Capítulo 87: Control y regulación de la temperatura corporal

Animales homeotermos y animales poiquilotermos

Los animales pueden ser clasificados como de sangre caliente (homeotermos) y de sangre fría (poiquilotermos). Los animales de sangre caliente (mamíferos y aves) mantienen una temperatura corporal central relativamente constante, a pesar de las fluctuaciones de la temperatura ambiental. En contraste, los animales de sangre fría (invertebrados, peces, anfibios y reptiles) tienen una temperatura corporal central que baja con el frío y aumenta con el calor. En cualquier caso, tanto los animales homeotermos como los poiquilotermos regulan su temperatura corporal. La diferencia en la regulación de la temperatura entre unos y otros estriba en que los primeros lo hacen en un estrecho margen de variación y los segundos en un amplio margen, que puede llegar hasta varios grados centígrados. Los mamíferos hibernantes son un caso especial en la regulación de la temperatura corporal y, por supuesto, en la ingestión de alimentos y líquidos, pero a fin de cuentas son animales homeotermos, con la capacidad de reducir de forma sustancial su temperatura corporal central y volver a elevarla espontáneamente hasta 37°C, al aumentar su tasa de metabolismo.

Conceptos de temperatura central y temperatura superficial (Tc y Ts)

El organismo se puede dividir, a efectos de entender estos conceptos, en una parte central o nuclear y una parte superficial o más en contacto con el medio externo ambiental. El centro o núcleo estaría constituido por la cabeza y las cavidades torácica y abdominal. En contraste, la piel, el tejido celular subcutáneo y el grueso de la masa muscular constituyen la superficie. Las temperaturas de una y otra parte del organismo así dividido serían las temperaturas central y superficial. La figura 87-1 muestra el efecto de la exposición del organismo humano en reposo a diferentes temperaturas ambientales. Note que el promedio de la temperatura de la piel (representativa de la temperatura superficial) aumenta con el incremento de la temperatura ambiental. En cambio, la temperatura central (representada por las temperaturas oral, rectal, esofágica, membrana del tímpano, hipotalámica o de la sangre al pasar por cualquiera de los órganos de la parte central o nuclear) permanece relativamente constante. Por tanto, la temperatura central es regulada y mantenida constante dentro de límites bastante estrechos.

Concepto de temperatura corporal (Tco)

La temperatura corporal es un concepto diferente del de temperatura central y superficial, pero extraído de estos mismos conceptos. La temperatura corporal es una suma de la temperatura central y la superficial, multiplicadas por ciertas constantes que, a su vez, dependen de las temperaturas ambientales. Así, en un ambiente considerado como de temperatura neutral (28 °C) los factores constantes serían 0.65 y 0.35 para las temperaturas central y superficial, respectivamente:

En un ambiente frío, cuando la parte del organismo correspondiente a la superficie aumenta, debido a que los vasos sanguíneos de la piel se constriñen, el factor de la temperatura superficial aumenta a 0.4 y el central se reduce a 0.6. De modo correspondiente, ante un ambiente de calor, los factores serían de 0.2 y 0.8 para las temperaturas superficial y central.

Temperaturas extremas

La figura 87-2 muestra el rango de temperaturas en el que habitualmente fluctúan las temperaturas centrales del organismo humano, lo cual incluye las temperaturas extremas que éste puede soportar antes de sufrir un choque térmico. Como es claro en la figura 87-2, durante el ejercicio físico y el trabajo intenso la temperatura central del organismo puede ascender hasta 39 o 40 °C. Por otra parte, la temperatura central desciende por lo regular de los 37 °C durante el sueño (figura 87-3) y, por supuesto, puede descender por debajo de 36 °C si el organismo se encuentra expuesto a un frío intenso. En reposo y en un ambiente cómodo durante el día, la temperatura central no varía más allá de 0.5 °C.

Producción de calor: tasa de metabolismo

En condiciones de reposo, el calor se produce de manera primordial en las partes anatómicas del organismo denominadas centrales o nucleares, a pesar de que sólo representan un tercio de la masa corporal total (cuadro 87-1). Tras su producción, el calor es distribuido por todos los tejidos corporales a través de la sangre circulante. Durante la actividad física, como el ejercicio en sus muy distintas variaciones, los tejidos responsables de la producción de calor cambian de manera radical. Así, y en esta última circunstancia, los músculos esqueléticos son los tejidos responsables de la producción de calor al aumentar su metabolismo, mismo que puede llegar hasta 10 a 15 veces su nivel basal. En el ejercicio físico intenso el metabolismo puede aumentar desde 90 kcal/hora en reposo (1 MET), hasta más de 900 kcal/hora.

Mecanismo de transferencia de calor en el organismo

Una vez producido el calor, es transferido y repartido a los distintos óganos y sistemas. Este proceso se realiza por los mecanismos de conducción, convección y de intercambio de calor por contracorriente.

Conducción

Es el flujo de calor por gradiente (de mayor a menor áreas de concentración de calor). El fundamento físico es el de la transferencia de energía calorífica entre moléculas.

Convección

Es la transferencia de calor a las distintas partes del organismo a través de la circulación sanguínea. Este mecanismo es, sin duda, el más importante. Los mecanismos convectivos minimizan las diferencias de temperatura entre las distintas partes del organismo. Los cambios en el flujo cutáneo son responsables de controlar la transferencia de calor entre la parte central o nuclear del organismo y la piel. La piel es un órgano complejo, cuyo flujo sanguíneo es controlado sobre todo por las necesidades termorreguladoras del organismo. En la piel, además de su rica red capilar y plexos venosos de gran capacidad, existen anastomosis arteriovenosas en las superficies palmares de manos y pies, así como en los dedos, orejas y nariz. Estas anastomosis tienen una gran importancia funcional, dado que a través de ellas se realiza una buena parte de la regulación de la temperatura. Su apertura o cierre, según las necesidades del organismo, conlleva ganancia o pérdida de calor.

El flujo sanguíneo cutáneo excede con mucho las necesidades nutricionales de la piel. Esto contrasta con el flujo sanguíneo a otros tejidos, como el músculo esquelético, el cerebro o el miocardio. El flujo sanguíneo de la piel puede llegar a multiplicarse por 100 al pasar de un ambiente frío a otro caliente.

Una piel caliente es un almacén de calor desde el cual la sangre puede redistribuirlo a otras partes del organismo. Esta redistribución es controlada por el sistema nervioso simpático a través del control de arteriolas y vénulas. Precisamente, y debido a que las venas cutáneas contienen la mayor parte de este volumen sanguíneo de reserva, la constricción venosa desempeña una función muy importante en esta función de almacén de la piel. En resumen, el flujo sanguíneo cutáneo representa un mecanismo muy efectivo para impedir o permitir la pérdida de calor del organismo.

Mecanismo de intercambio de calor por contracorriente

La temperatura sanguínea no se mantiene constante en todos los vasos sanguíneos (figura 87-4). Así, por ejemplo, en el caso de una persona que se encuentre en reposo en un ambiente de temperatura neutra y, por tanto, cómoda, la temperatura de la sangre en las arterias braquial y radial es de alrededor de 36.5 y 36 °C, respectivamente. Sin embargo, si a este individuo se le cambia a un ambiente frío, dichas temperaturas descienden a valores de 31 y 21 °C, respectivamente. Es extraordinario el hecho de que estos cambios vasculares vegetativos (vasoconstricción) ocurren sin que el individuo experimente malestar. Con el frío, las venas superficiales se constriñen y el retorno de sangre al corazón se realiza a través de venas profundas. Así, la sangre arterial se enfría a medida que fluye por el brazo hacia los dedos, debido a que cede calor a la sangre fría que fluye en dirección opuesta, hacia el corazón, por las venas profundas adyacentes. De esa manera, la sangre arterial que sale del ventrículo a una temperatura aproximada de 37 °C se enfría hasta llegar a unos 16 °C en el recorrido que va del corazón hasta la mano. En forma paralela, la sangre venosa de retorno se va calentando y al llegar al nivel del hombro lo hace a una temperatura de casi 38 °C, lo que indica la eficiencia de este mecanismo de intercambio de calor por contracorriente.

En un ambiente cálido la sangre es desviada hacia el plexo venoso superficial, de este modo se evita el mecanismo por contracorriente. Esto da lugar a que grandes cantidades de calor sean transferidas hacia el ambiente. Los cambios de flujo sanguíneo de la piel referidos al brazo, se producen de forma similar en la pierna.

Intercambio de calor con el ambiente

La transferencia de calor entre el organismo y el ambiente se realiza a través de la superficie de la piel por los mecanismos de radiación, conducción, convección y evaporación (figura 87-5). El intercambio de calor por los tres primeros mecanismos depende del gradiente térmico que exista entre la piel y el ambiente. Sin embargo, la pérdida de calor por evaporación depende sólo del gradiente de presión de vapor de agua que exista entre la piel y el medio. Cuando la producción de calor es igual a su pérdida, existe un estado denominado de balance térmico durante el cual la temperatura central del organismo se mantiene constante.

Radiación

Es la transferencia de calor por ondas electromagnéticas infrarojas entre la piel y los objetos que la rodean. Se puede ganar o perder calor por radiación, en función de si la piel se encuentra más fría o más caliente que los objetos del entorno.

Conducción

Es la transferencia de calor molécula a molécula, en sólidos, líquidos o gases; se trata de un mecanismo dependiente de la conductividad de la sustancia y de las diferencias de temperatura entre los puntos de contacto. En condiciones normales este mecanismo es poco significativo para el organismo, dado que raras veces áreas muy extensas de la piel se ponen en contacto directo con objetos del medio. Sin embargo, en condiciones especiales este mecanismo se convierte en uno de los más importantes en la pérdida de calor. Así ocurre, por ejemplo, con una persona que permanece inmóvil dentro de una piscina. En este caso, se pierde gran cantidad de calor por transferencia desde la piel a las moléculas frías del agua; es evidente que habría ganancia de calor si el agua se encontrara a una temperatura superior a la de la piel, por tanto, mediante este mecanismo, como ocurre con la radiación, es factible ganar o perder calor.

Convección

Es un concepto limitado a los fluidos (líquidos o gases). Cuando moléculas más calientes entran en contacto con otras más frías, las primeras transfieren calor a las segundas por conducción y éstas se alejan. Este mecanismo, al igual que los anteriores, tiene la facultad de hacer ganar o perder calor al organismo.

Evaporación

Este proceso se basa en el hecho de que la transformación de cualquier líquido en vapor, sin cambiar su temperatura, requiere calor. Para que se evapore 1 g de sudor de la superficie de la piel se requieren aproximadamente 0.58 kcal, las cuales se obtienen de la piel. De este modo, la evaporación del sudor es un mecanismo por medio del cual se enfría la piel y en consecuencia, el organismo. Sin duda, en condiciones normales ésta es la principal vía de pérdida de calor. En contraste con los mecanismos de intercambio de calor mencionados antes, la evaporación sólo puede provocar pérdida de calor.

Balance térmico

El hecho de que la temperatura corporal central se mantenga relativamente constante, indica la existencia de un balance entre la ganancia y la pérdida de calor. Cuando tal equilibrio existe, no hay cambio en la temperatura media del organismo ni en la cantidad de calor almacenado. Este concepto se representa en la figura 87-5 en forma de balanza. El organismo produce una determinada cantidad de calor en el proceso catabólico de los principios inmediatos y pierde, del mismo modo, una determinada cantidad de calor por los mecanismos ya descritos, sobre todo los de radiación, convección y evaporación.

Es claro que ciertos factores, como enfermedades, consumo de alimentos, tiritonas y el ejercicio físico aumentan la producción de calor y tienden a elevar el balance térmico, con lo que se eleva la temperatura central del organismo. Por el contrario, una pérdida de calor se produce suprimiendo ropas, incrementando la superficie del organismo expuesta al ambiente, aumentando el flujo sanguíneo a través de los plexos superficiales venosos y por la sudación.

Los factores externos que determinan la pérdida de calor son la temperatura y la humedad del aire, la velocidad de las corrientes de aire, y la temperatura de los objetos que están alrededor del organismo. A una temperatura ambiental de 35 °C, los mecanismos de pérdida de calor descritos prácticamente se vuelven ineficientes y toda posibilidad de pérdida de calor por el organismo se produce por la evaporación del sudor, que en este caso adquiere una importancia vital. Es interesante saber que para elevar 1 L de agua desde 0 hasta 100 °C se requieren 100 kcal, pero para evaporar esta misma cantidad de agua se requiere un gasto seis veces mayor. La tasa de evaporación de agua es inversamente proporcional a la humedad relativa del aire, entendiendo esta última como la proporción entre la cantidad real de humedad del aire y la cantidad mayor que podría contener dicho aire a una determinada temperatura. Es decir, cuando el aire está saturado de humedad a una determinada temperatura se dice que la humedad relativa (HR) es de 100%. En ese ambiente cesa toda evaporación. Sin embargo, si en esas condiciones de temperatura y HR se aumenta la temperatura ambiente, la humedad relativa desciende. Suponga una situación en la que la temperatura del aire está a −6 °C y una HR de 50%. En esas condiciones, si la temperatura de este aire asciende hasta 24 °C, la HR se reduce a 10%.

La HR, además de influir sobre la cantidad y rapidez de la evaporación del agua de la piel, también influye en el calor que ésta pierde a través del mecanismo de conducción. Así, a mayor humedad en el aire, mayor conductividad del calor. Otro factor importante, ya mencionado, es la velocidad del aire, aspecto que debe ser especialmente tomado en cuenta en personas que no están protegidas por ropas adecuadas. Así, por ejemplo, en una situación en la que la temperatura ambiente sea de −18 °C, si la velocidad del aire es de 16 km/h, un individuo expuesto a estas condiciones en realidad soportaría una temperatura real equivalente a −30 °C. Si un individuo está en balance térmico, la ganancia es igual a la pérdida de calor:

en donde:

Es interesante el hecho de que existen diferencias significativas en cuanto al balance térmico entre el hombre y la mujer. En general, para determinadas condiciones, la mujer tiene ciertas ventajas fisiológicas sobre el hombre respecto a la capacidad de regular la temperatura corporal. Por ejemplo, en un rango de temperaturas ambientales de 27 a 32 °C, la mujer puede mantener un balance térmico con tan sólo modificar el flujo sanguíneo a la piel, mientras que en las mismas condiciones el hombre empieza a tiritar por debajo de 28 °C y a sudar por encima de 31 °C. Además, en reposo y en un ambiente cálido, la mujer tiene la capacidad de disminuir su tasa de metabolismo basal; es decir, produce menos calor con lo cual, lógicamente, tiene menos calor que disipar.

En un ambiente frío, entre 22 y 28 °C, la mujer pierde menos calor por conductividad. Esta capacidad es atribuida a la capa más gruesa del tejido graso subcutáneo que posee y quizá también a su mayor capacidad para reducir con eficiencia el flujo sanguíneo a la piel. Estos factores hacen que, en un ambiente frío, la mujer tenga la piel más fría que el hombre y, por tanto, temperaturas corporales menores. Esto último podría explicar por qué a una temperatura dada la mujer siente más frío que el hombre. En un ambiente cálido, entre 30 y 36 °C, la capacidad de pérdida de calor aumenta con mayor rapidez en la mujer que en el hombre, un indicativo de su mayor control del flujo sanguíneo periférico. En contraste, sin embargo, el comienzo de la sudación (pérdida de calor por evaporación) es más tardío y progresa con más lentitud en la mujer que en el hombre.

Cambios en el contenido de calor del organismo

En situaciones en que no existe balance térmico, por ejemplo, cuando la temperatura corporal asciende o desciende, el organismo gana o pierde calor almacenado. Los cambios en el contenido o almacén de calor del organismo se pueden calcular con la fórmula siguiente:

en donde:

S = calor almacenado del organismo

0.83 = constante referida al calor específico de los tejidos corporales expresado en kcal/kg/°C

W = peso corporal en kg

T1 y T2 = temperaturas al comienzo y final de un periodo determinado

Considere un ejemplo sencillo de lo anterior: imagine a un hombre con un peso de 70 kg, en situación de reposo, en una habitación a una temperatura ambiente de 35 °C (la misma a la que se encuentra su propia piel) y una humedad relativa de 100%. Suponga que su tasa de metabolismo basal es de 90 kcal/h, ¿cuál sería su temperatura después de tres horas? Utilizando la fórmula antes expuesta, cabría calcular la cantidad de calor necesario para aumentar la temperatura de su cuerpo en 1 °C:

Por otra parte, después de tres horas el organismo de este individuo producirá:

Dado que la temperatura de la piel es igual a la del ambiente y la HR del aire es de 100%, no se puede perder calor por ninguno de los mecanismos ya conocidos. Por ello, en tres horas la temperatura corporal de este individuo ascendería a más de 41 °C:

Como es obvio, una elevación de la temperatura corporal a estos niveles puede ser fatal al producir un choque térmico. Aunque este ejemplo es hipotético, existen múltiples circunstancias de la vida real en las que ocurren situaciones muy parecidas. Tales casos se dan, por ejemplo, en la minería, en los altos hornos, en la práctica del rugby (u otros deportes de ese tipo) o cuando algunas personas intentan perder peso realizando ejercicios en saunas. El médico en la práctica conoce la incidencia de casos que cada año ocurren por estas circunstancias.

Como ya se consideró, la temperatura central en un organismo adulto normal se mantiene constante alrededor de 37 °C. El mantenimiento de esta constancia con variaciones tan pequeñas como las que ya se han comentado a lo largo de este capítulo habla de la precisión con que los mecanismos de pérdida y ganancia de calor controlan esta temperatura. Esta regulación se logra a través de mecanismos tanto fisiológicos automáticos como conductuales voluntarios.

En esencia, el sistema consiste en una serie de receptores para la temperatura, localizados tanto en la superficie del organismo (la piel) como en el propio sistema nervioso central (médula espinal, hipotálamo y quizá otras áreas del organismo) y en un centro integrador localizado en el hipotálamo, cuya misión es recibir e integrar la información de un punto de referencia codificado en el propio sistema nervioso central (que son 37 °C). El resultado de esta operación genera las respuestas termorreguladoras apropiadas para ajustar o mantener constante (37 °C) la temperatura central del organismo.

La figura 87-6 presenta un diagrama que muestra estos mecanismos termorreguladores. Como es evidente en dicho esquema, la diferencia entre la información que procede de los receptores y que llega al centro integrador hipotalámico y el punto de referencia se conoce como coeficiente de variación. A mayor diferencia entre la información aferente y el punto de referencia, mayor coeficiente de variación y, por tanto, mayor respuesta eferente.

Componentes neurales

Termorreceptores

En el tejido celular subcutáneo existen receptores para el calor y el frío. Estos receptores tienen ciertas características, de las cuales la más destacable es que exhiben un fenómeno de adaptación muy rápido (véase el capítulo 5). También existen receptores para la temperatura en el propio sistema nervioso y, de manera más concreta, en el área preóptica del hipotálamo anterior. En esta zona, numerosos estudios han mostrado que existen receptores para la temperatura. Así, calentando o enfriando esta área, por medio de sondas intracerebrales se produce una respuesta termorreguladora independiente de las variaciones de temperatura del ambiente o de otras partes del organismo.

La médula espinal también contiene receptores para la temperatura. Sin embargo, no parecen muy importantes a la hora de regular la temperatura global del organismo, dado que el aislamiento quirúrgico de la médula espinal sólo produce ligeros trastornos vasomotores y de sudación por debajo del nivel de la sección.

Integración central

El hipotálamo parece ser una estructura central imprescindible para el control y regulación de la temperatura del organismo. La destrucción del hipotálamo convierte a un animal homeotermo en poiquilotermo, es decir, incapaz de regular su propia temperatura y, por tanto, con variaciones de ésta en función de las temperaturas del ambiente. Tanto el hipotálamo anterior como el hipotálamo posterior parecen participar en este proceso de regulación. Durante cierto tiempo se aceptó la teoría de que mientras el hipotálamo anterior controlaba, en esencia, los mecanismos responsables del control de la pérdida de calor, el hipotálamo posterior controlaba los mecanismos de conservación de la temperatura como defensa contra la exposición al frío. Esta teoría de doble centro o dualista hoy ha sido desechada por ser demasiado simplista. En la actualidad existen muchas teorías sobre el tipo de circuitos hipotalámicos implicados y también de sus posibles neurotransmisores. Pero la relación funcional detallada entre las distintas partes del hipotálamo y entre esta última estructura y otras estructuras del cerebro respecto al control central de la temperatura permanecen todavía a un nivel hipotético.

Conductas asociadas con el control de la temperatura

La pérdida, ganancia y conservación de calor se alcanzan mediante la búsqueda de ambientes, posturas y ropas apropiadas. Esto es evidente en el humano: al modificar su postura, por ejemplo, un individuo es capaz de cambiar su área corporal de radiación en un 50%. Por otra parte, el único modo de sobrevivir para las personas bajo una exposición al frío extremo es mediante ropas que le abriguen de manera adecuada.

La ingestión de agua y alimentos, aun cuando se asocian de forma primaria con el balance energético, también son factores que deben considerarse respuestas conductuales a los cambios en la temperatura ambiental. Así, la ingestión de alimentos aumenta durante la exposición prolongada al frío y por lo común desciende con el calor.

Respuestas fisiológicas al frío

El frío es una sensación que se produce por la pérdida de calor. Por tanto, no puede ser medido como tal. Cuando una persona se expone a un ambiente frío, la piel pierde calor y se enfría, lo cual conlleva el estímulo de los receptores cutáneos para el frío lo que, a su vez, provoca una vasoconstricción superficial, piloerección (la así llamada “carne de gallina”) y a la larga el fenómeno de la tiritona. Debido a la vasoconstricción de las venas superficiales, la sangre retorna desde las extremidades al corazón vía las venas profundas. Cuando el clima es muy frío, la vasoconstricción es tan eficaz que el aislamiento del organismo puede aumentar hasta seis veces. Esto casi equivale a ponerse un traje de verano sobre la piel desnuda. El descenso de la temperatura de la piel al enfriarse reduce, a su vez, la diferencia entre la temperatura de la piel y la del ambiente. Ello conlleva el descenso de pérdida de calor por los mecanismos de radiación y convección. Es interesante resaltar que el aislamiento de la cabeza no se altera con los cambios de la temperatura ambiental, debido a que el flujo sanguíneo cerebral se mantiene constante. A −4 °C la cantidad de calor que se pierde por la cabeza es de alrededor de la mitad del producido por el organismo en condiciones de reposo. Por último, debe tenerse en cuenta que el aislamiento máximo del organismo se relaciona en forma directa con la cantidad de grasa corporal.

Cabe mencionar el hecho de que aparte de la reducción de la pérdida de calor por el fenómeno de la vasoconstricción, los temblores (tiritar) producidos por el frío pueden aumentar hasta en 3 o 4 veces la producción de calor y, en consecuencia, elevar la temperatura corporal central en más de 0.5 °C. Esta tiritona es una contracción involuntaria de los músculos esqueléticos que consiste en contracciones alternantes de grupos musculares antagonistas de modo que, como quizá la propia experiencia le habrá demostrado alguna vez, no se producen movimientos corporales bruscos. Es tal la eficiencia de las contracciones que casi toda la energía química liberada en el proceso contráctil se convierte en calor.

La temperatura a la que debe encontrarse la piel para que se inicie el proceso involuntario de tiritar de frío disminuye con la aclimatación al ambiente. Es decir, a mayor aclimatación es menor la temperatura de la piel que debe tener el individuo para iniciar la tiritona. Por otra parte, las personas obesas comienzan a tiritar a menores temperaturas de la piel que las personas delgadas y también mantienen menores flujos cutáneos sanguíneos a una determinada temperatura.

Aclimatación al frío

La aclimatación al frío por lo regular se asocia con un aumento de la tasa de metabolismo, no acompañada de tiritona. De manera experimental, cuando se mantiene a un grupo de ratas a una temperatura ambiente de 5 °C durante cierto tiempo, se aclimatan al frío mediante aumentar su tasa de metabolismo entre 50 y 100%; aunado a ello, la tiritona parece tener su origen en el músculo, pero no por contracción muscular, ya que este aumento de producción de calor ocurre incluso cuando los músculos se paralizan con curare. Hoy es bastante cuestionable contestar con acierto a la pregunta de si el humano puede o no aclimatarse al frío debido, sobre todo, al hecho de que no expone su cuerpo al frío el tiempo suficiente para que se produzcan los posibles ajustes fisiológicos. Incluso los esquimales mantienen una temperatura de la piel similar a la de la persona occidental debido a que protegen sus cuerpos con pieles adecuadas.

Respuestas fisiológicas al calor

La exposición del organismo al calor calienta la piel, lo cual conlleva un aumento del flujo sanguíneo cutáneo. En estas circunstancias, y como ya se ha considerado, el retorno venoso desde las extremidades al corazón se realiza a través de las venas superficiales, y esto produce pérdida de calor por los mecanismos de radiación y convección siempre y cuando, por supuesto, la piel esté más caliente que el ambiente. Si el gradiente térmico es lo bastante grande, se inicia la sudación, lo que conlleva el enfriamiento de la piel vía la evaporación del agua. Si la temperatura del ambiente es suficientemente alta y supera a la que alcanza la de la piel, el organismo gana calor por radiación y convección, entonces la evaporación del sudor se convierte en la única vía de pérdida de calor.

Aclimatación al calor

Cuando una persona que no está acostumbrada al calor ni entrenada físicamente hace por primera vez un ejercicio físico intenso en un ambiente caluroso, al poco tiempo experimenta elevaciones marcadas de la temperatura central y superficial, y su frecuencia cardíaca alcanza valores máximos. Esto se acompaña de mareos, náuseas e incluso puede llevar al colapso. Sin embargo, si a esta misma persona se la somete a las mismas condiciones todos los días, pero durante mucho menos tiempo, y durante unos 8 a 10 días, desciende el umbral de la temperatura de la piel al que se inicia la sudación, con lo cual este individuo no sólo inicia la sudación y la vasodilatación cutánea a menores temperaturas centrales y superficiales de su organismo, sino que además suda con más intensidad y, por tanto, pierde calor con más rapidez. Transcurridos estos 10 días de aclimatación, las elevaciones de la temperatura central del organismo son muy similares a las que se alcanzarían realizando el mismo tipo de ejercicio en un ambiente relativamente frío. Esta llamativa mejora de las respuestas del organismo es conocida como aclimatación al calor.

Ejercicio físico

Durante el ejercicio físico la temperatura central del organismo va subiendo hasta alcanzar un nuevo nivel proporcional al metabolismo e independiente en un amplio rango térmico de la temperatura ambiental. La elevación de la temperatura central debe considerarse pasiva, debida al exceso de calor producido por la contracción muscular y no a un cambio del punto de referencia. Cuando el ejercicio progresa, la temperatura central alcanza un nuevo punto estable en un nivel más elevado (p. ej., 39 °C), debido a que se ha llegado a un equilibrio entre el exceso de calor producido y su pérdida.

La vía más importante de pérdida de calor por el organismo durante el ejercicio físico es la evaporación del sudor de la superficie cutánea. Las situaciones que limitan este proceso, como la humedad relativa del aire, reducen la tolerancia térmica del individuo y aumentan la susceptibilidad al choque térmico.

Algunas personas nacen sin glándulas sudoríparas y, sin embargo, eso no les impide realizar deportes de cierta intensidad, para lo cual precisan humedecer su piel con agua durante la realización del ejercicio. Este hecho pone de relieve que no hay diferencias en cuanto al agua que se evapora de la piel, sea que proceda de las glándulas sudoríparas o de una fuente externa, y que el proceso de evaporación de agua y no el de sudación propiamente, es lo que enfría el cuerpo. Es también importante saber que aquellas personas que sudan de manera profusa no necesariamente regulan su temperatura central de un modo más eficaz, ya que el sudor que gotea desde la superficie de la piel, además de que no disipa el calor, representa además un grave desperdicio de las limitadas reservas de líquidos de un organismo que realiza un ejercicio físico intenso.

Por último, es importante saber que el equilibrio térmico durante el ejercicio físico en un ambiente caluroso se puede alcanzar en tanto que la cantidad de calor producido en forma metabólica y el calor ganado del ambiente no excedan la capacidad de pérdida de calor del organismo, lo que por supuesto incluye conocer la humedad relativa del aire. En condiciones muy altas de HR del aire, el balance térmico quizá no sea alcanzado y la temperatura central tal vez continúe elevándose hasta producir choque térmico.

Fiebre e hipertermia

Son dos conceptos diferentes que deben distinguirse con claridad. La fiebre es un aumento de la temperatura central producido por la elevación del punto de referencia (véase más adelante). La hipertermia, por otro lado, es el aumento de la temperatura central, sin que cambie el punto de referencia. El ejercicio físico, como el recién analizado, es un buen ejemplo de esto último.

Fiebre

La fiebre se atribuye a un cambio en el punto de referencia para la temperatura en el hipotálamo. Este punto de referencia, que se mantiene constante en un individuo normal, durante el ataque febril se eleva, por ejemplo, de 37 a 39 °C (figura 87-7). Cuando se alcanza este nuevo punto de referencia, el sistema empieza a funcionar como antes, es decir, se crea un nuevo balance entre la producción y la pérdida de calor por el organismo, pero esta vez alrededor de ese nuevo punto de referencia. El mecanismo utilizado por el organismo para elevar la temperatura corporal en caso de fiebre depende en gran medida de la temperatura ambiental. Así, en un ambiente neutro (ni frío ni calor excesivos) se produce una intensa vasoconstricción y aumenta la tasa de metabolismo basal. En un ambiente caluroso el aumento de la temperatura puede ocurrir con tan sólo dejar de sudar.

En la actualidad se piensa que la fiebre está mediada por pirógenos endógenos y no por pirógenos exógenos. Los primeros son polipéptidos que reciben el nombre genérico de “citoquinas” que son producidos por varios tipos de células en el organismo. En lo que se refiere a las citoquinas que participan en el proceso febril, parecen ser primariamente las producidas por los fagocitos mononucleares activados por pirógenos exógenos. Entre estas citoquinas se encuentran las interleuquinas (1α, β; 6, 8 y 11), los interferones (α2 y γ) y otras como la proteína-1 inflamatoria de macrófago, el factor neurotrófico ciliar y otros.

Pero, ¿cómo pueden las citoquinas circulantes acceder a neuronas específicas en el sistema nervioso central responsables de desencadenar los mecanismos de la fiebre cuando parece que no cruzan la barrera hematoencefálica? Han sido sugeridas tres posibilidades: la primera es que pudieran cruzar la barrera hematoencefálica utilizando mecanismos de transporte activo; la segunda, que entren en el cerebro a través de los órganos circunventriculares, donde la barrera es más permisiva y la tercera, que las citoquinas activen receptores del sistema nervioso periférico y que éste transmita la información al cerebro.

Recientemente esta última hipótesis nerviosa ha cobrado bastante aceptación; este planteamiento sugiere que la fiebre pudiera iniciarse tras la liberación de citoquinas producidas por los macrófagos hepáticos que, a su vez, activen los aferentes vagales subdiafragmáticos. A través del nervio vago la información específica alcanza el cerebro. La figura 87-8 esquematiza el proceso donde, tras activación vagal de las neuronas del núcleo del tracto solitario, éstas activan neuronas localizadas en los núcleos noradrenérgicos A1/A2. Fibras nerviosas noradrenérgicas procedentes de estas últimas neuronas (fascículo noradrenérgico ventral) activarían neuronas tanto en el área preóptica-hipotálamo anterior como en estructuras circunventriculares (órgano vasculoso de la lámina terminal) las que, a su vez, inducirían la producción de prostaglandinas (PGE₂) que serían las responsables directas de desencadenar los mecanismos causantes de la elevación de la temperatura.

Calambres por calor

En esta situación, la temperatura corporal no se encuentra necesariamente elevada. El trastorno principal consiste en un intenso dolor y quizá en contracciones espasmódicas musculares, en especial de los músculos que se han utilizado en el ejercicio o trabajo intenso. Si los calambres son intensos, el tratamiento consiste en la administración intravenosa de solución salina y descanso durante 24-48 horas. Los calambres por calor pueden prevenirse bebiendo una solución de cloruro sódico durante la exposición al calor. Son más frecuentes en personas no aclimatadas y en otras que durante el trabajo físico intenso o el ejercicio reemplazan sólo con agua las pérdidas por sudor.

Agotamiento por calor, síncope por calor y golpe de calor o choque térmico

Son una sucesión sintomatológica en el proceso de esta verdadera enfermedad producida por el calor. Por ello, es un error definir el agotamiento por calor y diferenciarlo de forma rígida del concepto de golpe de calor, ya que un error en el diagnóstico puede llevar a consecuencias fatales para el enfermo.

Los signos y síntomas del agotamiento por calor incluyen por lo general cefaleas, náuseas, vómitos, zumbidos, escalofríos y diarreas. En casos graves, las concentraciones séricas de creatina fosfocinasa, transaminasa glutamicopirúvica y deshidrogenasa láctica pueden elevarse y el paciente estar inconsciente con una temperatura rectal superior a 40°C.

El síncope por calor es una pérdida transitoria de la conciencia. El excesivo calor, en personas no aclimatadas y que realizan un ejercicio extenuante y desacostumbrado, puede producir la desviación de grandes volúmenes de sangre a los vasos cutáneos dilatados. Ello produce una disminución del retorno venoso y del volumen-minuto, lo que hace descender la presión arterial que, a su vez, provoca isquemia cerebral y pérdida de conocimiento.

El golpe de calor o choque térmico es una urgencia médica, caracterizada por una temperatura rectal de 41 a 43°C. No se asocia necesariamente con una cesación de la sudación. La frecuencia cardíaca es muy superior a la normal y el paciente está por lo general inconsciente, con reflejos muy disminuidos o casi abolidos. El paciente puede entrar en delirium o tener convulsiones. En estas circunstancias, se debe hacer descender de modo urgente la temperatura central, para evitar una lesión cerebral irreparable.

Otros procesos: hipertermia maligna, síndrome neuroléptico maligno y síndrome hipertérmico asociado con la serotonina

La hipertermia maligna es un síndrome raro, producido como consecuencia de una anestesia general del paciente. Este síndrome se produce por lo común con anestésicos como el halotano. Afecta aproximadamente a uno de cada 15 000 niños y a 40 000 adultos. Su diagnóstico, por lo general en el quirófano, se realiza por la aparición de una tríada sistomática: rigidez muscular esquelética, acidosis metabólica y una temperatura corporal elevada. Tiene como base una miopatía genética. La rigidez muscular se cree que es el resultado de un aumento del ion calcio liberado desde el retículo sarcoplásmico. Si no hay una interrupción inmediata del anestésico y se instaura un tratamiento adecuado la muerte acontece con rapidez.

El síndrome neuroléptico maligno presenta un cuadro clínico muy similar al anterior, pero causado por la inyección de neurolépticos. Se piensa que está producido por el bloqueo agudo de receptores dopaminérgicos en el sistema nervioso central, en particular los del sistema nigroestriatal e hipotalámico. En cualquier caso, en este síndrome, como en el antes descrito, se presupone la existencia de un defecto genético en el metabolismo del músculo esquelético que se activa por mecanismos dopaminérgicos centrales.

Recientemente ha sido descrito un nuevo síndrome hipertérmico producido por la ingestión de drogas de diseño como la metilendioximetanfetamina (MDMA) o “éxtasis” en personas jóvenes: el síndrome hipertérmico asociado con la serotonina. Aun cuando los efectos de la MDMA en el sistema nervioso central parecen mediados por la liberación tanto de serotonina como de dopamina, los efectos que inducen la hipertermia y una marcada hiperactividad motora parecen ser provocados en forma selectiva por la serotonina. Sin duda, estos efectos son inhibidos de manera selectiva por la administración de fármacos que bloquean la liberación de serotonina o los receptores serotoninérgicos postsinápticos centrales.