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DR. CÉSAR IBACETA TELLO
TERMODINAMICA BIOLOGICA
TERMODINAMICA BIOLOGICA
Los mecanismos que se encuentran en los seres vivientes son, en general, sumamente complejos y no pueden definirse exclusivamente por los parámetros de un sistema físico termodinámico
I y II principio de la termodinámica se cumplen estrictamente en los seres vivientes.
PRODUCCION DE CALOR
Las sustancias ingeridas sufren una serie de transformaciones en el organismo entregando su energía en forma de calor y trabajo mecánico.
La temperatura corporal se mantiene, en base a un equilibrio entre la cantidad de energía liberada por las transformaciones metabólicas y la cantidad de energía liberada al exterior por los mecanismos de la termorregulación
TEMPERATURA
Magnitud escalar que esta relacionada con el estado de agitación molecular de un cuerpo
Su valor es a través del Termómetro
MECANISMOS DE REGULACION DE LA TEMPERATURA CORPORAL
a) FISICOS: ConducciónConvecciónRadiación
b) BIOLOGICOS: Activos:VasodilataciónVasoconstricciónSudoraciónPasivos:RespiraciónDefecaciónOtros
Tips
La renovación continua del aire que rodea al cuerpo acelera las perdidas térmicas.
la convección no es muy importante, en el aire pero si en el agua.
el control vasomotor solo es efectivo entre 19 y 31 ºC de temperatura ambiente.
1 g de agua en la piel, extrae 580 cal“perspiracion insensible” o “sudoración de
base”una humedad elevada enlentece la evaporación
del sudor
Mecanismos termorreguladores fisiológicos para retener y generar calor:
Temblorvasoconstricción cutáneadisminución de la perfusión periféricaaumento del flujo sanguíneo centralaumento de la diuresis (diuresis por frío)aumento de la frecuencia cardiacaaumento de la frecuencia respiratoriaaumento del gasto cardiaco y de la tensión
arterial
TERMOGÉNESIS O GANANCIA DE CALOR
Rápida: termogénesis física, producida en gran parte por el temblor y el descenso del flujo sanguíneo periférico
Lenta: termogénesis química, de origen hormonal y movilización de sustratos procedentes del metabolismo celular
TERMOGÉNESIS
Calor MetabólicoRadiación Convección Conducción
Calor Metabólico
la producción de calor se incrementa con la actividad metabólica del músculo esquelético (ejercicio).
En condiciones basales, la producción total de calor genera entre 65-80 cal/h, que pueden incrementarse hasta 300-600-900 cal/h durante el ejercicio.
La ingesta de alimentos, el aumento del metabolismo basal (por la acción de las hormonas tiroideas, adrenalina, y la estimulación simpática) son importantes factores termogenéticos
La temperatura corporal se obtiene del balance entre el calor producido y el eliminado.
TERMOGÉNESIS
Radiación: es el calor ganado a consecuencia de la radiación solar y es independiente de la temperatura del aire.
Convección: a tempeturas ambientales superiores a los 33.5ºC, el cuerpo gana calor por convección
Conducción: no es más que el paso del calor al cuerpo por el contacto directo de una molécula a otra (ropas calientes).
TERMOLISIS O PÉRDIDA DE CALOR
Evaporación
Conducción
Convección
Radiación
Evaporación
Es el mecanismo principal.Su mantenimiento requiere la reposición de las perdidas
de líquidos y de ionesal evaporarse el sudor se enfría la piel y este enfriamiento
se transmite a los tejidos.Se pierde aproximadamente 1 cal por cada 1.7 ml de
sudor. El sudor solo puede eliminar 400-500 cal /h.Fatiga por sudor : Si el ejercicio se mantuviera, la
producción de sudor disminuiría y se incrementaría la temperatura corporal, al mismo tiempo que se produciría una vasodilatación cutánea, disminución de la volemia , aumento de la Fc, disminucón del flujo renal y de la ADH.
Mecanismos de Regulación
La temperatura con que la sangre llega al hipotálamo será el principal determinante de la respuesta corporal a los cambios climáticos.
El hipotálamo tiene un doble sistema de regulación de la temperatura.
La porción anterior o rostral, compuesta por centros parasimpáticos, es la encargada de disipar el calor
La porción posterior con centros simpáticos, conserva y mantiene la temperatura corporal.
La respuesta hormonal a los cambios de temperatura es mediada por el sistema hipotálamo-hipofisario.
En situaciones de hipotermia se produciría liberación de TSH, ACTH, y consecuentemente de hormonas tiroideas y corticoides
Otros neurotrasmisores implicados en el termorregulación:
los neuropéptidos pueden jugar un importante papel como neurotrasmisores en la termorregulación
la neurotensina produce hipotermia cuando se inyecta en el cerebro
el TRH es hipotérmico en conejos y ratasla somatostatina que no altera la
temperatura basal, potencia la hipotermia inducida por barbitúricos e inhibe los efectos hipotérmicos de la dopamina, apomorfina y beta-endorfina
Rítmo circadiano
Pico de temperatura entre las 18 y 22 horas del día
Mínima entre las 2 y las 4 de la madrugada.
ACLIMATACION
Es el mecanismo por el cual el organismo es capaz de adaptarse a las distintas temperaturas por medio de repetidas exposiciones lo que permiten una mejor tolerancia al calor.
La aldosterona, hormona muy implicada en el mecanismo de aclimatación
la acción de la aldosterona, tras un periodo de aclimatación la pérdida se reduce de 20g a solo 3-5 gr/día.
La sudoración en la persona aclimatada aparece más precozmente que en la no aclimatada.
La aclimatación completa ocurre entre los 4-7 días y se mantiene durante semanas aunque cese la exposición al calor
PATOLOGIA DEBIDA AL CALOR
Fiebre: ocurre cuando el incremento de la temperatura
depende de una regulación transitoria hacia el límite superior del centro termostático en el hipotálamo
el centro termorregulador funciona de forma correcta.
La fiebre es una reacción positiva del organismo, que le ayuda a combatir los insultos microbianos.
Hipertermia: sucede cuando el centro hipotalámico no es capaz de
compensar un exceso de temperatura corporalno funciona el centro regulador hipotalámico
SINCOPE POR CALOR
Los cambios hemodinámicos tales como pérdida de volumen por el sudor, aumento de la circulación periférica por la vasodilatación etc, originan una hipoperfusión cerebral
Hay hipotensión que se recupera al caer al suelo, taquicardia, midriasis, piel fría y sudorosa.
La temperatura corporal suele ser normal, alta o baja
la pérdida de conciencia puede ir precedida de vértigos, náuseas y cefalea.
La conciencia se recupera al retirar la paciente del calor y colocarlo en decúbito.
GOLPE DE CALOR
el más grave de los efectos nocivos del calorCursa con disfunción multiorgánica producida
por la elevación de la temperatura corporal secundaria a un fracaso de los mecanismos termorreguladores
Se asocia con temperaturas rectales superiores a los 40ºC
Aparece con más frecuencia entre las 24-48 primeras horas de una ola de calor
temperaturas ambientales alcanzan los 30º y la humedad ambiental es superior al 60%.
GOLPE DE CALOR: etiología
Causas del Golpe de calor
Incremento en producción de
calorDaño por calor Condiciones
debilitantes
Fiebre Tirotoxicosis Amfetaminas Alucinógenos
Elevada temperatura ambiental y/o humedad Pérdida del poder de aclimatación Hipokaliemia Deshidratación
Enfermedades de la piel Fibrosis quística Lesiones del SNC Enfermedad cardiovascular
Drogas que interfieren con la pérdida de calor Disminuyen la producción de
calorIncrementan la producción
de calor
Etanol Beta-Bloqueantes Vasoconstrictores
Antidepresivos tricíclicos Inhibidores de la MAO
Disminuyen la producción de sudor
Incrementan la producción de sudor
Antiparkinsonianos Anticolinérgicos Fenotiacinas Antihistamínicos
Cocaína Salicilatos Antagonistas tiroideos Simpaticomiméticos
Producen deshidratación
Diuréticos Laxantes Etanol
GOLPE DE CALOR: patogenia
El daño primitivo del golpe de calor resulta de la toxicidad directa celular al exponerse a temperaturas superiores a los 42ºC.
Aparecen alteraciones en las reacciones enzimáticas, desnaturalización proteica, alteraciones de los fosfolípidos y pérdida de la estabilidad de las membranas celulares con aumento de su permeabilidad.
La presencia de inestabilidad hemodinámica es responsable de hipoxemia y acidosis, originando en su conjunto la aparición de un fallo hemodinámico, renal, hepático, alteraciones neurológicas y de la coagulación
GOLPE DE CALOR: prevención
Evitar la presentación de la forma activa se deben evitar los ejercicios físicos durante las horas de mayor calor y durante los días de gran humedad
ingerir abundantes bebidas en la hora previa a la realización del ejercicio
Evitar previamente ingerir alcohol y/o café
HIPERTERMIA MALIGNA
síndrome de carácter hereditario, raro, que afecta fundamentalmente al músculo esquelético
Alteración aguda del equilibrio del calcio en el sarcoplasma de la célula muscular
consecuencia a la exposición de determinados fármacos(anestésicos generales)
Si no se detiene al inicio, se hace irreversible y llega a destruirse el sarcolema de las fibras musculares.
Durante un crisis de HM los agentes anestésicos interfieren con la reentrada de calcio en el retículo sarcoplásmico manteniendo la contracción muscular, la rigidez y conducen a un estado de hipermetabolismo
Hipotermia
Cuando la temperatura central del cuerpo humano desciende por debajo de los 35ºC
hipotermia accidental cuando el descenso de la temperatura ocurre de forma espontánea
Hipotermia leve: Temperatura central entre 32ºC y 35ºC.
Hipotermia grave: Temperatura central por debajo de 32ºC
Hipotermia: etiología
El frío es el agente etiológico indiscutiblesu acción patógena depende:- De la intensidad del frío- Del tiempo de exposición- De las condiciones ambientales como: Viento ( se considera que multiplica la acción del frío por diez)Humedad (se considera que multiplica la acción del frío por 14)
Procesos causantes o predisponentes a la hiportermia accidentalExposición al frío: Accidentes de montaña, inmersión en aguas frías, naufragios marinos, vivienda, ropa y alimentación deficiente. Fármacos: Anestésicos generales, curanizantes, barbitúricos, benzodiacepinas, neurolépticos, antidepresivos tricíclicos, reserpina, clonidina, prazosin, etanol, heroína, atropina, citostáticos de la enfermedad de Hodgkin, fenformina, déficit de tiemina, organofosforados. Lesiones, traumatismos y enfermedades del SNC: Gliosis idiopática y luética del hipotálamo, agenesia del cuerpo calloso, tumores craneales, accidentes cerebrovasculares, traumatismos craneoencefálicos, lesiones y traumatismos medulares, esclerosis múltiple, delirium tremens, coma, demencia senil, anorexia nerviosa. Procesos metabólicos: Desnutrición, hipotiroidismo, hipopituitarismo, hipoadrenalismo, hipoglucemia, cetoacidosis diabética, acidosis láctica, hipermagnesemia, encefalopatía de Wernicke, uremia, hipoxemia. Otras causas: Alteraciones cutáneas: psoriasis, eritrodermia, ictiosis, quemaduras graves y extensas. Patologías digestivas: hemorragia gastrointestinal, cirrosis hepática, pancreatitis aguda. Patologías cardiacas: insuficiencia cardiaca digestiva, infarto agudo de miocardio. Patologías pulmonares: neumonía, bronquitis aguda, embolismo pulmonar. Sepsis por bacilos gramnegativos. Transfusiones masivas de sangre o hemoderivados a baja temperatura.
Alteraciones más comunes y frecuentes en la hipotermia
Coma Deshidratación Disminución del gasto cardiaco Hipotensión arterial Arritmias cardiacas Bradipnea Disminución del volumen corriente respiratorio Hipoxemia Hiperglucemia Disminución hormonas hipofisarias
Poliuria/insuficiencia renal Anemia/hemoconcentración Trombocitopenia Pancreatitis Ileo paralítico Disminución actividad hepática Neumonías Sepsis Alteración del aclaramiento de los fármacos
Hipotermia leve. Signos clínicos
El montañero se queja de frío y pierde interés por cualquier actividad que no sea calentarse.
Desarrolla una actitud negativa ante los objetivos del grupo. Incapacidad de continuar con el resto del grupo.
Descoordinación de movimientos, tropiezos. Posibilidad de aparición de escalofríos violentos.
Hipotermia grave. Signos clínicos
El montañero se vuelve descuidado en su autoprotección al frío Deterioro progresivo de las funciones mentales y cerebrales: —Lentitud en las decisiones —Razonamientos incorrectos —Deterioro de la memoria —Disartria —Ataxia —Deseo de dormir —Coma, etc. Disminución progresiva de las constates vitales: FC, TA, respiración, etc. Estado de muerte aparente.
