Termoregolazione durante esercizio fisico
 
 
 
 L’uomo, come tutti i mammiferi, è un animale omeotermo, in grado cioè di mantenere costante intorno ai 37°C la sua temperatura corporea, indipendentemente dalla temperatura esterna. Esiste infatti in una struttura del nostro cervello, l’ipotalamo, un termostato termoregolatore che mette in atto meccanismi di conservazione o di eliminazione del calore quando la temperatura corporea esce dalla zona di controllo termico.
Il corpo si riscalda prevalentemente per effetto dei processi metabolici di produzione di Energia. In questi processi solo una piccola parte dell’energia potenziale contenuta nei carburanti, zuccheri e grassi, viene liberata per produrre lavoro muscolare, il resto si rende disponibile sotto forma di calore. Questo calore viene utilizzato per riscaldare attraverso il sangue tutti i distretti corporei.
 
 
Meccanismi di scambio calorico
 
Le principali vie di scambio calorico, in relazione alle diverse condizioni fisiologiche e ambientali, sono:
 
1) conduzione
2) convezione
3) irradiazione
4) evaporazione del sudore
 
Le prime tre vie rappresentano sia una via d’apporto, sia di perdita di calore. L'evaporazione permette invece al nostro corpo solo di perdere calore. L’evaporazione di un grammo di acqua comporta la perdita di 0,58 kcalorie. Questo è un processo esclusivo attraveso cui l’uomo, anche se esposto a temperature ambiente superiori alla temperatura cutanea, può perdere calore sudando, a condizione che l’ambiente in cui si trova non sia saturo di vapore acqueo. Questa condizione negativa all’evaporazione dell’acqua si verifica nelle giornate estive caldo-umide. Una modesta quota di calore viene eliminata dall’albero respiratorio sempre per evaporazione attraverso l’aria espirata.
La conduzione permette a oggetti in contatto fisico il trasferimento del calore dal corpo più caldo a quello più freddo.
La convezione è una speciale forma di conduzione in cui un fluido, liquido o gas, acquista calore scorrendo su una superficie a temperatura più elevata.
Un esempio fisiologico di quest’ultimo meccanismo è realizzato nell’uomo dal flusso di sangue attraverso i tessuti, in particolare attraverso i distretti cutanei e le estremità, mani e piedi. Per mezzo di tale dispositivo il corpo può scambiare notevoli quantità di calore con l’ambiente. Questo meccanismo risulta più efficace quando vi sia spostamento del corpo rispetto all’aria, purchè la temperatura dell’aria sia inferiore a quella del corpo.
L'irradiazione è un meccanismo di scambio di calore dovuto al passaggio di onde termiche tra due superfici che si fronteggiano.
 
 
Bilancio termico durante l'esercizio fisico
 
Durante un lavoro muscolare aumenta la produzione di calore. Infatti il rendimento, cioè il rapporto tra lavoro meccanico ottenuto e l’enegia potenziale contenuta nel carburante utilizzato, è al massimo del 25%. Ciò significa che il 75% dell’energia chimica è liberata sotto forma di calore.
All’inizio del lavoro il centro termoregolatore innalza di 1,5° la temperatura interna (38,5°), e ciò per rendere più efficienti i meccanismi metabolici di produzione di Energia. All’inizio dell’esercizio quindi si ha un bilancio termico positivo, poi si innesca la sudorazione e si raggiunge l’equilibro termico. Durante un lavoro i meccanismi di dispersione del calore per convezione ed irraggiamento sono modesti. Solo la sudorazione cutanea e la successiva evaporazione dell’acqua riescono a raffreddare il nostro corpo. Il lavoro in ambiente caldo costituisce perciò una sfida alla stabilità della nostra temperatura corporea. Basti pensare che la produzione di calore di un soggetto che compia lavoro ad una intensità medioelevata corrisponde ad oltre 1100 kcalorie in un’ora.
Durante un esercizio il flusso sanguigno cutaneo aumenta e permette di trasferire un’elevata quantità di calore dall’interno dell’organismo alla sua supericie e si crea un gradiente termico tra cute e aria utile all’evaporazione del sudore.
La perdita di liquidi e l’aumento della circolazione cutanea però comportano una riduzione del ritorno venoso e del riempimento ventricolare del cuore. Ciò comporta una ridistribuzione del sangue, privileggiando il distretto cutaneo e i muscoli che lavorano a scapito del flusso renale e degli organi addominali. Il volume di sangue circolante si riduce progressivamte a causa della sudorazione, mentre è pressante la richiesta di una portata cardiaca sempre più elevata per soddisfare le necessità metaboliche dei muscoli che lavorano e del flusso cutaneo per perdere calore.
Intervengono allora due meccanismi di parziale compenso:
 
1) Aumento dell’estrazione di O2 da parte dei muscoli
2) Aumento della frequenza cardiaca per mantenere una portata cardiaca adeguata
 
Naturalmente questo compenso durerà poco e ben presto il soggetto dovrà interrompere il lavoro poichè la necessità della termoregolazione assume importanza primaria e vitale, al fine di evitare il colpo di calore o addirittura la morte se la temperatura corporea superasse i 42°C.
Per evitare tutto ciò, specialmente se il lavoro è svolto in condizioni climatiche sfavorevoli caldo-umide, risulta molto utilemantenere costante il volume plasmatico ingerendo dei liquidi, al fine di mantenere un'adeguata portata cardiaca.
L’umidità presente nell’aria però ostacola l’evaporazione del sudore e il raffreddamento del corpo. Occorre in questi casi curare anche l’abbiglimento sportivo evitando abiti che intrappolino l’aria, riducendo così la dispersione di calore.
 
 
Adattamento della termoregolazione indotto dall’allenamento
 
L’esercizio fisico regolare rende più efficienti i meccanismi di termoregolazione attraverso tre modificazioni:
 
1) Aumento della quantità di sudore prodotto a parità di temperatura corporea
2) Abbassamento della soglia di sudorazione, per cui i soggetti allenati cominciano a sudare prima di quelli non allenati
3) Aumento del volume di sangue fino a valori del 20%
 
 
Variazioni dell’equilibrio idroelettrolitico durante l'esercizio
 
Durante un esercizio fisico ad alte temperature, con l’aumento della sudorazione, si ha una perdita di elettroliti. Le variazioni più importanti a cui va incontro l’atleta sono:
 
1) Riduzione dell’acqua plasmatica
2) Fuoriuscita di Potassio e Magnesio dalle cellule muscolari
3) Aumento del pool totale di Potassio nel plasma
4) Riduzione del pool totale di Sodio e di Cloro nel plasma perchè presenti nel sudore che viene disperso
5) Riduzione significativa del rapporto Sodio/Potassio a causa dell’aumento della Potassiemia e della riduzione della Sodiemia
 
Nel corso però di un esercizio prolungato ad alte temperature, come per esempio durante una maratona, le perdite notevoli di Potassio col sudore e con le urine possono portare l’atleta ad una riduzione del pool totale di questo elettrolita, con una potassiemia ai limiti inferiori della norma e possibilità di crampi.
 
 
Prevenzioni delle perdite idroelettrolitiche
 
E’ patrimonio culturale ormai di tutti gli sportivi praticanti il concetto che la performance possa essere limitata dalla perdita di acqua e di elettroliti con il sudore e che la disidratazione possa portare all’ipertermia e al colpo di calore.
Pertanto una particolare cura viene rivolta alla prevenzione del deficit idroelettrolitico indotto dalla sudorazione attraverso l’ingestione di soluzioni reidratanti. La presenza nelle soluzioni di tali ioni e di glucosio limita l’assorbimento non solo degli stessi, ma soprattutto dell’acqua. Spesso poi se l’esercizio è svolto ad intensità che vanno oltre il 70% del VO2 max, a seguito dell’ingestione di queste bevande, si possono presentare disturbi gastrointestinali con nausea e diarrea.
In base alla mia esperienza, la conclusione che emerge è che lo sportivo ha bisogno durante l'esercizio soprattutto di acqua e di piccole ma frequenti quantità di glucosio o fruttosio, al fine di mantenere costante la glicemia, mentre resta dubbia l’efficacia dei soli ioni minerali in quanto riducono l’assorbimento d'acqua, inibiscono la sudorazione e spesso peggiorano la performance sportiva.
 
 
 
Dott. Giuseppe D’amico