore per convezione e irradiazione.

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- He il 20% della dispersione di calore nell’uomo è data dall’evaporazione dell’acqua che arriva

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sulla superficie cutanea o sulla mucosa, per diffusione perspiratio insensibilis (perdita di acqua

extraghiandolare). →

Anche in un ambiente umido al 100% si può ancora avere cessione di calore per evaporazione

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basta che la tensione di vapore sulla cute sia maggiore di quella nell’aria circostante cioè se la

Tcut è maggiore di Ta e la pelle è completamente bagnata da sudore.

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La perdita di acqua ghiandolare è ancora diversa è sottoposta a regolazione.

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Quando Ta>Tcut, il calore può ancora essere disperso per evaporazione l’efficacia della secrezione

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di sudore è dovuta all’elevato calore di evaporazione dell’acqua (2400 KJoule/litro) per

evaporazione di un litro d’acqua, l’uomo disperde 1/3 del calore prodotto in un giorno a riposo.

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Gli indumenti sono una resistenza al passaggio di calore (isolamento termico) va sommato alla resistenza

al passaggio di calore dei tessuti e alla resistenza dello strato di aria racchiuso tra cute e vestiti. →

La resistenza offerta dai vestiti è data da piccole concamerazioni in cui l’aria rimane imprigionata non si

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possono creare flussi d’aria il passaggio di calore può avvenire quindi solo per conduzione e l’aria è un

pessimo conduttore.

La condizione di temperatura confortevole (zona di neutralità termica T2-T3) si ha quando non ci sono

sollecitazioni termoregolatorie: non ci sono tremori o sudorazione e la circolazione periferica ha un valore

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medio perché ci sia la sensazione di benessere, i quattro fattori devono essere in equilibrio. 4

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I quattro valori sono riassunti nell’unico valore “somma dei fattori climatici” ogni grado di disagio si può

riferire ad una temperatura effettiva (TE) il cui valore numerico si ottiene proiettando sull’asse delle x la

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verticale che parte dal punto di intersezione tra la linea di disagio e la curva del 50% di umidità relativa una

stessa temperatura percepita può essere data da diverse combinazioni di temperatura e umidità:

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- Per temperature ambientali più basse l’umidità ha una influenza minore perché la quantità di calore

ceduto per evaporazione è piccola rispetto alle altre quote parziali nella somma di Hest

- Il disagio aumenta quando la aumenta la copertura media di sudore e quando aumenta la temperatura

cutanea media → →

- Quando si supera la copertura massima di sudore non si ha più equilibrio della bilancia termica

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la sopportazione dura molto poco si ha gocciolamento del sudore perché ne viene secreto più di

quanto ne possa evaporare

LA REGOLAZIONE DELLA TEMPERATURA CORPO