Πειραµατική Εργοφυσιολογία Θερμορύθμιση Βασίλης Πασχάλης Επίκουρος καθηγητής ΤΕΦΑΑ - ΕΚΠΑ
Θερμική ισορροπία Δυναμική ισορροπία μεταξύ παραγόντων που προσδίδουν και αφαιρούν θερμότητα: Βασικός μεταβολισμός, μυϊκή συστολή, τροφική θερμογένεση, θέση σώματος, περιβάλλον. Ακτινοβολία, αγωγή, μεταφορά, εξάτμιση.
Μέτρηση θερμοκρασίας σώματος Υψηλότερη η εν τω βάθη θερμοκρασία του σώματος από αυτή της επιφάνειας. Χρησιμοποιείται ο μέσος όρος της θερμοκρασίας του δέρματος και των εσωτερικών θερμοκρασιών. Εσωτερικές θερμοκρασίες: στο ορθό, στο τύμπανο του αυτιού και στον οισοφάγο.
Ρύθμιση της θερμοκρασίας Το κεντρικό ρυθμιστικό υποθαλαμικό κέντρο παίζει το σημαντικότερο ρόλο στη διατήρηση της θερμικής ισορροπίας. Τα κύτταρα της πρόσθιας περιοχής του υποθαλάμου είναι ικανά να ανιχνεύουν μεταβολές στη θερμοκρασία του αίματος. Αντίθετα με τη σπουδαία συμμετοχή των περιφερικών υποδοχέων στην ανίχνευση του ψύχους, η θερμότητα του σώματος παρακολουθείται από τη θερμοκρασία του αίματος που διέρχεται από τον υποθάλαμο. Θερμοκρασία σώματος 37 ± 1 ο C.
Θερμοκρασία σώματος ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ( ο C) <27 Θάνατος 28 Κώμα 30 Θερμορύθμισης 33 Απώλεια συνείδησης 37 Φυσιολογική 42 Δυσλειτουργία ΚΝΣ 44 Θάνατος
Ψυχρό περιβάλλον Μείωση απώλειας θερμότητας: Συστολή των αγγείων του δέρματος, περιορισμός της εκτεθειμένης στο ψύχος επιφάνειας. Αύξηση της παραγωγής θερμότητας: Ρίγος και αυξημένη εκούσια δραστηριότητα, αύξηση της έκκρισης θυροξίνης και επινεφρίνης
Ψυχρό περιβάλλον Αγγειακές προσαρμογές: Συστολή των περιφερικών αιμοφόρων αγγείων και το αίμα μεταφέρεται προς τον θερμότερο πυρήνα 1. Μείωση της θερμοκρασίας του δέρματος 2. Αξιοποίηση των μονωτικών ικανοτήτων του δέρματος
Ψυχρό περιβάλλον Μυϊκή δραστηριότητα: Μεταβολική θερμότητα μέσω του ρίγους. Φυσική δραστηριότητα που μπορεί να συντηρήσει τη θερμοκρασία του πυρήνα σταθερή μέχρι τους -30 ο C.
Ψυχρό περιβάλλον Κατά την έκθεση στο ψύχος, η αύξηση της βασικής παραγωγής θερμότητας οφείλεται εν μέρει στη δράση των δύο ορμονών του μυελού των επινεφριδίων, της επινεφρίνης και της νορεπινεφρίνης. Το παρατεταμένο stress ψύχους διεγείρει την απελευθέρωση της θυροειδικής ορμόνης θυροξίνης η οποία οδηγεί σε μακράς διαρκείας ανύψωση του επιπέδου του βασικού μεταβολισμού.
Ψυχρό περιβάλλον - Ρουχισμός Η μόνωση στο ψύχος παρέχεται χάρη στην παγίδευση και θέρμανση του αέρα από τις ίνες του ρούχου. Όσο πιο παχιά είναι η ζώνη του παγιδευμένου αέρα που εφάπτεται στο δέρμα, τόσο αποτελεσματικότερη είναι η μόνωση. Για το λόγο αυτό, τα πολλά ελαφριά ρούχα παρέχουν σημαντικά μεγαλύτερη μόνωση από ένα μόνο παχύ στρώμα χειμερινού ρούχου Το στρώμα του ρουχισμού που εφάπτεται στο δέρμα πρέπει να επιτρέπει τη μεταφορά της υγρασίας από την επιφάνεια του σώματος στο επόμενο στρώμα για επακόλουθη εξάτμιση Ρούχα που διαβραχούν είτε από εξωτερική υγρασία είτε από συμπύκνωση του ιδρώτα, χάνουν το 90% των μονωτικών τους ιδιοτήτων
Άσκηση στο κρύο Ειδική περιβαλλοντική θερμοκρασία Επίπεδο ενεργειακού μεταβολισμού Αντίσταση που προβάλει το λίπος του σώματος στη μεταγωγή της θερμότητας
Θερμό περιβάλλον Αύξηση απώλειας θερμότητας Το κυκλοφορικό σύστημα χρησιμεύει ως μεταφορικό μέσο για τη διατήρηση της θερμικής ισορροπίας, αύξηση της καρδιακής συχνότητας και της καρδιακής παροχής με ταυτόχρονη διαστολή των επιπολής αρτηριδίων και φλεβιδίων (κοκκίνισμα). Σε εξαιρετικές περιπτώσεις θερμικού stress 15 25% της καρδιακής παροχής διέρχεται από το δέρμα για να εξυπηρετηθεί η λειτουργία της εφίδρωσης
Επιπλοκές σε θερμό περιβάλλον Η επαρκής αιματική ροή στο υποδόριο αγγειακό σύστημα, επιτυγχάνεται με συστολή του σπλαχνικού και νεφρικού αγγειακού δικτύου. Μια τέτοια σημαντική και συχνά παρατεταμένη μείωση της αιματικής ροής σε αυτούς τους ιστούς δικαιολογεί ίσως το μεγάλο αριθμό ηπατικών και νεφρικών επιπλοκών που παρατηρούνται σε εξαιρετικό θερμικό stress.
Επιπλοκές σε θερμό περιβάλλον Αρτηριακή πίεση Εκτός από τη διοχέτευση του αίματος σε περιοχές με μεγάλες ανάγκες, η αγγειοσυστολή στα σπλάχνα εξυπηρετεί και την αύξηση της ολικής αγγειακής αντίστασης. Με τον τρόπο αυτό, διατηρείται η αρτηριακή πίεση σε κανονικά επίπεδα κατά τη εκτέλεση έργου στη ζέστη. Κατά τη διάρκεια έντονης άσκησης στη ζέστη ( αφυδάτωση), διοχετεύεται σχετικά λιγότερο αίμα στην περιφέρεια για αποβολή θερμότητας. Αυτό πιθανώς αντικατοπτρίζει την προσπάθεια του σώματος να διατηρήσει την καρδιακή παροχή ενόψει της επερχόμενης μείωσης στο όγκο του πλάσματος λόγω της εφίδρωσης. Φαίνεται λοιπόν ότι, σε έντονη άσκηση, η ρύθμιση της κυκλοφορίας και η αιμάτωση των μυών έχουν προτεραιότητα έναντι της θερμορύθμισης ενώ οι μύες είναι οι νικητές στον ανταγωνισμό για αίμα.
Θερμό περιβάλλον Μείωση της παραγωγής θερμότητας Μειωμένος μυϊκός τόνος Μειωμένη εκούσια δραστηριότητα Μείωση της έκκρισης επινεφρίνης και νορεπινεφρίνης καθώς και θυροξίνης
Θερμό περιβάλλον Ακτινοβολία: Καθαρή ανταλλαγή θερμικής ενέργειας, διαμέσου του αέρα, προς τα στερεά ψυχρότερα αντικείμενα του περιβάλλοντος
Θερμό περιβάλλον Αγωγή: Απώλεια θερμότητας με αγωγή που περιλαμβάνει τη θέρμανση των μορίων του αέρα και των ψυχρότερων επιφανειών που βρίσκονται σε επαφή με το δέρμα
Θερμό περιβάλλον Μεταφορά: Απώλεια θερμότητας με την κίνηση του αέρα ή του νερού απομακρύνοντάς την από την επιφάνεια του σώματος
Θερμό περιβάλλον Εξάτμιση: Ιδρώτας (2-4 x 10 9 ιδρωτοποιοί αδένες) Άδηλος διαπνοή Υγρό βλεννογόνου των αναπνευστικών οδών
Μηχανισμοί αποβολής θερμότητας Ηρεμία (%) Άσκηση (%) Αγωγή και μεταφορά 20 15 Ακτινοβολία 60 5 Εξάτμιση 40 80
Θερμό περιβάλλον Όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι μεγαλύτερη από αυτή του σώματος τότε το τελευταίο προσλαμβάνει θερμότητα αντί να αποβάλει. Στις περιπτώσεις αυτές ο μόνος τρόπος για να μειωθεί η θερμοκρασία είναι η εξάτμιση του ιδρώτα. Εκτεθειμένη στο περιβάλλον επιφάνεια Θερμοκρασία και υγρασία Ρεύμα αέρα γύρω από το σώμα
Θερμό περιβάλλον - Υγρασία Όταν η τάση ατμών στην ατμόσφαιρα πλησιάζει αυτή του υγρού δέρματος τότε η εξάτμιση μειώνεται σημαντικά Σημαντική μείωση της εξάτμισης με υγρασία Εφίδρωση με άσκοπη απώλεια νερού από τον ιδρώτα που κυλάει στο δέρμα και τελικά πέφτει Ψύξη με την εξάτμιση αναστέλλεται όταν σκουπίζουμε τον ιδρώτα Ο ιδρώτας δεν ψύχει το σώμα, η εξάτμιση είναι αυτή που οδηγεί στην ψύξη Κλίματα θερμά και ξηρά (έρημος) είναι ευνοϊκότερα από ψυχρότερα αλλά περισσότερο υγρά (τροπικά)
Θερμό περιβάλλον - Ρουχισμός Τα στεγνά ρούχα καθυστερούν την ανταλλαγή θερμότητας σε σχέση με τα βρεγμένα ρούχα. Απώλεια θερμότητας με εξάτμιση συμβαίνει μόνο εφόσον τα ρούχα διαβραχούν πλήρως. Θα πρέπει να χρησιμοποιούνται ελαφριά και χαλαρά ρούχα ώστε να επιτρέπεται η κυκλοφορία του αέρα μέσα από αυτά Το χρώμα τους θα πρέπει να είναι ανοιχτό
Άσκηση στη ζέστη Προβλήματα: Αύξηση της θερμοκρασίας Υπέρμετρη εφίδρωση
Αφυδάτωση Υπέρμετρη εφίδρωση που μπορεί να φτάσει τα 3 L / h Μαραθωνοδρόμοι χάνουν 5 L ιδρώτα που αντιστοιχεί στο 10% του ΣΒ Αθλητές φτιάχνουν το βάρος τους
Αφυδάτωση Συνέπειες: Μείωση της αιματικής ροής Αύξηση των αγγειακών αντιστάσεων Αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος
Αφυδάτωση στο κρύο; Απώλεια όγκου υγρών από τον ξηρό ψυχρό αέρα. Χοντρά ρούχα. Αυξημένη παραγωγή ούρων.
Ενυδάτωση Ο πρωταρχικός στόχος είναι η διατήρηση του όγκου πλάσματος ώστε η κυκλοφορία και η εφίδρωση να μπορούν να λειτουργούν στα πλέον κατάλληλα πλαίσια.
Ενυδάτωση ΠΡΟΣΟΧΗ Η αίσθηση της δίψας δεν είναι καλός δείκτης αφυδάτωσης. Ο διψασμένος αθλητής έχει ήδη αφυδατωθεί
Αναπλήρωση νερού 1000 ml για κάθε ώρα άσκησης 250 ml κάθε 15 λεπτά ρυθμίζει άριστα τον όγκο του στομάχου και την ανάλογη απώλεια υγρών Θερμοκρασία υγρών ~ 12 ο C
Αναπλήρωση ηλεκτρολυτών Προσθήκη μικρής ποσότητας άλατος στο φαγητό (Na+) Προσθήκη μικρού ποσού ηλεκτρολυτών στο νερό To Na + μειώνει την παραγωγή ούρων και συντηρεί το ερέθισμα της δίψας
Θερµοκρασία και άσκηση
Προθέρµανση Η προθέρµανση διατείνει τη µονάδα µυός τένοντα και επιτρέπει µεγαλύτερο µήκος µε µικρότερη τάση για δεδοµένο φορτίο που ασκείται επάνω στη µυϊκή µονάδα Αυξηµένη ταχύτητα συστολής και χαλάρωσης των µυών
Προθέρµανση Μεγαλύτερη οιµονοµία κινήσεων εξαιτίας της χαµηλότερης αντίστασης µέσα στους µυς Διευκόλυνση της χρησιµοποίησης Ο 2 από τους µυς (αιµοσφαιρίνη απελευθερώνει πιο πρόθυµα Ο 2 σε υψηλότερες θερµοκρασίες)
Προθέρµανση Αυξηµένη αιµατική ροή στους ενεργούς ιστούς καθώς το τοπικό αγγειακό δίκτυο διαστέλλεται εξαιτίας των υψηλότερων επιπέδων µεταβολισµού και θερµοκρασίας στους µυς Προαγωγή της νευρικής µεταβίβασης και του µυϊκού µεταβολισµού σε υψηλότερες θερµοκρασίες