Los organismos endotérmicos , conocidos como homeotermos, mantienen temperaturas internas con una regulación metabólica mínima dentro de un rango de temperaturas ambientales llamado zona neutra térmica (ZNT) . Dentro de la ZNT, la tasa basal de producción de calor es igual a la tasa de pérdida de calor hacia el medio ambiente. Los organismos homeotérmicos se ajustan a las temperaturas dentro de la ZNT a través de diferentes respuestas que requieren poca energía.
Las temperaturas ambientales pueden causar fluctuaciones en la tasa metabólica de un organismo homeotérmico. Esta respuesta se debe a la energía requerida para mantener una temperatura corporal relativamente constante por encima de la temperatura ambiente mediante el control de la pérdida y ganancia de calor. [1] El grado de esta respuesta depende no solo de la especie, sino también de los niveles de adaptación aislante y metabólica. [2] Las temperaturas ambientales por debajo de la TNZ, la temperatura crítica inferior (LCT), requieren que un organismo aumente su tasa metabólica para satisfacer las demandas ambientales de calor. [3] La regulación sobre la TNZ requiere la producción de calor metabólico cuando se alcanza la LCT, ya que el calor se pierde al medio ambiente. El organismo alcanza la LCT cuando la T a (temperatura ambiente) disminuye.
Cuando un organismo alcanza esta etapa, la tasa metabólica aumenta significativamente y la termogénesis aumenta la T b (temperatura corporal). Si la T a continúa disminuyendo muy por debajo de la LCT, se produce hipotermia. Alternativamente, la pérdida de calor por evaporación para enfriamiento ocurre cuando se alcanzan temperaturas superiores a la TNZ, la zona crítica superior (UCT) (Speakman y Keijer 2013). Cuando la T a llega demasiado por encima de la UCT, la tasa de ganancia de calor y la tasa de producción de calor se vuelven más altas que la tasa de disipación de calor (pérdida de calor a través del enfriamiento por evaporación ), lo que resulta en hipertermia.
Puede mostrar cambios posturales, donde cambia la forma de su cuerpo o se mueve y expone diferentes áreas al sol/sombra, y a través de la radiación, convección y conducción, se produce el intercambio de calor . Las respuestas vasomotoras permiten controlar el flujo de sangre entre la periferia y el núcleo para controlar la pérdida de calor de la superficie del cuerpo. Por último, el organismo puede mostrar ajustes de aislamiento; un ejemplo común es la "piel de gallina" en los humanos, donde los folículos pilosos se elevan por los músculos pilomotores, que también se muestran en el pelaje y el plumaje de los animales. [4]
La zona termoneutral describe un rango de temperaturas del entorno inmediato en el que un adulto sano estándar puede mantener una temperatura corporal normal sin necesidad de utilizar energía por encima y más allá de la tasa metabólica basal normal. Comienza aproximadamente en 21 °C (69,8 °F) para hombres de peso normal y alrededor de 18 °C (64,4 °F) para aquellos que tienen sobrepeso [5] y se extiende hasta aproximadamente 30 °C (86,0 °F). Tenga en cuenta que esto es para un humano en reposo y no permite temblar, sudar o hacer ejercicio. Incluso con ropa ligera, las pérdidas por radiación y convección se reducen drásticamente, lo que reduce efectivamente la TNZ. Por lo tanto, una temperatura confortable en un edificio con calefacción puede ser de 18 a 22 grados Celsius (64,4 a 71,6 grados Fahrenheit). [6] [7]
Los seres humanos producen obligatoriamente 100 W (0,13 CV) de energía térmica en reposo como subproducto de procesos básicos como el bombeo de sangre, la digestión, la respiración, la síntesis bioquímica y el catabolismo, etc. Esto es comparable a una bombilla incandescente común. Sin embargo, los seres humanos adultos pueden producir más de 1.000 W (1,3 CV) de energía térmica durante el ejercicio extenuante. [8] Por lo tanto, si el cuerpo estuviera perfectamente aislado, la temperatura central seguiría aumentando hasta alcanzar temperaturas centrales letales. Por el contrario, normalmente nos encontramos en entornos que son considerablemente más fríos que la temperatura central del cuerpo de 37 °C (98,6 °F), lo que crea un gradiente para el flujo de energía térmica desde el núcleo hacia los alrededores. Por lo tanto, el cuerpo debe asegurarse de que también puede minimizar la pérdida de calor a alrededor de 100 vatios, si quiere mantener la temperatura central. En resumen, la piel debe ser capaz de eliminar 100 vatios de calor en ambientes relativamente cálidos, pero también garantizar que no pierda mucho más que esto en ambientes relativamente fríos.
La capa exterior o periférica del cuerpo humano (piel, grasa subcutánea, etc.) actúa como un aislante/radiador ajustable, y el principal mecanismo de ajuste es el flujo sanguíneo hacia este compartimento. Si el entorno es cálido, la pérdida de calor es menor, por lo que el cuerpo dirige más sangre hacia la periferia para mantener el gradiente de flujo de energía. Por el contrario, si el entorno es frío, el flujo sanguíneo hacia la piel puede verse profundamente reducido, por lo que la pérdida de calor se reduce significativamente.
Estos procesos pasivos determinan el TNZ, ya que se realiza un trabajo insignificante para redirigir la sangre a las periferias o al núcleo.
Mecanismos fisiológicos:
La piel tiene una enorme capacidad de absorber el flujo sanguíneo, lo que se traduce en un rango de 1 ml/100 g de piel/min, hasta 150 ml/100 g/min. Sus requerimientos metabólicos son muy bajos y, por lo tanto, solo requiere una fracción muy pequeña del gasto cardíaco para mantener su propio crecimiento y metabolismo. En ambientes templados, el flujo sanguíneo a la piel es mucho mayor que el requerido para el metabolismo; el factor determinante es la necesidad del cuerpo de deshacerse de su calor. De hecho, la piel puede sobrevivir durante largos períodos de tiempo (horas) con un flujo sanguíneo y una oxigenación subfisiológicos y, siempre que esto sea seguido por un período de buena perfusión, no se producirá necrosis.
En los ambientes templados, existe la posibilidad de aumentar o disminuir drásticamente el flujo sanguíneo a la piel. Esto se logra mediante disposiciones especiales en los lechos vasculares de la piel. Hay un número significativo de vasos adicionales, especialmente en las extremidades con sus grandes áreas de superficie (manos, orejas, dedos de los pies, etc.). Se trata de conexiones directas entre arteria y vena que evitan los capilares nutritivos y están controladas por el sistema nervioso simpático. Estos shunts normalmente están casi siempre cerrados, pero al abrirlos, la piel se llena de sangre y, como estos vasos tienen poca resistencia, el flujo sanguíneo a través de ellos es rápido. Por el contrario, cuando se debe reducir el suministro de sangre a la piel, estos shunts se pueden cerrar y, además, el mecanismo normal de vasoconstricción de las arteriolas puede reducir drásticamente la perfusión de la piel.
Diferentes especies tienen diferentes temperaturas en sus zonas térmicas neutras.
En los perros, la zona termoneutral oscila entre 20 y 30 °C (68 y 86 °F). [9]
En los caballos, la temperatura crítica inferior es de 5 °C, mientras que la temperatura crítica superior depende de la definición utilizada. [10] Su zona termoneutral es de aproximadamente 5–30 °C (41–86 °F). [11]
En los ratones, la temperatura crítica inferior y la temperatura crítica superior pueden ser iguales, lo que crea un punto termoneutral en lugar de una zona termoneutral. Este punto varía a lo largo del día dependiendo de si el ratón se encuentra en la fase de oscuridad activa (33 °C) o en la fase de luz en reposo (29 °C). [12]
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