stringtranslate.com

Respuesta al choque frío

La respuesta de choque por frío es una serie de respuestas cardiorrespiratorias neurogénicas provocadas por una inmersión repentina en agua fría .

En inmersiones en agua fría, como por ejemplo al caer a través de hielo fino, la respuesta al choque frío es quizás la causa más común de muerte. [1] Además, el contacto brusco con agua muy fría puede provocar una inhalación involuntaria que, si se encuentra bajo el agua, puede provocar un ahogamiento mortal .

La muerte que se produce en tales escenarios es compleja de investigar y existen varias causas y fenómenos posibles que pueden intervenir. El agua fría puede provocar un ataque cardíaco debido a una vasoconstricción severa , [2] donde el corazón tiene que trabajar más para bombear el mismo volumen de sangre a través de las arterias. Para las personas con enfermedades cardiovasculares preexistentes , la carga de trabajo adicional puede provocar un infarto de miocardio y/o insuficiencia cardíaca aguda , que en última instancia puede provocar un paro cardíaco . Una respuesta vagal a un estímulo extremo como éste puede, en casos muy raros, provocar per se un paro cardíaco. La hipotermia y el estrés extremo pueden precipitar taquiarritmias fatales. Una visión más moderna sugiere que un conflicto autónomo (coactivación simpática (debido al estrés) y parasimpática (debido al reflejo de inmersión) puede ser responsable de algunas muertes por inmersión en agua fría. El reflejo de jadeo y la taquipnea incontrolable pueden aumentar gravemente el riesgo de inhalación de agua y ahogamiento. [3]

Algunas personas están mucho mejor preparadas para sobrevivir a una exposición repentina a agua muy fría debido a características corporales y mentales y al condicionamiento. [1] De hecho, la natación en agua fría (también conocida como natación en hielo o natación en invierno) es un deporte y una actividad que, según se informa, puede generar varios beneficios para la salud cuando se practica con regularidad. [4]

Respuesta fisiológica

Síndrome de inmersión en agua fría: modelo de cuatro etapas

La respuesta fisiológica a una inmersión repentina en agua fría se puede dividir en tres o cuatro etapas discretas, con diferentes riesgos y cambios fisiológicos, siendo todas parte de una entidad denominada Síndrome de Inmersión en Agua Fría. Aunque este proceso es un continuo, las 4 fases se describieron inicialmente en la década de 1980 de la siguiente manera: [3] [4]

La primera etapa del síndrome de inmersión en agua fría, la respuesta de choque frío , incluye un grupo de reflejos que duran menos de 5 minutos en voluntarios de laboratorio e iniciados por termorreceptores que detectan un enfriamiento rápido de la piel. El agua tiene una conductividad térmica 25 veces mayor y una capacidad calorífica específica de volumen superior a 3000 veces la del aire; Posteriormente, el enfriamiento de la superficie es precipitado. Los componentes primarios del reflejo de choque por frío incluyen jadeo, taquipnea, reducción del tiempo de retención de la respiración y vasoconstricción periférica; este último efecto resalta el presunto principio fisiológico (es decir, preservación del calor mediante derivación sanguínea central). La magnitud de la respuesta al choque frío es paralela a la velocidad de enfriamiento cutáneo y su terminación probablemente se debe a respuestas reflejas de los barorreceptores o a la habituación de los termorreceptores.

reflejo de buceo

El reflejo de inmersión es un conjunto de respuestas fisiológicas que ocurren como respuesta a la inmersión en agua fría , particularmente cuando la cara o el cuerpo se exponen al agua fría. Es una adaptación evolutiva que ayuda a los mamíferos , incluidos los humanos, a afrontar los desafíos de estar sumergidos en agua fría. El reflejo de inmersión es más pronunciado en los mamíferos acuáticos y se cree que se originó como una forma de conservar oxígeno y mejorar la capacidad de permanecer bajo el agua durante períodos más prolongados.

Los componentes clave del reflejo de buceo incluyen:

  1. Bradicardia: La frecuencia cardíaca disminuye significativamente cuando la cara se expone al agua fría. Esto ayuda a conservar el oxígeno al ralentizar los latidos del corazón. El grado de bradicardia puede variar entre individuos, pero es una respuesta común y bien documentada.
  2. Vasoconstricción periférica : los vasos sanguíneos de las extremidades se contraen, lo que reduce el flujo sanguíneo a las extremidades. Esta derivación de sangre ayuda a redirigirla a órganos esenciales, como el corazón y el cerebro , preservando el oxígeno para las funciones vitales .
  3. Apnea: el reflejo de inmersión desencadena una respuesta involuntaria de contener la respiración ( apnea ). Esto permite a las personas contener la respiración durante períodos más largos, mejorando su capacidad de permanecer sumergidos sin la necesidad inmediata de respirar.
  4. Redistribución de la sangre: El cuerpo redistribuye el flujo sanguíneo, priorizando los órganos esenciales y minimizando el flujo sanguíneo a áreas no esenciales, como la piel y los músculos . Esta redistribución ayuda a conservar el calor y el oxígeno.

Si bien el reflejo de inmersión es más pronunciado en algunos mamíferos, su presencia en humanos está bien documentada, particularmente en situaciones de agua fría. El reflejo es más prominente en bebés y niños pequeños, pero puede observarse en personas de todas las edades. [3]

Arritmias cardíacas y conflicto autonómico.

Los primeros modelos del síndrome de inmersión en agua fría se centraban principalmente en las respuestas simpáticas; sin embargo, investigaciones recientes sugieren que la coactivación simpática y parasimpática (que conduce a un conflicto de la respuesta del sistema autónomo) puede ser responsable de algunas muertes por inmersión en agua fría. Aunque la activación recíproca entre los sistemas simpático (choque por frío) y parasimpático (respuesta de buceo) es comúnmente adaptativa (se suceden entre sí), la activación simultánea parece estar asociada con la arritmia . Las alteraciones del ritmo inducidas por el agua fría son comunes, aunque frecuentemente asintomáticas. En la mayoría de los seres humanos, la inmersión en agua fría con la cabeza hacia fuera produce taquicardia impulsada por el sistema simpático con alteraciones variables. Estas arritmias inducidas por inmersión en agua fría parecen acentuarse por la estimulación parasimpática resultante de la inmersión facial o la retención de la respiración. Incluso la bradicardia de inmersión vagal dominante causada por inmersión facial aislada en agua fría con frecuencia se ve interrumpida por arritmias supraventriculares o latidos prematuros. En teoría, el bloqueo auriculoventricular o el paro sinusal debido a una dominancia parasimpática profunda podrían provocar síncope o muerte cardíaca súbita, pero estos ritmos tienden a revertirse rápidamente mediante la activación del receptor de estiramiento pulmonar asociado con la respiración. Como tal, un escenario de arresto producido vagamente es más probable durante la inmersión por atrapamiento que durante el ahogamiento. [3] [4]

Acondicionamiento contra el shock de frío.

Es posible someterse a un acondicionamiento fisiológico para reducir la respuesta al shock por frío, y algunas personas, naturalmente, se adaptan mejor a nadar en aguas muy frías. Las adaptaciones beneficiosas incluyen las siguientes:

  1. tener una capa aislante de grasa corporal que cubre las extremidades y el torso; [1]
  2. capacidad de experimentar la inmersión sin shock físico involuntario o pánico mental; [1]
  3. capacidad para resistir los escalofríos; [1]
  4. capacidad de aumentar el metabolismo (y, en algunos casos, aumentar la temperatura de la sangre ligeramente por encima del nivel normal); [ cita necesaria ]
  5. un retraso generalizado de la parada metabólica (incluido el deslizamiento hacia la inconsciencia) a medida que descienden las temperaturas corporales centrales y periféricas. [ cita necesaria ]

Beneficios y riesgos de la inmersión en agua fría

Los atletas suelen emplear tácticas de inmersión en agua fría para acelerar la recuperación muscular y reducir la inflamación y el dolor después de un ejercicio intenso o después de un trauma. [5]

Se han informado varios beneficios de la natación regular en hielo, a saber: [4]

La natación en aguas frías todavía representa un riesgo importante para la salud de los nadadores sin experiencia y sin entrenamiento. Se recomienda que para beneficiarse plenamente de los efectos metabólicos y termogénicos de la natación en aguas frías, se requiera un programa de aclimatación progresivo y gradual, preferiblemente realizado bajo un supervisor.

Respuesta al choque frío en otros organismos.

Choque de frío en mamíferos

El shock por frío se ha descrito en varias especies y al menos parte de la fisiología es similar, como se describe anteriormente en el Reflejo de buceo.

Choque de frío en bacterias

Un shock de frío se produce cuando las bacterias sufren una reducción significativa de la temperatura, probablemente debido a que la temperatura de su entorno baja. Para que se considere un shock de frío, la reducción de la temperatura debe ser significativa, por ejemplo de 37 °C a 20 °C, y debe ocurrir en un corto período de tiempo, tradicionalmente en menos de 24 horas. [6] Tanto las células procarióticas como las eucariotas son capaces de sufrir una respuesta de choque frío. [7] Los efectos de un shock de frío en las bacterias incluyen: [8]

La bacteria utiliza la membrana citoplasmática, el ARN/ADN y los ribosomas como sensores de frío en la célula, y los encarga de controlar la temperatura de la célula. [7] Una vez que estos sensores envían la señal de que se está produciendo un shock por frío, las bacterias pausarán la mayor parte de la síntesis de proteínas para redirigir su enfoque a producir lo que se llama proteínas de shock por frío (Csp). [9] El volumen de proteínas de choque frío producidas dependerá de la gravedad de la disminución de la temperatura. [10] La función de estas proteínas de choque frío es ayudar a la célula a adaptarse al cambio repentino de temperatura, permitiéndole mantener un nivel de función lo más cercano posible a un nivel normal. [7]

Se cree que una forma en que funcionan las proteínas de choque frío es actuando como acompañantes de ácido nucleico. Estas proteínas de choque frío bloquearán la formación de estructuras secundarias en el ARNm durante el choque frío, dejando a las bacterias con un solo ARN monocatenario. [8] La cadena única es la forma más eficaz de ARN para facilitar la transcripción y la traducción. Esto ayudará a contrarrestar la disminución de la eficiencia de la transcripción y traducción provocada por el choque frío. [10] Las proteínas de choque frío también afectan la formación de estructuras en horquilla en el ARN, impidiendo su formación. La función de estas estructuras en horquilla es ralentizar o disminuir la transcripción del ARN. Entonces, eliminarlos también ayudará a aumentar la eficiencia de la transcripción y traducción. [10]

Una vez superado el impacto inicial de la disminución de la temperatura, la producción de proteínas de choque por frío disminuye lentamente. [8] En cambio, otras proteínas se sintetizan en su lugar a medida que la célula continúa creciendo a esta nueva temperatura más baja. Sin embargo, la tasa de crecimiento observada por estas células bacterianas a temperaturas más frías suele ser menor que las tasas de crecimiento que exhiben a temperaturas más cálidas. [6]

Respuesta transcripcional de Escherichia coli al shock por frío.

Los choques fríos provocan la inhibición de varios cientos de genes en la bacteria E. coli . Muchos de estos genes son reprimidos rápidamente después del descenso de la temperatura, mientras que otros sólo se ven afectados varias horas después de este evento. [11] El mecanismo de represión se describe en. [12] En breve, durante los choques de frío, los niveles de energía celular disminuyen. Esto obstaculiza la eficiencia mediante la cual las ADN girasas eliminan los superenrollamientos positivos producidos por eventos de transcripción, cuya acumulación eventualmente bloquea futuros eventos de transcripción.

Muchos de los genes reprimidos durante el shock por frío están implicados en el metabolismo celular. Al conocer el mecanismo por el cual estos genes responden, uno puede potencialmente sintonizarlo, en bacterias genéticamente modificadas, para modificar a qué temperatura se activa la respuesta al choque por frío. Esta modificación podría reducir los costes energéticos de los biorreactores. [12]

Ver también

Referencias

  1. ^ abcde "Ejercicio en el frío: Parte II - Un viaje fisiológico a través de la exposición al agua fría". La ciencia del deporte . www.sportsscientists.com. 29 de enero de 2008 . Consultado el 23 de abril de 2010 .
  2. ^ Personal. "4 fases de inmersión en agua fría". Más allá del Bootcamp de agua fría . Consejo Canadiense de Navegación Segura. Archivado desde el original el 3 de diciembre de 2013 . Consultado el 8 de noviembre de 2013 .
  3. ^ abcd Farstad, David J.; Dunn, Julie A. (septiembre de 2019). "Síndrome de inmersión en agua fría y muertes por recreación en aguas bravas". Medicina ambiental y silvestre . 30 (3): 321–327. doi : 10.1016/j.wem.2019.03.005 . ISSN  1545-1534. PMID  31178366. S2CID  182948780.
  4. ^ abcd Knechtle, Beat; Waśkiewicz, Zbigniew; Sousa, Caio Víctor; colina, Lee; Nikolaidis, Pantelis T. (diciembre de 2020). "Natación en agua fría: beneficios y riesgos: una revisión narrativa". Revista Internacional de Investigación Ambiental y Salud Pública . 17 (23): 8984. doi : 10.3390/ijerph17238984 . ISSN  1661-7827. PMC 7730683 . PMID  33276648. 
  5. ^ Tipton, MJ; Collier, N.; Massey, H.; Corbett, J.; Harper, M. (1 de noviembre de 2017). "Inmersión en agua fría: ¿matar o curar?: Inmersión en agua fría: ¿matar o curar?". Fisiología experimental . 102 (11): 1335-1355. doi : 10.1113/EP086283 . PMID  28833689.
  6. ^ ab Shires, K.; Steyn, L. (2001). "La respuesta al estrés por choque frío en Mycobacterium smegmatis induce la expresión de una proteína similar a las histonas". Microbiología Molecular . 39 (4): 994–1009. doi : 10.1046/j.1365-2958.2001.02291.x . ISSN  1365-2958. PMID  11251819.
  7. ^ abc Phadtare, S., Alsina, J. e Inouye, M. (1999). “Respuesta al choque por frío y proteínas del choque por frío”. Opinión actual en microbiología. 2(2), 175-180. doi:10.1016/S1369-5274(99)80031-9
  8. ^ abc Phadtare, Sangita (2004). "Desarrollos recientes en la respuesta bacteriana al choque por frío". Temas actuales de la biología molecular . 6 (2): 125-136. ISSN  1467-3037. PMID  15119823.
  9. ^ Di Pietro, Fabio; Brandi, Anna; Dzeladini, Nadire; Fabbretti, Attilio; Carzániga, Tomás; Piersimoni, Lolita; Pon, Cynthia L; Giuliodori, Anna María (2013). "Papel de la proteína PY asociada a ribosomas en la respuesta al choque por frío de Escherichia coli". MicrobiologíaAbierto . 2 (2): 293–307. doi :10.1002/mbo3.68. ISSN  2045-8827. PMC 3633353 . PMID  23420694. 
  10. ^ abc Keto-Timonen, Riikka; Hietala, Nina; Palonen, Eveliina; Hakakorpi, Anna; Lindström, Miia; Korkeala, Hannu (2016). "Proteínas de choque frío: una minirevisión con especial énfasis en la familia Csp de Yersinia enteropatógena". Fronteras en Microbiología . 7 : 1151. doi : 10.3389/fmicb.2016.01151 . ISSN  1664-302X. PMC 4956666 . PMID  27499753. 
  11. ^ Phadtare, Sangita; Inouye, Masayori (octubre de 2004). "Análisis transcripcional de todo el genoma de la respuesta al shock por frío en cepas de Escherichia coli con deleción cuádruple csp, de tipo salvaje y sensibles al frío". Revista de Bacteriología . 186 (20): 7007–7014. doi :10.1128/JB.186.20.7007-7014.2004. ISSN  0021-9193. PMC 522181 . PMID  15466053. 
  12. ^ ab Dash, Suchintak; Palma, Cristina SD; Baptista, Inés SC; Almeida, Bilena LB; Bahrudeen, Mohamed NM; Chauhan, Vatsala; Jagadeesan, Rahul; Ribeiro, André S (3 de agosto de 2022). "La alteración del superenrollamiento del ADN sirve como desencadenante de genes reprimidos por choque frío a corto plazo de E. coli". Investigación de ácidos nucleicos . 50 (15): 8512–8528. doi : 10.1093/nar/gkac643. ISSN  0305-1048. PMC 9410904 . PMID  35920318. 

Fuentes