Termoregolazione

Il termine termoregolazione indica il processo che permette il mantenimento di una temperatura corporea costante. Si tratta di un processo essenziale per la vita perche' la velocita' delle reazioni biochimiche che si svolgono all'interno e all'esterno delle cellule dipende dalla temperatura. Minori saranno le variazioni della temperatura corporea, maggiore sara' la probabilita' che le reazioni avvengano come previsto.

L'uomo e' un animale omeotermo

Cio' significa che la temperatura corporea e' costante e quindi la quantita' di calore prodotto deve essere uguale alla quantita' di calore emesso. L'organismo omeotermo, anche in presenza di ampie variazioni della temperatura ambientale, riesce a mantenere piu' o meno costante la temperatura corporea. Tuttavia, nell'uomo e' possibile distinguere:
- Nucleo termico: visceri , cervello a temperatura costante a 37-38 gradiC; il nucleo centrale aumenta di estensione durante l'esposizione al caldo per vasodilatazione periferica, poiche' il sangue e' un trasportatore di calore. Se invece esponiamo il corpo al freddo, il nucleo centrale riduce ampiamente la propria estensione, limitandola alla sola parte addominale per vasocostrizione periferica
- Guscio termico: arti, tessuto cutaneo la cui  temperatura varia al variare della temperatura atmosferica. A differenza dell'uomo,  gli animali eterotermi o pecilotermi, che sono cioe' animali a sangue freddo, come per esempio i rettili, presentano una temperatura corporea variabile, in funzione della temperatura ambientale. Questo spiega perche' molti di questi ammali hanno come caratteristica comune la letargia, e il metabolismo si abbassa in funzione di una ridotta temperatura dell'ambiente.

Termogenesi

La termogenesi e' la produzione di calore. Il calore deriva dall'utilizzazione degli alimenti e, dunque, dall'energia che deriva dai metabolismi. Al processo termogenetico partecipano tutti i tessuti, ma soprattutto:
1. Il fegato
2. Il cuore in condizioni di riposo
3. I muscoli scheletrici in condizione di attivita'

4. Il tessuto adiposo, soprattutto bruno, che possiede nei mitocondri la proteina "termogenina" o UCP, responsabile del processo di disaccoppiamento tra ossidazione e fosforilazione, per cui l'energia prodotta dall'ossidazione e' completamente dissipata sottoforma di calore. Nel processo di termoregolazione intervengono dei termorecettori, che inviano segnali ai centri della termoregolazione. A sua volta gli ormoni tiroidei, GH e testosterone intervengono nella regolazione dei metabolismi e, dunque, nel processo della termogenesi. Il fegato, il cervello, il cuore ed i muscoli in attivita' producono la maggior parte del calore. Il calore puo' essere trasferito alla cute e venire disperso nell'ambiente circostante a seconda se i vasi cutanei sono vasodilatati o meno; il sistema termoisolante del corpo e la regolazione del flusso cutaneo nella risposta al caldo e al freddo.

La via cutanea e' la piu' efficiente per la regolazione della temperatura perche': e' la piu' estesa e' modulabile: la capacita' di dispersione del calore varia con la dilatazione dei vasi superficiali della cute Dalla superficie cutanea il calore viene eliminato anche per evaporazione del sudore che, in quantita' minima, la riveste costantemente (perspiratio insensibilis) Se l'ambiente esterno e' a temperatura elevata o se la termogenesi e' aumentata (es.: in seguito ad uno sforzo muscolare), aumentano sia la sudorazione che la vasodilatazione in modo che l'eccesso di calore possa essere eliminato (questo adattamento si associa a rossore) a bassa temperatura si ha la costrizione dei vasi superficiali cutanei, con conseguente minore dispersione del calore per via cutanea (questo adattamento si associa a pallore).

Meccanismi termoregolatori

Le varie risposte termoregolatorie comprendono cambiamenti anatomici, somatici, endocrini e comportamentali. Il freddo attiva alcuni meccanismi termoregolatori: la produzione di calore e' aumentata con i brividi, la fame, l'aumento dell'attivita' muscolare volontaria, aumentala dalla secrezione di adrenalina, noradrenalina, ormoni tiroidei; la diminuzione di calore e' promossa da vasocostrizione ematica cutanea ( e' ridotto il flusso ematico alla cute con minor dispersione di calore), dal raggomitolamento. Con il caldo si ha un aumentala perdita di calore: vasodilatazione cutanea, sudorazione, aumento della respirazione. L'ipotalamo anteriore rappresenta il nostro termostato ( centro del caldo) mentre l'ipotalamo posteriore e' anche detto centro del brivido Recettori periferici e centrali informano l'ipotalamo: questi percepiscono la temperatura esterna a livello cutaneo (periferici), nell'ipotalamo stesso e nel midollo spinale percepiscono invece la T intema (centrali). Le aree di integrazione sono rappresentate dall'ipotalamo anteriore ( risposta al calco) e ipotalamo posteriore ( risposta al freddo) a cui giungono queste afferenze termocettive. I termocettori cutanei non risentono molto della T ambientale in senso assoluto, piuttosto dalle variazioni a cui la T ambientale puo' essere soggetta. I recettori centrali sono dei neuroni situali prevalentemente intorno all'area ipotalamica anteriore; sono fondamentali nel reintegrare informazioni proveniente dai termocettori periferici e nel risentire dell'aumento della Temperatura  interna ( si puo' avere sudorazione per attivita' muscolare anche in ambiente freddo). Stimolando il centro del brivido incrementiamo l'attivita' simpatica con conseguente vasocostrizione cutanea, aumento della frequenza cardiaca e della pressione arteriosa ( gli ipertesi devono far attenzione ad ambienti freddi). L'estrema esposizione al caldo riduce l'attivita' simpatica con effetti opposti e puo' ridurre anche la volemia per sudorazione profusa. L'introduzione di cibi aumenta la produzione di calore per l'innesco delle reazioni metaboliche correlate alla digestione e all'assorbimento. Nel caso in cui il termostato ipotalamico e' innalzalo per azione di pirogeni endogeni ( febbre).

Emissione del calore

L'energia termica generata all'interno del corpo umano viene dispersa per:

1. Conduzione: l'importanza della conduzione e' molto limitata
2. Convezione: a riposo circa il 15%.
3. Irraggiamento: a riposo circa 66%
4. Evaporazione: a riposo circa il 19%. Tale quota sale durante l'attivita' fi'sica, raggiungendo anche il 70-80%.

NB: con la sudorazione trasferiamo il calore in eccesso all'acqua, e poi e' necessaria l'evaporazione per diminuire la temperatura corporea.
Se vi e', infatti, umidita', e l'acqua non puo' evaporare, la temperatura corporea non diminuira'.

Sistema termoregolatore

I termorecettori calocettori e frigocettori rilevano le variazioni di temperatura, e i segnali giungono lungo la via sensitiva ai centri ipotalamici.
- Nuclei per il caldo:  nell'ipotalamo anteriore esiste un centro termolitico (centro del raffreddamento);
- Nuclei per il freddo: nell'ipotalamo posteriore esiste un centro termogenetico (centro del riscaldamento).
La temperatura ambientale viene confrontata con una temperatura di riferimento posta nei neuroni dell'ipotalamo, detta set-point ipotalamico e compresa fra 36.8gradi C e 37.2gradi C. Se la temperatura e' piu' bassa rispetto al set-point vengono attivati meccanismi di produzione del calore; viceversa, se la temperatura e' piu' alta rispetto al set-point ipotalamico vengono attivati meccanismi di termodispersione, [quando c'e' la febbre, il set-point ipotalamico si sposta in avanti; per esempio non e' piu' 37 ma e' 38].

Centri Termoregolatori.

Sono localizzati nella regione preottica dell'ipotalamo e costituiti da neuroni sensibili alle variazioni di temperatura rispetto alla temperatura di riferimento (nell'uomo 37gradiC).
- Neuroni W (sensibili a segnali termici al di sopra e al di sotto dei 37 gradiC)
- Neuroni I (insensibili agli stimoli termici)
- Neuroni w (effettori della termodispersione)
- Neuroni c (effettori della termogenesi)
Il modello proposto da Hammel nel 1965 definisce la termoregolazione come bilancio di stimoli eccitatori ed inibitori sui centri termoregolatori e che determinano una risposta
- Termodispersiva (segnali termici > 37 gradi C)
- Termoconservativa (segnali termici < 37 gradi C)
Risposte al caldo:
- Vasodilatazione
- Aumento della sudorazione
- Risposte comportamentali (abbigliamento leggero, riparo dal sole, uso dei ventilatori)
- Riduzione dell'attivita' fisica
- Riduzione dell'apporto di cibo

Risposte al freddo:
- Vasocostrizione
- Assenza di sudorazione
- Risposte comportamentali (abbigliamento pesante, esposizione al sole, posizione accovacciata)
- Brivido (contrazione sinergica di muscoli agonisti e antagonisti)
- Aumento attivita' motoria
- Aumento del metabolismo energetico (aumento degli ormoni tiroidei)
 

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