1. Regulación de la temperatura durante el ejercicio Sonja Buvinic Radic, PhD Laboratorio de Fisiología Celular del Músculo FONDAP-CEMC, Instituto de Ciencias Biomédicas Facultad de Medicina Universidad de Chile [email_address] Diploma en Ciencias de la Actividad Física Instituto de Ciencias Biomédicas Facultad de Medicina Universidad de Chile Abril de 2008

3. HOMEOSTASIS: Estado de equilibrio o constancia del ambiente interno CONTROL HOMOTÉRMICO: Capacidad del organismo de mantener la temperatura corporal a un nivel constante, con mínimos márgenes de variación -> ¿Cómo el organismo disipa el calor metabólico para mantener su estado homotérmico? Energía contenida en los alimentos METABOLISMO Energía Mecánica Energía Térmica

7. Mecanismos que regulan la disipación o conservación del calor : 1. Conducción 2. Convección 3. Radiación 4. Evaporación

9. 2. Convección Transferencia de calor de un lugar a otro ya sea por movimiento de una sustancia a través de un medio o por movimiento del medio en que circula la sustancia. También es un tipo de conducción, ya que el calor es inicialmente conducido desde el cuerpo hacia las moléculas de aire o agua, y luego ellas se movilizan y son reemplazadas por moléculas más frías. La velocidad de transferencia de calor por convección depende de qué tan rápido sea el reemplazo de las moléculas de aire o agua en contacto con el cuerpo por moléculas más frías.

10. 3. Radiación Transferencia de calor entre la superficie de dos objetos sin mediar contacto físico. El calor se transfiere de acuerdo a la gradiente de temperatura a través de ondas electromagnéticas.

11. 4. Evaporación Transferencia de calor por paso de líquido a gas , generalmente cuando el agua se transforma en vapor de agua. La evaporación requiere de energía. El calor corporal se transfiere a las moléculas de agua de la superficie de la piel, las que ganan energía para pasar a estado gaseoso. Así el cuerpo pierde calor. Es el principal mecanismo de disipación de calor durante el ejercicio.

13. MEDICIÓN DE LA TEMPERAURA CORPORAL Temperatura interna : se mide generalmente en el recto, el oído o la boca. Se pueden usar termómetros clásicos de mercurio o dispositivos electrónicos. Temperatura rectal: es la que mejor refleja la temperatura de los órganos internos. Temperatura timpánica: es la que mejor refleja la temperatura del hipotálamo. Temperatura de la piel : se puede medir ubicando termistores en distintas áreas de la piel. Comúnmente se localizan en la frente, el pecho, el antebrazo, el muslo, la pantorrilla, el abdomen y la espalda. La temperatura media de la piel se calcula promediando los resultados obtenidos en las distintas regiones. Temperatura corporal media Temperatura de la piel promedio Temperatura interna 0.4 x 0.6 x + =

14. TRANSFERENCIA DE CALOR DURANTE EL EJERCICIO Convección : A cargo del sistema circulatorio. La sangre que circula por los órganos internos se calienta y luego llega a la piel donde la gradiente de T° favorece la pérdida de calor. Los vasos superficiales se dilatan para aumentar el flujo sanguíneo en la superficie de la piel. Aprox el 25% del gasto cardiaco durante el ejercicio en ambientes calurosos se destina a la superficie de la piel para la disipación del calor El calor metabólico producido durante el ejercicio llega a la superficie de la piel por: Conducción : Hay una gradiente de T° entre los órganos internos y el ambiente que lleva el calor hacia la piel. EJERCICIO Contracción muscular ↑ Actividad cardiorespiratoria ATP ADP+Pi Energía mecánica CALOR (“calor metabólico”)

15. Calor en la superficie corporal Conducción (si el cuerpo tiene contacto directo con una superficie más fría) Convección (dependiente de corrientes de aire o agua externas) Radiación (si hay una gradiente de temperatura radiante con el medio) Evaporación El calor en la superficie de la piel induce la evaporación del sudor. La efectividad de este proceso depende de la superficie de piel expuesta, de la temperatura y humedad del aire circundante y, en menor medida, de las corrientes alrededor del cuerpo. 1L de sudor remueve aprox 580 kcal de calor

18. PIRÓGENOS: Sustancias que elevan el termostato del centro hipotalámico regulador de temperatura Pirógenos (Sustancias tóxicas, productos virales o bacterianos) ↑ Valor de referencia Hipotalámico Hipotálamo activa mecanismos de producción y conservación de calor ↑ Temperatura corporal Activación de sistema inmune Fiebre es siempre un SÍNTOMA y no una enfermedad

19. Bandell et al (2007) Curr Opin Neurobiol 17(4): 490-497 RECEPTORES TRP: SENSORES DE TEMPERATURA

20. * TRPM2, TRPM4 and TRPM5 are temperature sensitive; however, evidence for their expression in DRG or skin is lacking [ 28 , 72 ]. The expression of TRPM5 in taste cells however suggests a potential explanation for the intriguing observation that temperature can affect taste perception [ 72 ]. ** Activity of TRPM4 and TRPM5 is increased by heating but thermal activation thresholds have not been determined. Bandell et al (2007) Curr Opin Neurobiol 17(4): 490-497 impaired cold sensation no thermal deficits observed sensory neuron cinnamaldehyde, mustard oil, eugenol, icilin, allicin, acrolein methyl salicylate, gingerol, GsMTx-4 (spider toxin), etc. < 17°C TRPA1 impaired cold sensation sensory neuron menthol, icilin, l-carvone eucalyptol, isopulegol, geraniol, linalool < 25°C TRPM8 not reported not reported cytosolic Ca 2+ heat * TRPM5 not reported not reported cytosolic Ca 2+ heat * TRPM4 not reported not reported H 2 O 2 , ADP-ribose, βNAD > 35°C TRPM2 impaired thermotaxis, thermal avoidance, and hyperalgesia keratinocytes/sensory neuron 4αPDD, bisandrographolide > 25–34°C TRPV4 impaired thermotaxis and thermal avoidance. keratinocytes/sensory neuron? > 33°C TRPV3 not reported sensory neuron 2-APB camphor, menthol, thymol, carvacrol, eugenol, 2-APB > 52°C TRPV2 impaired thermal avoidance and hyperalgesia sensory neuron capsaicin, acidic pH, camphor, ethanol, resiniferatoxin, 2-APB piperine, eugenol, gingerol, VaTx1-3 (spider toxin) > 42°C TRPV1 Temperature phenotype of null mutant Sensory neuron/skin expression Chemical agonist Thermal activation ThermoTRP

21. Benham et al (2003) Cell Calcium 33: 479-487 Des-sensibilización Sensibilización

22. AJUSTES CARDIOVASCULARES DURANTE EL EJERCICIO EN AMBIENTES CALUROSOS EJERCICIO ↑ Aporte de sangre a los músculos (requerimiento de oxígeno) ↑ Aporte de sangre a la piel (disipación del calor metabólico) ↑ GASTO CARDIACO Capacidad de aumentar gasto cardiaco es LIMITADA => en ambientes calurosos, compite la necesidad de aporte muscular de oxígeno con la necesidad de disipación de calor. La hipohidratación reduce el volumen sanguíneo y el gasto cardiaco => si se suma a la hipertermia aumentan las posibilidades de sufrir las consecuencias de un SHOK TÉRMICO

23. Efectos de la hipertermia durante el ejercicio no son inmediatos, pero son ACUMULATIVOS ↑ Sudoración ↓ Volumen sanguíneo ↓ Presión ↓ Gasto cardiaco ↑ Frecuencia cardiaca ↓ Aporte de sangre a la piel ↓ Disipación de calor Para mantener el gasto cardiaco y la integridad muscular: Ejercicio intenso prolongado ↑ TRASTORNOS INDUCIDOS POR ACUMULACIÓN DE CALOR

31. Tratamiento : El paciente debe ser desvestido y la piel debe mantenerse húmeda con agua tibia. La prioridad es enfriar al individuo por medios físicos , colocándolo decúbito lateral y posición fetal (para aumentar superficie de evaporación), aplicando agua fría (esponjas, compresas, rociado) en todo el cuerpo, principalmente en axilas, ingle y tórax y usando ventiladores dirigidos hacia la persona. Como con el frío se contraen los vasos cutáneos, se deben dar masajes en el cuerpo para dilatarlos y favorecer la pérdida de calor. Cualquier medida que se utilice debe llevar a que la temperatura del paciente baje a 39°C en los primeros 30 minutos de atención. Tan pronto como se alcance esta temperatura, es recomendable interrumpir las medidas de enfriamiento por el riesgo de producir hipotermia de rebote. Los antipiréticos están contraindicados , ya que han fracasado los mecanismos termorreguladores sobre los que actúan y pueden tener efectos secundarios renales o gástricos.

33. ¿CÓMO MEDIR EL ESTRÉS TÉRMICO AMBIENTAL? WB-GT: (0.1 x A) + (0.7 x B) + (0.2 x C) A. La temperatura de bulbo seco corresponde a la temperatura ambiental y se registra con un termómetro de mercurio clásico. B. La temperatura de bulbo húmedo se registra con un termómetro de mercurio clásico rodeado por una mecha húmeda. Eso mide la capacidad de evaporación en una condición ambiental determinada. Cuando la humedad del aire es baja, la temperatura de bulbo húmedo también es baja, porque la evaporación del agua contenida en la mecha enfría el termómetro. Si la humedad del aire es alta, este valor también lo será. C. La temperatura del globo es registrada en un termómetro de mercurio envuelto en un globo negro, que captura el calor radiante del entorno. WBT: B Índice WB-GT (“wet bulbe-globe temperature”) Índice que considera A. Temperatura ambiental (bulbo seco) B. Humedad relativa (bulbo húmedo) C. Calor radiante (globo)

34. Ejercicio moderado Ejercicio intenso Duración de los periodos ejercicio-descanso según los índices WB-GT o WBT 50 min 40 min 30 min 20 min Reposo 50 min 40 min 30 min 20 min Reposo NO 10 min 20 min 30 min 40 min Sin límite Sin límite Actividad NO 10 min 20 min 30 min 40 min Sin límite Sin límite Actividad Sin límite <15.5 Sin límite < 21 40 min 20 min 25 – 26.6 30 min 30 min 22.7 - 25 15 min 45 min 21 – 22.7 NO NO 10 min 20 min 30 min 45 min Actividad NO NO 10 min Actividad > 26.7 25 – 26.7 50 min 22.8 - 25 40 min 20.5 – 22.8 30 min 18.3 – 20.5 15 min 15.5 – 18.3 Reposo Intervalo WBT (°C) > 28.8 27.7 – 28.8 50 min 26.6 – 27.7 Reposo Intervalo WB-GT (°C)