Termoregolazione durante l’attività fisica

Per Termoregolazione si intende la capacità di regolare la temperatura di un sistema biologico.

Gli animali omeotermi, tra cui l’uomo, sono in grado di regolare la temperatura del proprio corpo. Se ci troviamo nel caso in cui abbiamo una bassa temperatura ambientale, avremo un aumento della termo-produzione ed una diminuzione della termo-dispersione; nel caso opposto (alta temperatura ambientale) avremo l’effetto inverso, una diminuzione della termo-produzione ed un aumento della termo-dispersione. La temperatura corporea nell’uomo, in condizioni normali, mostra fluttuazioni lievi che non superano 1°C. Malattie, esercizio fisico prolungato, caldo e freddo estremi fanno aumentare queste fluttuazioni.1

Figura1: termoregolazione durante lo svolgimento di attività fisica.

L’importanza dell’IPOTALAMO:

I sensori del Sistema Nervoso Centrale (SNC) misurano la temperatura del nostro corporea e se dovesse cambiare, inviano un segnale all’ipotalamo2 (è come se fosse il nostro termostato). La temperatura del corpo è regolata quasi esclusivamente da meccanismi a Feedback che operano attraverso “centri termoregolatori” situati nell’ipotalamo e nei recettori termosensibili. L’utilizzo di termodi nell’ipotalamo ha permesso di individuare aree sensibili alla temperatura:

  • nuclei ipotalamici anteriori;
  • area preottica (dove sono localizzati 2/3 di neuroni sensibili al caldo ed 1/3 sensibili al freddo).

TRASFERIMENTO DEL CALORE CORPOREO:

Il calore prodotto nel nostro corpo deve necessariamente avere un accesso al mondo esterno. Il sangue trasporta il calore dal “nucleo interno” verso la cute, dove, a questo livello, possono avvenire gli scambi con l’ambiente esterno. Possiamo trovare 2 condizioni:

    • temperatura della cute più alta di quella ambientale: abbiamo bisogno di prendere calore e possiamo farlo tramite: CONDUZIONE, CONVEZIONE, IRRAGGIAMENTO, EVAPORAZIONE.
    • Temperatura della cute più bassa di quella ambientale: abbiamo bisogno di disperdere calore e l’unica metodica che possiamo utilizzare è l’EVAPORAZIONE.1, 3

CONDUZIONE:

Figura2: Esempio di conduzione di calore da una zona più calda verso una zona più fredda.

Trasmissione di calore tra due oggetti a contatto diretto tra di loro, di differenti temperature.

Abbiamo una trasmissione molecolare secondo un gradiente di temperatura. Le molecole si trovano in uno stato di vibrazione continua, quelle con temperatura maggiore hanno una maggior energia termica e velocità di movimento; quelle di temperatura minore hanno una minor energia termica e velocità inferiore. Molecole a differente energia termica a contatto tra di loro, trasferiscono energia. Le più veloci mettono in moto le più lente e viceversa. Alla fine le temperature dei due corpi a contatto finiscono per diventare uguali.

La quantità di calore trasmessa per conduzione nell’unità di tempo dipende da 2 fattori:

  • differenza di temperatura dei 2 corpi.
  • Conduttività termica (capacità di trasmettere calore per conduzione da parte della sostanza di cui è composto l’oggetto).

La pelle può cedere o acquistare calore quando è a contatto con un buon conduttore termico:

  • ARIA: cattivo conduttore termico =  30° (caldo).
  • ACQUA: buon conduttore di calore = 30° (freddo).1

CONVEZIONE:

Figura3: correnti convettive in un ambiente chiuso.

Trasmissione di energia termica mediante movimenti di materia, per esempio correnti d’aria o di acqua.

La convezione, permette alla conduzione di lavorar meglio.

Se ci troviamo nella condizione in cui l’aria è più fredda del corpo, l’aria a contatto con la pelle si riscalda, diminuisce la densità e si sposta verso l’alto, mentre l’aria fredda scende e prende il suo posto (correnti convettive). Se non ci fossero queste correnti convettive, il nostro corpo non potrebbe cedere calore tramite la conduzione. Il movimento forzato dell’aria potenzia la dispersione del calore per conduzione-convezione.

Se ci troviamo nella condizione in cui l’aria è più calda del corpo, la conduzione associata alla convezione farebbe assumere ancor più calore all’organismo, questo perché i moti convettivi lavorerebbero al contrario e in questa situazione l’unico modo per disperdere il calore sarebbe la sudorazione.1

IRRAGGIAMENTO:

Figura4: irraggiamento del corpo umano, tramite visione ad infrarossi.

Emissioni di radiazioni termiche dalla superficie di un corpo, cioè di onde elettromagnetiche che si propagano attraverso lo spazio. Non prevede diretto contatto tra gli scambiatori. Non necessita di un mezzo per propagarsi. Gli atomi e le molecole eccitati emettono fotoni con frequenza proporzionale alla loro temperatura. Corpi molto freddi inviano microonde, corpi a temperatura ambientale (uomo) prevalentemente infrarossi e corpi molto cadi, luce visibile. Il corpo umano emette e assorbe energia raggiante. Abbiamo una trasmissione netta dagli oggetti a temperatura maggiore a quelli a temperatura minore. Gli esseri umani cedono per irraggiamento, in condizioni di riposo, circa il 60% della loro energia termica.

La pelle cede il calore e fa passare l’acqua dallo stato liquido (sudorazione) a gassoso (evaporazione). Questa cessione di calore avviene continuamente tramite:

  • Mucose delle vie aeree.
  • Pelle (non è completamente impermeabile all’acqua, abbiamo una continua evaporazione non controllata, indipendente dalle ghiandole sudoripare).

La sudorazione è un processo attivo che prevede la perdita di calore per evaporazione ed è regolata dal Sistema Nervoso Simpatico (SNS). Quando ci troviamo in situazioni di temperatura alta, la sudorazione diviene l’unico mezzo con cui il nostro corpo riesce a disperdere il calore in eccesso.1

SUDORAZIONE:

Figura5: secrezione del sudore, dalla porzione convoluta (profonda) verso la superficie cutanea (superficiale).

Il sudore (come la saliva) viene prodotto in 2 fasi principali:

  1. produzione di secrezione primaria (sudore primario).
  2. trasformazione della secrezione primaria (sudore secondario).

Il sudore primario migra e va a finire verso le superfici, durante questo passaggi il sudore viene trasformato e la sua composizione cambia.

Sudore primario: composizione simile al plasma, sodio=142 mM e cloro=104 mM. Abbiamo un’alta concentrazione di sodio, il quale per la maggior parte viene riassorbito durante il passaggio verso l’esterno dalla pompa sodio-potassio e da canali per il sodio (riesce a passare in modo passivo nella cellula).

Sudore secondario: composizione molto ricca di acqua con bassa concentrazione di sodio=5mM e cloro=5mM, i quali vengono per la maggior parte riassorbiti. La composizione del sudore secondario cambia anche in base all’attività che si sta svolgendo e soprattutto se il soggetto è acclimatato o meno.1

Acclimatazione tramite il meccanismo di sudorazione:

Figura 6: esempio di sudorazione successiva all’attività fisica.

Un ruolo importante lo svolge l’Aldosterone. Possiamo aumentare l’attività secretoria delle ghiandole sudoripare.

SOGGETTO NORMALE:

  • non riesce a perdere più di 1 litro/ora di sudore in ambiente caldo ed espelle circa 15-30 gr. di sodio al giorno.
  • Se resta esposto per 1-6 settimane all’ambiente caldo, diventa un soggetto acclimatato.

SOGGETTO ACCLIMATATO:

  • riesce a far uscire più acqua.
  • Miglior riassorbimento di sodio e cloro (ad opera dell’Aldosterone).
  • Riesce a sudare meglio, è come se avesse un radiatore migliore.
  • Riesce a perdere 2-3 litri/ora di sudore (migliore capacità secretoria) in ambiente caldo, ed espelle circa 3-5 gr. di sodio al giorno.

Aldosterone: ormone liposolubile, ha il recettore nel citoplasma, quando si lega migra nel nucleo. Il suo effetto è:

  • aumento delle pompe sodio-potassio.
  • aumento del riassorbimento di cloro.1

Bibliografia/Sitografia:

  • http://www.fitnesslabpt.com/?p=1758 (Figura1)
  • http://www.domotecnica.it/page/184 (Figura2).
  • http://www.thermoglance.com/it/riscaldamento-convezione (Figura3).
  • http://www.riscaldamentoinfrarossi.com/tag/disintossicanti/(Figura4).
  • http://www.my-personaltrainer.it/fisiologia/sudorazione.html (Figura5).
  • http://www.occhiosulweb.it/12407/immagini-incredibli-che-non-crederete-siano-reali-vol-1/# (Figura6).
1.
Physiology of sport (slide) – University of Urbino carlo Bo (LM-68 class).
2.
Korey Stringer I. How thermoregulation can give athletes an edge (mission athletecare). how-thermoregulation-can-give-athletes-an-edge-mission-athletecare. https://ksi.uconn.edu/2015/05/17/how-thermoregulation-can-give-athletes-an-edge-mission-athletecare/.
3.
Monzoni R. Termoregolazione. termoregolazione. http://www.espertiformatorisportivi.it/termoregolazione/.
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