01. Regulación de la temperatura corporal
La mayor parte de los procesos bioquímicos en el organismo recibe influencia de los cambios de la temperatura. Los procesos metabólicos se aceleran o ralentizan según se incrementa o baja la temperatura corporal. La temperatura corporal central (es decir, intracraneal, intratorácica e intraabdominal) de ordinario se mantiene en un intervalo de 36 °C a 37,5 °C. Dentro de este rango existen diferencias individuales. Por ejemplo, la temperatura central en la mayor parte de las mujeres se eleva alrededor de 0,5 °C a 1 °C durante la fase del ciclo menstrual que sigue a la ovulación.
También existen variaciones diurnas. Las temperaturas centrales internas alcanzan su punto máximo a horas avanzadas de la tarde y durante la noche, y su punto más bajo en las primeras horas de la mañana (figura 10-1). De hecho, la temperatura corporal central suele llegar a su valor mínimo entre las 3:00 a. m., y la 6:00 a. m., y al más alto a una hora avanzada de la tarde, entre las 3:00 a. m., y la 6:00 p. m.
La temperatura corporal refleja la diferencia entre la producción y la pérdida de calor, y varía con el ejercicio y los extremos de la temperatura ambiental. Por ejemplo, el ejercicio puede aumentar hasta 10 veces la producción de calor metabólico. Por suerte, respuestas termorreguladoras, como la diaforesis, incrementan de manera simultánea la pérdida de calor y así evitan que la temperatura corporal se eleve hasta niveles peligrosos. Por otra parte, el estremecimiento incrementa la producción de calor metabólico. Esta respuesta termorreguladora puede oponerse al aumento de la pérdida de calor secundaria a las condiciones de un ambiente frío. En tanto esté bien protegido e hidratado, el cuerpo puede ejecutar sus funciones en condiciones ambientales que se encuentran en un intervalo de –50 °C hasta +50 °C. La incapacidad para controlar de forma apropiada la producción del calor o su pérdida da origen a consecuencias devastadoras. Por ejemplo, es posible que se formen cristales de hielo en los tejidos expuestos a temperaturas ambientales muy frías y húmedas. En el otro extremo, las temperaturas muy altas (+45 °C) pueden hacer que las proteínas se coagulen o se agreguen. Como se analiza más adelante en este capítulo, cambios sistémicos mucho menores de la temperatura corporal pueden ser devastadores en igual medida y provocar daño tisular, insuficiencia orgánica, coma e incluso la muerte.
La mayor parte del calor corporal se genera en los tejidos centrales más profundos (es decir, músculos y vísceras), que se encuentran aislados del ambiente y protegidos contra la pérdida de calor por una cubierta exterior de tejidos subcutáneos y piel (figura 10-2). El grosor de la cubierta depende del flujo sanguíneo. En un ambiente cálido, el flujo sanguíneo se incrementa y el grosor de la cubierta exterior disminuye, lo que permite una mayor disipación de calor. En un ambiente frío, los vasos sanguíneos que aportan el flujo sanguíneo a la piel y los tejidos subyacentes, incluidos los de las extremidades y los músculos más superficiales del cuello y el tronco, se constriñen. Esto incrementa el grosor de la cubierta y ayuda a reducir la pérdida de calor central del organismo. La capa de grasa subcutánea contribuye al valor de aislamiento de la cubierta exterior porque su grosor y su capacidad de conducción del calor tienen apenas una tercera parte de la eficiencia de otros tejidos.
Las temperaturas difieren en distintas partes del cuerpo; las temperaturas centrales superiores se identifican en la superficie cutánea. En general, la temperatura rectal se utiliza para medir la temperatura central y se considera el parámetro más preciso. Las temperaturas rectales suelen variar entre 37,3 °C y 37,6 °C. Las temperaturas centrales también pueden cuantificarse en el esófago con un termómetro flexible, a partir de un catéter arterial pulmonar que se usa para la medición por termodilución del gasto cardíaco o con una sonda urinaria con un sensor que cuantifica la temperatura de la orina en la vejiga. Por su ubicación, las temperaturas en la arteria pulmonar y el esófago reflejan de forma más cercana las temperaturas del corazón y los órganos torácicos. El catéter arterial pulmonar es la técnica de medición preferida cuando las temperaturas corporales cambian con rapidez y necesitan seguimiento preciso en una persona con enfermedad aguda en un ámbito de cuidados intensivos.
La temperatura oral, que se toma por vía sublingual, suele ser de 0,2 °C a 0,51 °C menor que la rectal. Sin embargo, suele seguir de manera estrecha los cambios de la temperatura central. La temperatura axilar también puede emplearse como un estimado de la temperatura central. No obstante, las paredes de la fosa axilar deben comprimirse para entrar en contacto estrecho durante un período prolongado (entre 5 min y 10 min para un termómetro de vidrio) porque este método requiere que se acumule una cantidad considerable de calor antes de que la temperatura definitiva se alcance.
La cuantificación de la temperatura en el oído recurre a un sensor infrarrojo para medir el flujo de calor de la membrana timpánica y el canal auditivo. Es popular en todos los ámbitos de la atención de la salud debido a su facilidad y velocidad, por ser aceptable para todas las personas y por ahorrar gastos derivados del tiempo de atención del personal que se requiere para tomar la temperatura. Sin embargo, aún se debate la precisión de este método. Existe evidencia que sugiere que la cuantificación de la temperatura auricular puede predecir las temperaturas rectales en adultos mayores con normotermia y fiebre. Además, estudios realizados en niños revelan poca evidencia que sugiera que la edad y el sexo del niño, así como la temperatura o la humedad ambientales, tengan impacto sobre la confiabilidad de la temperatura timpánica.
Los termómetros de chupón y las tiras para medir la temperatura cutánea en niños también han generado inquietudes en cuanto a la precisión, y encuentran su mejor aplicación en la vigilancia de tendencias y no en las mediciones absolutas.
Las temperaturas corporales central y cutánea son identificadas e integradas en regiones termorreguladoras del hipotálamo (en particular, el área preóptica en la zona anterior del hipotálamo) y otras estructuras cerebrales (es decir, tálamo y corteza cerebral). Los canales iónicos sensibles a la temperatura, identificados como un subgrupo de la familia de los canales de potencial transitorio de receptor, presentes en las neuronas sensitivas periféricas y centrales se activan ante los estímulos inocuos (tibio y fresco) y nocivos (calor y frío). Las señales periféricas relativas a la temperatura se inician por medio de cambios en los potenciales de membrana locales, que se transmiten hasta el cerebro por los ganglios de las raíces dorsales. El valor de referencia del centro termorregulador hipotalámico se encuentra establecido de tal manera que la temperatura central del organismo se regula dentro del intervalo normal de 36 °C a 37,5 °C. Cuando la temperatura corporal comienza a elevarse por encima de ese valor de referencia, el hipotálamo envía señales a los sistemas nerviosos central y periférico para que inicien conductas para disipar el calor. De igual forma, cuando la temperatura cae por debajo de ese valor de referencia, las señales del hipotálamo inducen comportamientos fisiológicos que incrementan la conservación y producción de calor. Las temperaturas centrales superiores a 41 °C o inferiores a 34 °C suelen implicar que la capacidad del cuerpo para la termorregulación está comprometida. Las respuestas corporales que producen, conservan y disipan el calor se describen en la tabla 10-1. Las lesiones de la médula espinal que producen una sección medular en el segmento T6 o por encima del mismo pueden comprometer de modo intenso la regulación de la temperatura, toda vez que los centros termorreguladores del hipotálamo ya no pueden controlar el flujo sanguíneo hacia la piel y la diaforesis.
| Ganancia | Pérdida | ||
|---|---|---|---|
| Respuesta corporal | Mecanismo de acción | Respuesta corporal | Mecanismo de acción |
| Constricción de los vasos sanguíneos superficiales | Confina el flujo sanguíneo a la región central del organismo, en tanto la piel y los tejidos subcutáneos actúan como aislamiento para prevenir la pérdida del calor central | Dilatación de los vasos sanguíneos superficiales | Permite la llegada de sangre que se calienta en la región central del cuerpo a la periferia, donde el calor se disipa por radiación, conducción y convección. |
| Contracción de los músculos pilomotores que circundan los vellos de la piel | Reduce la superficie de pérdida de calor en la piel | Diaforesis | Incrementa la pérdida de calor por evaporación |
| Adopción de la posición en cuclillas al tiempo que las extremidades se mantienen cerca del tronco | Reduce el área disponible para la pérdida de calor | ||
| Estremecimiento | Incrementa la producción de calor por los músculos | ||
| Incremento de la síntesis de adrenalina | Aumenta la producción de calor relacionada con el metabolismo | ||
| Incremento de la síntesis de hormona tiroidea | Se trata de un mecanismo a largo plazo que incrementa el metabolismo y la producción de calor | ||
Además de los mecanismos reflejos y automáticos de termorregulación, los humanos adoptan conductas voluntarias para ayudar a regular la temperatura corporal con base en su sensación consciente de tener demasiado calor o frío. Estos comportamientos incluyen la selección de ropa adecuada y la regulación de la temperatura ambiental con sistemas de calentamiento y aire acondicionado. Las posiciones del cuerpo que permiten mantener las extremidades en cercanía al tronco impiden la pérdida de calor y a menudo se asumen en el ambiente frío.
Mecanismos de producción de calor
El metabolismo es la fuente principal del organismo para la producción de calor o termogénesis. Muchos factores tienen impacto sobre la tasa metabólica, entre otros:
- La tasa metabólica de cada célula.
- Cualquier factor que incremente la tasa de metabolismo basal (TMB), como la actividad muscular. - El metabolismo adicional generado por hormonas, como la tiroxina, la hormona del crecimiento o la testosterona.
- Cualquier metabolismo adicional consecuencia de la estimulación celular que el sistema nervioso simpático ejerce.
- El metabolismo adicional que deriva del incremento de la actividad química celular.
- El efecto termógeno de la digestión, absorción o almacenamiento de los alimentos.
Ocurre una elevación de 0,55 °C de la temperatura corporal por cada incremento del 7% del metabolismo. Los neurotransmisores simpáticos, adrenalina y noradrenalina, que se liberan cuando se requiere un aumento de la temperatura corporal, actúan en el nivel celular para desplazar el metabolismo corporal hacia la producción de calor en vez de permitir la producción de energía. Ésta puede ser una de las razones por las que la fiebre tiende a generar sensaciones de debilidad y fatiga. La hormona tiroidea incrementa el metabolismo celular, pero esta respuesta suele requerir varias semanas para alcanzar una efectividad máxima.
Las acciones involuntarias finas, como el estremecimiento y el chasquido de los dientes, pueden elevar de 3 a 5 veces la temperatura corporal. El estremecimiento es iniciado por impulsos que provienen del hipotálamo. Si bien es un intento para disminuir la temperatura corporal, en realidad la eleva y aumenta el consumo de oxígeno alrededor del 40%.
El primer cambio muscular que se presenta con el estremecimiento es un incremento general del tono muscular, al que sigue un temblor rítmico oscilatorio que implica un reflejo medular que controla el tono de los músculos. El ejercicio físico incrementa la temperatura corporal. Los músculos convierten la mayor parte de la energía en combustibles que consumen para producir calor y no trabajo mecánico. Con el ejercicio extenuante, más de 3 cuartas partes del aumento del metabolismo secundario a la actividad muscular aparecen como calor en el organismo y el resto se manifiesta como trabajo mecánico.
Mecanismos de pérdida de calor
La mayor parte de las pérdidas corporales de calor tiene lugar en la superficie cutánea como calor proveniente de la sangre que se desplaza hacia la piel y desde ahí hacia el ambiente circundante.
Existen anastomosis arteriovenosas (AV) numerosas bajo la superficie cutánea que permiten que la sangre pase de modo directo del sistema arterial al venoso. Estas anastomosis AV son en gran medida como los radiadores de un sistema de calentamiento. Cuando los cortocircuitos puente se abren, el calor corporal se disipa con libertad hacia la piel y el ambiente circundante; cuando se cierran, el calor se retiene en el cuerpo. El flujo sanguíneo de las anastomosis AV está controlado casi de manera exclusiva por el sistema nervioso simpático en respuesta a cambios de la temperatura central y la ambiental. La contracción de los músculos pilomotores de la piel, que levantan el vello cutáneo y generan la llamada piel de gallina, también ayuda a conservar calor al reducir el área de superficie disponible para su pérdida.
El calor se pierde del organismo por radiación, conducción y convección en la superficie cutánea; por la evaporación del sudor y la transpiración insensible; por la exhalación del aire que se ha calentado y humidificado; y por la pérdida de calor en la orina y las heces. De estos mecanismos, sólo las pérdidas de calor que se presentan en la superficie cutánea están bajo el control directo del hipotálamo.
Radiación
La radiación es la transferencia de calor por el aire o un vacío. El calor del sol se transmite por radiación. La pérdida de calor por radiación varía con la temperatura ambiental. La temperatura ambiental debe ser menor que la del cuerpo para que se presente una pérdida de calor. En una persona desnuda sentada dentro de una habitación con temperatura normal, alrededor del 60% del calor corporal se disipa de forma característica por radiación.
Conducción
La conducción es la transferencia directa de calor de una molécula a otra. La sangre porta, o conduce, el calor desde el núcleo interno del organismo hasta la superficie cutánea. En condiciones normales, sólo una cantidad pequeña de calor corporal se pierde por conducción hacia una superficie más fría.
Los cobertores o colchones de enfriamiento que se utilizan para disminuir la fiebre dependen de la conducción del calor desde la piel hasta la superficie fría del colchón. El calor también puede conducirse en la dirección opuesta: del ambiente exterior hacia la superficie corporal. Por ejemplo, la temperatura corporal puede aumentar un poco después de un baño caliente.
El agua tiene un calor específico varias veces superior al del aire, de tal manera que la primera absorbe cantidades mucho mayores de calor que el segundo. La pérdida de calor corporal puede ser excesiva y poner en riesgo la vida en situaciones de inmersión en agua fría o exposición al frío mientras se viste ropa empapada o húmeda.
La conducción del calor hacia la superficie corporal recibe influencia del volumen sanguíneo. En el clima cálido, el cuerpo compensa con un aumento del volumen sanguíneo como medio para disipar el calor. Un edema leve de los tobillos cuando hay clima caliente constituye evidencia de la expansión del volumen sanguíneo. La exposición al frío genera diuresis por frío y reducción del volumen sanguíneo como medio para controlar la transferencia de calor hacia la superficie corporal.
Convección
Convección se refiere a la transferencia del calor a través de la circulación de corrientes de aire. En condiciones normales, una capa de aire tibio tiende a permanecer cerca de la superficie corporal. La convección produce la remoción continua de la capa tibia y su sustitución con aire proveniente del ambiente circundante. El factor de sensación térmica que a menudo se incluye en el informe del estado del tiempo combina el efecto de la convección por el viento con la temperatura del aire estático.
Evaporación
La evaporación implica el empleo del calor corporal para convertir el agua de la piel en vapor de agua. El agua difundida a través de la piel independientemente a la diaforesis se denomina transpiración insensible. Las pérdidas por transpiración insensible alcanzan su máximo en un ambiente seco. La sudoración ocurre a través de las glándulas sudoríparas y está bajo el control del sistema nervioso simpático. La diaforesis está mediada por la acetilcolina. Esto difiere de otras funciones de mediación simpática en que las catecolaminas fungen como neuromediadores. El impacto de esto es que los medicamentos anticolinérgicos, como la atropina, pueden interferir con la pérdida de calor al interrumpir la sudoración.
Las pérdidas de calor por evaporación incluyen la transpiración insensible y la diaforesis, y se pierden 0,58 calorías por cada gramo de agua evaporada. En tanto la temperatura corporal es mayor que la temperatura atmosférica, el calor se pierde por radiación. Sin embargo, cuando la temperatura del ambiente circundante excede la de la piel, la evaporación es la única alternativa del organismo para liberarse de calor. Cualquier alteración que impida la pérdida de calor por evaporación induce un incremento de la temperatura corporal.
Tanto la fiebre como la hipertermia describen condiciones en las que la temperatura corporal se encuentra por encima del intervalo normal. La fiebre se debe a un desplazamiento del punto de referencia térmico del centro termorregulador en el hipotálamo hacia valores superiores. Esto contrasta con la hipertermia, en la que el valor de referencia no se modifica, pero los mecanismos que controlan la temperatura corporal son ineficaces para mantener la temperatura del organismo dentro de un intervalo normal en situaciones en las que la producción de calor excede la capacidad del cuerpo para disiparlo.