Il termine termoregolazione indica il processo che permette il mantenimento di una temperatura corporea costante.
Si tratta di un processo essenziale per la vita perchè 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.
Cio' significa che la temperatura corporea è 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 è 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, poichè il sangue è 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 cioè animali a sangue freddo, come per esempio i
rettili, presentano una temperatura corporea variabile, in funzione della
temperatura ambientale. Questo spiega perchè molti di questi ammali hanno come
caratteristica comune la letargia, e il metabolismo si abbassa in funzione di
una ridotta temperatura dell'ambiente.
La termogenesi è 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 è 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 è la piu' efficiente per la regolazione della temperatura perchè: è la piu' estesa è 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 è a temperatura elevata o se la termogenesi è 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).
Le varie risposte termoregolatorie comprendono
cambiamenti anatomici, somatici, endocrini e comportamentali. Il freddo attiva
alcuni meccanismi termoregolatori: la produzione di calore è aumentata con i
brividi, la fame, l'aumento dell'attivita' muscolare volontaria, aumentala dalla
secrezione di adrenalina, noradrenalina, ormoni tiroidei; la diminuzione di
calore è promossa da vasocostrizione ematica cutanea ( è 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
è 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 è innalzalo per azione di pirogeni endogeni ( febbre).
L'energia termica generata all'interno del corpo umano viene dispersa per:
1. Conduzione: l'importanza della conduzione è 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 è
necessaria l'evaporazione per diminuire la temperatura corporea.
Se vi è, infatti, umidita', e l'acqua non puo' evaporare, la temperatura corporea
non diminuira'.
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 è piu' bassa rispetto al set-point vengono
attivati meccanismi di produzione del calore; viceversa, se la temperatura è
piu' alta rispetto al set-point ipotalamico vengono attivati meccanismi di termodispersione, [quando c'è
la febbre, il set-point ipotalamico si sposta in avanti; per esempio non è piu' 37 ma è 38].
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)