TERMORREGULACIÓN
AUTORES: Alexandra Cardona Camila Alejandra Roa Camila Aldana Morales Laura Juliana Martínez Elizabeth Céspedes Ibáñez
DOCENTE: Héctor Mayorga
UNIVERSIDAD DEL TOLIMA Facultad de Ciencias De La Salud Programa de Enfermería Curso: Biofísica 04/06/2013
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CONTENIDO PAG. 1. Objetivos………………………… Objetivos…………………………………………………… ……………………………………………………… …………………………………..3 ……..3 Introducción……………………………………………………… ……………………………………………………… …………………………….4 ….4 2. Introducción………………………… Temperatura…………………………………………………… ……………………………………………………… ………………………………5 …5 3. Temperatura………………………… 4. Termorregulación…………………… Termorregulación………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………5 …5 termorregulación……………………………………………… ……………………………7 7 5. Factores que influyen en la termorregulación………………… control……………………………………………… ……………………………………………………9 …………………………9 6. Mecanismo de control…………………… 7. Termorregulación en el hombre…………………………………………………………….10 hombre…………………………………………………………….10 calor……………………………………………… …………………………………...11 ………...11 8. Procesos de transferencia de calor…………………… temperatura…………………………………………….12 …………………………….12 9. Mecanismos de regulación de la temperatura……………… 10. Mecanismos de perdida de calor……………………… calor…………………………………………………… …………………………………...13 ……...13 11. Mecanismo de conservación de calor……………………… calor………………………………………………… ……………………………...13 …...13 calor………………………………………………… ……………………………….14 …….14 12. Mecanismos de producción de calor……………………… Radiación………………………………………………………… ……………………………………………………… …………………………...25 ...25 13. Radiación…………………………… 14. Radiobiología………………………… Radiobiología…………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………36 36 calor………………………………………………… ………………………………………………….45 ……………………….45 15. Conducción de calor……………………… Convención………………………………………………………… ……………………………………………………48 …………………………48 16. Convención……………………………… Evaporación………………………………………………………… ……………………………………………………. ………………………...51 ..51 17. Evaporación…………………………… 18. Capacidad térmica del cuerpo humano…………………………… humano……………………………………………………54 ………………………54 calor………………………………………………… …………………………………59 ……59 19. Enfermedades causadas por el calor…………………… frio………………………………………………………...60 ………...60 20. Enfermedades causadas por el frio……………………………………………… 21. Conclusiones…………………………… Conclusiones………………………………………………………… …………………………………………………….63 ……………………….63 Bibliografía……………………………………………… ……………………………………………………… …………………………………….64 ………….64 22. Bibliografía…………………
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CONTENIDO PAG. 1. Objetivos………………………… Objetivos…………………………………………………… ……………………………………………………… …………………………………..3 ……..3 Introducción……………………………………………………… ……………………………………………………… …………………………….4 ….4 2. Introducción………………………… Temperatura…………………………………………………… ……………………………………………………… ………………………………5 …5 3. Temperatura………………………… 4. Termorregulación…………………… Termorregulación………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………5 …5 termorregulación……………………………………………… ……………………………7 7 5. Factores que influyen en la termorregulación………………… control……………………………………………… ……………………………………………………9 …………………………9 6. Mecanismo de control…………………… 7. Termorregulación en el hombre…………………………………………………………….10 hombre…………………………………………………………….10 calor……………………………………………… …………………………………...11 ………...11 8. Procesos de transferencia de calor…………………… temperatura…………………………………………….12 …………………………….12 9. Mecanismos de regulación de la temperatura……………… 10. Mecanismos de perdida de calor……………………… calor…………………………………………………… …………………………………...13 ……...13 11. Mecanismo de conservación de calor……………………… calor………………………………………………… ……………………………...13 …...13 calor………………………………………………… ……………………………….14 …….14 12. Mecanismos de producción de calor……………………… Radiación………………………………………………………… ……………………………………………………… …………………………...25 ...25 13. Radiación…………………………… 14. Radiobiología………………………… Radiobiología…………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………36 36 calor………………………………………………… ………………………………………………….45 ……………………….45 15. Conducción de calor……………………… Convención………………………………………………………… ……………………………………………………48 …………………………48 16. Convención……………………………… Evaporación………………………………………………………… ……………………………………………………. ………………………...51 ..51 17. Evaporación…………………………… 18. Capacidad térmica del cuerpo humano…………………………… humano……………………………………………………54 ………………………54 calor………………………………………………… …………………………………59 ……59 19. Enfermedades causadas por el calor…………………… frio………………………………………………………...60 ………...60 20. Enfermedades causadas por el frio……………………………………………… 21. Conclusiones…………………………… Conclusiones………………………………………………………… …………………………………………………….63 ……………………….63 Bibliografía……………………………………………… ……………………………………………………… …………………………………….64 ………….64 22. Bibliografía…………………
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OBJETIVOS * poder comprender como afecta la termorregulación en el cuerpo ante actividades que realiza y el medio que lo rodea. * conocer las temperaturas normales del ser humano. * Saber qué hace el cuerpo ante cambios bruscos de temperatura y como lo logra. * conocer qué factores afectan la temperatura en el cuerpo humano.
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INTRODUCCION Los seres vivos han buscado diferentes formas de termorregularce para poder sobrevivir ante casi cualquier temperatura su sistema de termorregulación es muy complejo lo que le permite adaptarse a su habitad y poder cumplir con sus diferentes funciones o actividades en su medio. La termorregulación mantiene el cuerpo equilibrado y reacciona ante un dichos cambios por ejemplo el sudor es para enfriar le piel las orejas también funcionan para enfriar se pierde mucho calor por las manos pies cabeza y orejas en caso de frio la sangre caliente se mantiene en el centro del cuerpo para salvar los órganos sin un sistema auto termorregulador no sentirías los cambios o la necesidad de calentarte o enfriarte y el cuerpo sufriría serios problemas.
El calor corporal total es producto del ambiente y del calor generado metabólicamente. Este debe mantenerse en un rango que prevenga la disfunción celular y enzimática, siendo considerado como normal para los seres humanos el que oscila entre 36,1 ºC y 37,8 ºC en cualquier ambiente.
La piel tiene termoreceptores, que informan al cerebro sobre la temperatura externa. Si la temperatura se eleva, el hipotálamo (termostato corporal) recibe las señales y controla los mecanismos involucrados en la homeóstasis térmica: glándulas sudoríparas, capilares, y glándulas suprarrenales, encargadas del control de los líquidos corporales lo que aumenta la distribución de flujo sanguíneo hacia la superficie e inicia la sudoración.
Es asi que en este trabajo se darán a conocer las formas como actúa nuestro organismo a causa de verse afectado por temperaturas extremas siendo regulado de forma involuntaria por nuestro hipotálamo y de forma voluntaria según nuestro confort en determinadas afectaciones del medio ambiente. Esperamos sea de su agrado y cumpla todas las expectativas propuestas.
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LA TEMPERATURA La Temperatura es una propiedad de la materia que está relacionada con la sensación de calor o frío que se siente en contacto con ella. Cuando tocamos un cuerpo que está a menos temperatura que el nuestro sentimos una sensación de frío, y al revés de calor. Sin embargo, aunque tengan una estrecha relación, no debemos confundir la temperatura con el calor. Cuando dos cuerpos, que se encuentran a distinta temperatura, se ponen en contacto, se producen una transferencia de energía, en forma de calor, desde el cuerpo caliente al frío, esto ocurre hasta que las temperaturas de ambos cuerpos se igualan. En este sentido, la temperatura es un indicador de la dirección que toma la energía en su tránsito de unos cuerpos a otros.
LA MEDIDA: El instrumento utilizado habitualmente para medir la temperatura es el termómetro. Los termómetros de líquido encerrado en vidrio son los más populares; se basan en la propiedad que tiene el mercurio, y otras sustancias (alcohol coloreado, etc.), de dilatarse cuando aumenta la temperatura. El líquido se aloja en una burbuja -bulboconectada a un capilar (tubo muy fino). Cuando la temperatura aumenta, el líquido se expande por el capilar, así, pequeñas variaciones de su volumen resultan claramente visibles. ESCALAS: Actualmente se utilizan tres escalas para medir la temperatura, la escala Celsius es la que todos estamos acostumbrados a usar, el Fahrenheit se usa en los países anglosajones y la escala Kelvin de uso científico.
LA TERMORREGULACIÓN
Hace referencia al mantenimiento de la temperatura corporal dentro de una zona específica bajo condiciones que involucran cargas térmicas internas (metabólicas) y externas (ambientales). En el caso de los humanos la temperatura corporal es aproximadamente de 37ºC. Más exactamente, la temperatura promedio en humanos es 36.7ºC, aunque puede variar de un sujeto a otro, y el 95% de los sujetos tienen una temperatura entre 36.3 y 37.1ºC. Por otro
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lado, la temperatura en un sujeto puede variar a lo largo del día, siendo un poco más baja de madrugada y 0.5ºC más alta al anochecer. Durante el sueño la temperatura se regula peor y tiende a bajar. En las mujeres la temperatura aumenta medio grado en la segunda parte del ciclo menstrual, después de la ovulación. Para mantener constante esa temperatura, existen múltiples mecanismos, pero están controlados por el hipotálamo, que es donde se centraliza el control de la temperatura. El hipotálamo se encarga de regular las propiedades del medio interno, como la concentración de sales o la temperatura. El hipotálamo funciona de forma parecida al termostato de una casa. Cuando la temperatura de la casa es menor que aquella a la cual hemos ajustado el termostato, este pone en marcha la calefacción hasta que la temperatura es igual a la deseada. Si la temperatura de la casa es mayor del punto de ajuste, detiene la calefacción para que la temperatura baje. El hipotálamo mide la temperatura en el propio hipotálamo, en cierta región del hipotálamo existen neuronas que son sensibles a la temperatura. Además el hipotálamo recibe información de la temperatura en otros lugares del cuerpo, sobre todo de la temperatura de la piel, y esta información le llega procedente de fibras nerviosas sensoriales sensibles a la temperatura. El hipotálamo compara la temperatura en el hipotálamo y en la piel con el valor de referencia de 37ºC, si la temperatura corporal es mayor de 37ºC pone en marcha mecanismos para que disminuya, si es menor de 37ºC hace que ascienda. Cuando existe una discrepancia entre la temperatura central, en el hipotálamo, y la temperatura en la piel, por ejemplo si la temperatura en el hipotálamo es mayor de 37ºC y en la piel es menor de 37ºC, toma preferencia la temperatura central.
Si pensamos un poco, esta regulación información doble tiene mucho sentido fisiológico. La información cutánea permite al hipotálamo anticiparse a los cambios. Si la temperatura cutánea es baja, quiere decirse que estamos en un ambiente frío, y que conviene conservar el calor, así que el hipotálamo pone en marcha los mecanismos correspondientes antes de que la temperatura en el interior del organismo empiece a cambiar. Por otro lado el cerebro se daña fácilmente con los cambios de temperatura, por lo que si la temperatura en el hipotálamo empieza a aumentar, se ponen en marcha inmediatamente mecanismos para bajarla, no importa cuál sea la temperatura de la piel.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA TERMORREGULACIÓN Los factores que influencian la satisfacción de las necesidades permiten identificar los valores adecuados en su satisfacción desde la unicidad de la persona. Estos factores son biofisiológicos, que hacen referencia a las condiciones genéticas de la persona y al funcionamiento de sus aparatos o sistemas u órganos de acuerdo con su edad,
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etapa de desarrollo y estado general de salud. Los psicológicos que se refieren a sentimientos, pensamientos, emociones, inteligencia, memoria, psicomotricidad, nivel de conciencia, sensopercepción y habilidades individuales y de relación, y finalmente los factores socioculturales que se refieren al entorno físico de la persona y a los aspectos socioculturales de este entorno que están influenciando a la persona. El entorno sociocultural incluye lo relativo a los valores y normas que proporciona la familia, escuela, las leyes, entre otras.
Factores biofisiológicos. - Edad: la edad influye de manera notable en el mantenimiento de la temperatura corporal. Cuando se es pequeño (recién nacido o primera infancia) debemos tener en cuenta la temperatura ambiente a la que está sometido el niño. Cuando nacemos, el ser humano es poiquilotermo por lo que debe adecuar su temperatura a la del medio en el que se encuentra. Esto es debido a que se posee un centro de termorregulación inmaduro. Por esta razón debemos procurarle un ambiente térmico estable. La temperatura de los niños oscila entre 36,1 y 38,8°C. A medida que vamos creciendo, nuestro centro termorregulado r madura. Ejerce completamente sus funciones de termogénesis y termólisis. En este caso, el ser humano no adecua su temperatura corporal al medio sino que la mantiene constante aunque se produzcan bruscas variaciones en él. Es decir, su temperatura se mantiene alrededor de 37°C. Esto se consigue mediante unos mecanismos de pérdida y ganancia de calor anteriormente explicados. Con el paso de los años y habiéndonos convertido en personas ancianas, nuestra temperatura vuelve a sufrir cambios. Continuamos siendo homeotermos pero la constante de nuestra temperatura ha descendido unos 2°C, manteniéndose aproximadamente en 35°C, debido a que con la edad disminuyen las funciones metabólicas y nuestro centro termorregulador se deteriora. - Ejercicio: la realización de actividad muscular o ejercicio influye de manera notable. Una actividad que sea muy intensa y elevada con una continuación en el tiempo que dura alrededor de una hora (como en el caso de los niños cuando juegan animadamente) o un entrenamiento de cuatro, cinco, o más horas, caso de los deportistas de élite; hace que la producción de calor aumente. Este aumento es debido a un incremento de la función metabólica de los músculos al encontrarse en continua actividad. La temperatura corporal en este caso aumenta de 2,2 a 2,7°C por encima de la normalidad. Puede apreciarse con el enrojecimiento de la piel, por ejemplo al correr. Cuando la actividad intensa cesa, la temperatura vuelve a sus límites normales.
- Nutrición: la ingesta de alimentos particularmente de aquellos que contengan proteínas, que son moléculas de elevado peso molecular cuya digestión es mucho más compleja, aumenta la temperatura corporal unas décimas. Los alimentos al ser ingeridos se degradan y como consecuencia de esta degradación se libera energía que se manifiesta en forma de calor. Por ejemplo la ingesta de alimentos pesados, como un puchero, ocasiona un 7
aumento de la temperatura que se manifiesta con un enrojecimiento de la piel y sudoración.
- Sexo: el sexo es otro de los factores que influyen en la temperatura corporal. Tanto en el hombre como en la mujer, la temperatura se mantiene constante alrededor de 37°C. Aunque existe una excepción, en el caso de la mujer; un periodo en el que su temperatura corporal aumenta de 0,3 a 0,6°C durante más o menos cinco días (período en que la mujer tiene su ovulación). Este período ocurre hacia la mitad del ciclo, sobre el día 14, en el caso de que la menstruación esté reglada en 28 días. - Variaciones diurnas: influyen de manera notable. Tanto el día como la noche regulan la temperatura. Mientras que por el día (a horas tempranas entre las tres y las cinco de la madrugada) nos encontramos con las temperaturas más bajas. Esto es debido a que la acción del metabolismo disminuye a causa del sueño. En cambio, durante el atardecer y la noche, entre las 20:00 horas y 22:00 horas, aumenta la temperatura de 1,1 a 1,6°C. Este aumento es producido por la acción acumulada del metabolismo durante el día. La variación de la temperatura fluctúa de forma media unos 2°C. Todo esto depende tanto de actividad física realizada durante el día, la acción metabólica.
- Consumo de tabaco: el consumo de cigarrillos puede elevar la temperatura corporal. - Estado de salud. Factores psicológicos Al estar la temperatura regulada por el hipotálamo, glándula situada bajo el encéfalo, la regulación de la temperatura va a estar también suficientemente influida por los aspectos psicológicos de la persona, así como de sus diferentes estados emocionales. Las emociones: • Estrés • Ansiedad • El llanto, los gritos
La estimulación del sistema nervioso simpático, debido a las emociones (estrés, ansiedad, el llanto, los gritos), puede producir un aumento de la temperatura corporal. La estimulación de dicho sistema provoca el incremento del ritmo cardiaco, la frecuencia respiratoria y como consecuencia aumenta el gasto metabólico lo cual se va a traducir en un ascenso de producción de energía y por tanto de calor. Factores socioculturales
Medio ambiente-clima: quizás unos de los factores que más influyen en la regulación de la temperatura sea el medio ambiente (relacionado con el clima). 8
Temperatura ambiental: si la temperatura ambiental es elevada, se va a producir un aumento de nuestra temperatura corporal, lo que se va a traducir en una activación de los mecanismos para la eliminación del exceso de calor. Por el contrario, si la temperatura del ambiente es baja, se van a activar los mecanismos para evitar la pérdida de calor.
Humedad: los países cálidos generalmente suelen tener elevados índices de humedad. Tomemos por ejemplo nuestro entorno, Canarias, donde el índice de humedad es alrededor es de un 75-85%, lo que provoca la pérdida de calor por efecto del calor sea bastante abundante.
En general, la temperatura corporal de los habitantes de los países cálidos es ligeramente superior a la de los habitantes de países fríos. El grado relativo de humedad y la temperatura ambiental influyen en los procesos de pérdida de calor o el fenómeno contrario. Tipo de profesión: el ejercicio de una profesión puede necesitar en diversas ocasiones, una actividad intensa que predispondrá a las personas a un aumento de la temperatura corporal debida al incremento del metabolismo. Esto está muy relacionado con la actividad física. Lugar de trabajo: las condiciones en que las personas trabajan en condiciones de temperaturas extremas tanto muy frías (los tramperos de Canadá o de Alaska, los agricultores...) como muy calientes (trabajadores de altos hornos de fundición de metales), van a traer como consecuencia que sus mecanismos de regulación de la temperatura estén condicionados para soportar dichas temperaturas. Así, por ejemplo, para un turista nórdico que visite las Islas durante el invierno, las temperaturas les parecerán muy agradables, mientras para que un isleño, dicha temperaturas serán frías. Vivienda: el grado de humedad, la temperatura de la vivienda, así como la ventilación de la misma. Si una vivienda se encuentra ventilada se favorece la pérdida de calor por el fenómeno de convección, mientras que por el contrario, si la vivienda no está ventilada se producirá un acumulo de aire caliente provocando un ambiente cargado que impide el ya mencionado fenómeno de convección.
MECANISMOS DE CONTROL La temperatura del organismo está sometida a un estricto control. Existe un centro encargado de controlar la evolución de esa variable. Se encuentra situado en el hipotálamo, un núcleo cerebral primitivo en la escala evolutiva. Recibe información constante sobre la temperatura del organismo gracias a diversos receptores situados por todo el cuerpo, especialmente en contacto con la sangre y algunos fluidos. Las señales emitidas por los receptores son transmitidas hacia el sistema nervioso central. La necesidad de mantener la producción de energía obliga a ese centro regulador a influir constantemente en un eje hormonal muy relacionado con el equilibrio térmico, del que forma parte el tiroides. Las hormonas tiroideas tienen una gran importancia a la hora de seguir con la fabricación de energía. De hecho, cuando se produce un trastorno en ese eje hormonal, surgen grandes variaciones en la temperatura corporal que se acompañan de síntomas como 9
escalofríos. Se puede determinar la temperatura corporal periférica mediante el uso clásico del termómetro en la axila. Si se pretende valorar la temperatura central se recurre a la medición bucal o anal (algo muy socorrido en los niños pequeños cuando no se puede obtener una cifra fiable con el otro método). Entre ambas determinaciones hay diferencias que pueden superar el grado centígrado, siendo en estos casos un dato a valorar. Junto a todos esos cambios más o menos fisiológicos, se observan otros que son capaces de provocar serios trastornos. A partir de 37,5, se empieza a hablar de febrícula y a partir de 38, de fiebre. La fiebre es la manifestación de que está sucediendo algo anómalo en el organismo. Esa anomalía puede venir provocada por un proceso inflamatorio unido o no a una infección. Ese incremento de la temperatura corporal puede incluso facilitar la lucha contra los microorganismos, pero en otras situaciones, puede suponer un riesgo relevante. Mecanismo conductual: influenciada por la sensación térmica y el bienestar.
Voluntario Consciente Rango amplio de control.
Modificado por: temperatura ambiental, vestuario y alimentación
Mecanismo fisiológico Involuntario Inconsciente Control fino Implica equilibrio entre producción y pérdida de calor
TERMORREGULACIÓN EN EL HOMBRE El hombre es un organismo homeotermo endodermo. Lo cual implica que, a pesar de grandes variaciones en la temperatura ambiental, la producción de calor interna equilibra la pérdida de calor dando como resultado una temperatura corporal estable. Este equilibrio se conoce como balance calórico o flujo calórico. Su control es efectuado eficazmente a través de la modulación del comportamiento (como, por ejemplo, cambio de ropa) y de mecanismos fisiológicos (como, por ejemplo, sudoración, tiritación). La temperatura normal del cuerpo de una persona varía dependiendo de su sexo, su actividad reciente, el consumo de alimentos y líquidos, la hora del día y, en las mujeres, de la fase del ciclo menstrual en la que se encuentren. Tradicionalmente la Medicina considera que la temperatura corporal normal tomada oralmente- oscila entre 36,5 y 37,5 °C en el adulto saludable; el valor promedio viene a ser 37 °C. Tres estudios diferentes recientes sugieren que la temperatura promedio en adultos saludables es de 36,7 °C. El modelo termorregulador humano más simple divide al cuerpo en dos compartimentos: la zona central o núcleo que produce calor y la zona superficial o periférica que regula la pérdida de calor. En condiciones de reposo, la producción de calor depende especialmente
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de la actividad metabólica de los órganos internos como el cerebro y los órganos de las cavidades abdominal y torácica como, por ejemplo, el hígado, los intestinos, el riñón y el corazón. La sangre, impulsada y distribuida por el sistema cardiovascular, es el principal medio que transporta el calor (por convección) del núcleo a la región cutánea. La temperatura del núcleo, especialmente la del cerebro, está regulada cerca de los 37 o C, y la superficial es más bien poiquilotérmica y, por lo tanto, depende principalmente de la temperatura ambiental.
PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR: Hay dos mecanismos de intercambio de calor entre el cuerpo de un animal, incluido el humano, y el ambiente: pérdida evaporativa de calor e intercambio de calor no evaporativo. El intercambio de calor no evaporativo representa la suma de los flujos de calor debidos a radiación, convección y conducción. Como el calor fluye a favor del gradiente de temperatura, el calor del cuerpo se disipa al ambiente siempre que el ambiente este más frío que el cuerpo. La temperatura corporal de los endotermos, como el humano, es generalmente superior a la temperatura ambiental, por lo cual la mayor parte del calor que producen estos organismos se pierde por radiación, conducción o convección. Cuando la temperatura ambiental es superior a la corporal, la evaporación es la única forma de pérdida de calor, constituyéndose en un mecanismo esencial para el mantenimiento de la homeotermia. Es importante tener en cuenta que la efectividad relativa de estas rutas de intercambio de calor depende de las condiciones ambientales. RADIACIÓN: Como todo cuerpo con temperatura mayor que 0 °K, los seres vivos también irradian calor al ambiente por medio de ondas electromagnéticas. Es el proceso en que más se pierde calor: el 68%. La radiación es la propagación de energía a través del espacio vacío, sin requerir presencia de materia. De esta manera, el Sol —que está mucho más caliente que los planetas y el espacio de alrededor — trasmite su energía en el vacío. CONDUCCIÓN: La conducción es la transferencia de calor por contacto con el aire, la ropa, el agua, u otros objetos (una silla, por ejemplo). Este proceso de transferencia se produce debido a la interacción entre las moléculas que conforman los cuerpos, así aquellas moléculas que están a mayor temperatura vibran con mayor rapidez chocando con aquellas menos energéticas (con temperaturas más bajas) transfiriendo parte de su energía. Si la temperatura del medio circundante es inferior a la del cuerpo, la transferencia ocurre del cuerpo al ambiente (pérdida), sino, la transferencia se invierte (ganancia). En este proceso se pierde el 3% del calor, si el medio circundante es aire a temperatura normal. Si el medio circundante es agua, la transferencia aumenta considerablemente porque el coeficiente de transmisión térmica del agua es mayor que el del aire. Es el flujo de calor por gradiente. El fundamento físico es la transferencia de energía calorífica entre moléculas.
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CONVECCIÓN: Este proceso, que ocurre en todo fluido, hace que el aire caliente ascienda y sea reemplazado por aire más frío. Así se pierde el 12% del calor. La tela (ropa) disminuye la pérdida. Si existe una corriente de aire (viento o ventilador mecánico) se produce una convección forzada y la transferencia es mayor. Si no hay aire más fresco para hacer el reemplazo el proceso se detiene. Esto sucede, por ejemplo, en una habitación pequeña con muchas personas. EVAPORACIÓN: Para pasar de la fase líquida a la gaseosa del agua es necesaria energía. Cuando eso se produce en la superficie del cuerpo se pierde energía en forma de calor. La evaporación se produce por dos mecanismos: por evaporación insensible o respiración y por transpiración perceptible o sudoración. En cierta medida, la evaporación insensible se produce continuamente en las superficies cutánea y respiratoria. La pérdida de calor respiratoria se produce a través de convección y evaporación. La pérdida de calor convectiva se origina cuando el aire frío inhalado se calienta a la temperatura corporal en los pulmones y en el tracto respiratorio superior, y posteriormente es exhalado al ambiente. El componente evaporativo se origina cuando el aire inhalado, calentado y saturado con agua, es liberado al ambiente durante la espiración. Por lo tanto, la pérdida de calor respiratoria depende de las propiedades físicas del aire inspirado (temperatura, presión de vapor) y de la frecuencia respiratoria del individuo. La evaporación del sudor, producido por las glándulas sudoríparas, puede ser una contribución importante para la pérdida de calor. Mediante la evaporación del sudor se pierde el 27% del calor corporal, debido a que el agua tiene un elevado calor específico, y para evaporarse necesita absorber calor, y lo toma del cuerpo, el cual se enfría. Una corriente de aire que reemplace el aire húmedo por el aire seco, aumenta la evaporación. Para que se evapore 1 g de sudor de la superficie de la piel se requieren aproximadamente 0,58 kcal las cuales se obtienen del tejido cutáneo, con lo que la piel se enfría y consecuentemente el organismo. Cuando la temperatura del termostato hipotalámico desciende por debajo de la temperatura corporal normal se suprime totalmente la sudoración. Esta respuesta elimina el enfriamiento evaporativo excepto por la evaporación insensible. HIPOTALAMO El hipotálamo es una región nuclear del cerebro que forma parte del diencéfalo, y se sitúa por debajo del tálamo. Es la región del cerebro más importante para la coordinación de conductas esenciales, vinculadas al mantenimiento de la especie. Regula la liberación de hormonas de la hipófisis, mantiene la temperatura corporal, y organiza conductas, como la alimentación, ingesta de líquidos, apareamiento y agresión. Es el regulador central de las funciones viscerales autónomas y endócrinas.
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NEUROANATOMÍA El hipotálamo es una región nuclear, es decir que está compuesta por varios núcleos de sustancia gris. Sus límites son: Por delante, la lámina terminal (también denominada lámina supraóptica). Por detrás, por un plano frontal que pasa por detrás de los tubérculos mamilares del fórnix (también denominado trígono). Lateralmente, por las cápsulas internas. Su piso o límite inferior está compuesto por el quiasma óptico, el tallo hipofisario, los tubérculos mamilares y las cintillas ópticas.3
Tipos celulares Fisiológicamente se distinguen dos tipos de neuronas secretoras en el hipotálamo: Neuronas parvocelulares o parvicelulares: liberan hormonas peptídicas denominadas factores hipofisiotrópicos en el plexo primario de la eminencia media, desde donde viajan a la adenohipófisis para estimular la secreción de otras hormonas (hormonas hipofisarias). Ejemplos de estas hormonas hipofisiotrópicas son la GhRH (hormona estimuladora del crecimiento), PRLH (hormona liberadora de prolactina), TRH (hormona liberadora de tirotropina) y GnRH (hormona liberadora de gonadotropinas). Neuronas magnocelulares: son las mayoritarias, tienen mayor tamaño y producen hormonas neurohipofisarias (ADH y OT), todas de naturaleza peptídica, y que viajan hacia la neurohipófisis, la parte nerviosa de la hipófisis y que en realidad puede considerarse una prolongación del hipotálamo. En la neurohipófisis se almacenan y vierten a la sangre. Las neuronas magnocelulares, además, forman dos grandes núcleos somáticos: 1. Núcleo supraóptico (SON): produce mayoritariamente la hormona antidiurética (ADH). 2. Núcleo paraventricular (PVN): produce mayoritariamente oxitocina.
Núcleos neuronales
núcleos laterales: se relacionan con el hambre preóptico: función parasimpática supraóptico: produce hormona antidiurética y oxitocina paraventricular : produce hormona antidiurética, oxitocina y regula la temperatura corporal
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hipotalámico anterior : centro de la sed supraquiasmático: regulación del ciclo circadiano ventromedial: centro de la saciedad arcuato: interviene en la conducta emocional y actividad endócrina con liberacion de GnRH mamilar : participan en la memoria hipotalámico posterior : función simpática
Funciones Emociones
Región responsable del control de la expresión fisiológica de la emoción. Para ejercer este control, regula la actividad del sistema nervioso autónomo a través de su influencia sobre el tronco del encéfalo. Esta comunicación se realiza mediante el haz prosencefálico medial, que une bidireccionalmente el hipotálamo con el tronco así como, en dirección rostral, el hipotálamo con la región septal y zonas de la corteza prefrontal. En la glándula del hipotálamo se reúnen un conjunto de sustancias químicas responsables de determinadas emociones que experimenta el ser humano; ejemplos de estas sustancias son los péptidos y aminoácidos, los cuales al unirse forman los neuropéptidos o neurohormonas. Por lo que se considera que en el hipotálamo se forman sustancias químicas que generan la rabia, la tristeza, la sensación amorosa, la satisfacción sexual, entre otros. Hambre y s aciedad
El hipotálamo regula el hambre, el apetito 4 y de hormonas y péptidos como la colecistoquinina, el grasos en sangre, y el neuropéptido Y entre otros.
la saciedad por medio nivel de glucosa y ácidos
Temperatura
El hipotálamo anterior o rostral (parasimpático) disipa (difunde) el calor y el hipotálamo posterior o caudal (simpático) se encarga de mantener la temperatura corporal constante5 aumentando o disminuyendo la frecuencia respiratoria y la sudoración. Su eñ o
La porción anterior y posterior del hipotálamo regula el ciclo del sueño y de la vigilia (ritmo circadiano).6
Hormonas
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El hipotálamo, en cuanto órgano endocrino, se ocupa de liberar factores liberadores o inhibidores a la sangre, pero también es capaz de producir neurohormonas listas para su secreción.
Neurohormonas
Hormona antidiurética El hipotálamo produce en los núcleos supraópticos y paraventriculares7 la ADH (hormona antidiurética) o vasopresina, la cual se acumula en la neurohipófisis, desde donde es secretada. La vasopresina regula el balance de agua en el cuerpo actuando sobre los riñones.8 Esta hormona se almacena en la hipófisis posterior de donde es liberada. La disfunción del hipotálamo en la producción de ADH causa diabetes insípida.9 Oxitocina La oxitocina es también producida por el hipotálamo y almacenada y liberada por la neurohipófisis; también comparte similitudes en su estructura proteínica y llegan a compartir algunas funciones. En el caso de los hombres, se desconoce su funcionalidad, pero se la asocia con los genitales externos y con receptores de la vesícula seminal. Está relacionada con los patrones sexuales y con la conducta maternal y paternal que actúa también como neurotransmisor en el cerebro. En las mujeres, la oxitocina se libera en grandes cantidades tras la distensión del cérvix uterino y la vagina durante el parto, así como en respuesta a la estimulación del pezón por la succión del bebé, facilitando por tanto el parto y la lactancia.10 También se piensa que su función está asociada con el contacto y el orgasmo, tanto en hombres como en mujeres.
Factores hipotalámicos Aparte de las dos hormonas de acción directa mencionadas, el hipotálamo secreta diversas hormonas o factores que regulan la secreción de hormonas hipofisarias. Hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH, LHRH o LHRF). Es un decapéptido (una cadena de 10 aminoácidos)13 que actúa sobre la hipófisis, estimulando la producción y la liberación de la hormona luteinizante (LH) y la hormona foliculoestimulante (FSH).14 El balance de estas hormonas coordina el ciclo 15 menstrual femenino y la espermatogénesis en los hombres. Hormona liberadora de tirotropina (TRH).16 Es un tripéptido (molécula compuesta por tres aminoácidos).17 Estimula la secreción de prolactina (PRL)18 y de tirotropina (TSH) por parte de laadenohipófisis.19
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Corte sagital medio delcerebro. El punto blanco en frente del hipotálamo es el quiasma óptico, debajo del cual esta lapituitaria. La línea blanca entre la pituitaria y el espacio negro es lasilla turca (hueso) Hormona liberadora de corticotropina (CRH o CRF). Se sintetiza en los núcleos paraventriculares, a partir de un precursor polipeptídico de unos 41 aminoácidos20 y posee una vida larga (minutos). Las neuronas secretoras se encuentran en la porción anterior de los núcleos paraventriculares y sus axonesterminan en la capa externa de la eminencia media. Estimula la liberación de adrenocorticotropina (ACTH) y βendorfina por parte de la adenohipófisis.21 Lahormona antidiurética y la angiotensina II potencian el efecto liberador de CRH. Somatocrinina, hormona liberadora de somatotropina (STH) o factor liberador de hormona del crecimiento (GRF).22 Las neuronas productoras de este factor se encuentran en el núcleo arcuato del hipotálamo. Se sintetiza a partir de un precursor de 107 o 108 aminoácidos.23 Estimula la liberación de la hormona del crecimiento hipofisaria (GH). Somatostatina u hormona inhibidora de la liberación de somatotropina (GIH). Como su nombre indica, inhibe la secreción de somatotropina21 y de otras hormonas como la insulina, el glucagón, el polipéptido pancreático y la TSH.[cita requerida] La zona secretora se encuentra en la región periventricular del hipotálamo. Es un tetradecapéptido que se encuentra en el hipotálamo y en las células D de los islotes de Langerhans. Su precursor posee 116 aminoácidos.Hormona liberadora de corticotropina PIF (Factor inhibidor de la liberación de prolactina ). Actúa en forma constante inhibiendo la secreción de prolactina hipofisaria. Dado que la dopamina inhibe también la producción de prolactina al unirse a las células lactotropas de la hipófisis, durante algún tiempo se pensó que se trataba de PIF; la dopamina puede ser un PIF secundario.21 Las neuronas secretoras de PIF se encuentran en el núcleo arcuato hipotalámico. Angiotensina II (AII). Es un octapéptido que estimula la acción de la hormona liberadora de corticotropina; libera algo de adrenocorticotropina hipofisaria
MECANISMOS DE REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA
La temperatura del cuerpo está regulada casi exclusivamente por mecanismos nerviosos de retroalimentación negativa que operan, en su mayoría, a través de centros termorreguladores situados en el hipotálamo. En adición al control neural, las hormonas afectan la termorregulación, pero en general están asociadas con la aclimatización a largo plazo.6 Se han propuesto tres modelos que explican el mecanismo de la homeostasis térmica en el hombre. Los dos primeros proponen que la temperatura es la variable regulada. Estos modelos consideran que los mecanismos termorreguladores tratan, en todo momento, de llevar la temperatura corporal al punto de ajuste. El tercer modelo es fundamentalmente diferente a los dos primeros, ya que propone que la variable regulada
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es el contenido de calor en lugar de la temperatura per se, en este modelo se considera que la temperatura del cuerpo es un subproducto de la regulación.7 Los modelos más recientes y aparentemente más aceptados son la teoría del "punto balanceado" 8 y la teoría de "control proporcional".9 Ambas teorías postulan que la temperatura corporal es controlada por un sistema proporcional de control de retroalimentación "multi-sensor", "multi-procesador", "multiefector". Dos fuentes de calor alteran la temperatura corporal: la generación de calor interno y el calentamiento o enfriamiento ambiental. Debido a las reacciones químicas exotérmicas todos los órganos producen calor metabólico, inclusive cuando el cuerpo está en reposo. Durante el ejercicio los músculos producen varias veces más calor que el producido en reposo. El calor se disipa desde la piel al ambiente si la temperatura de la superficie cutánea es mayor que la temperatura ambiental, de lo contrario el calor es absorbido por la piel. Para mantener la homeostasis de la temperatura el hombre utiliza dos mecanismos: termorregulación comportamental y termorregulación autonóma. La termorregulación comportamental consiste en el ajuste consciente del ambiente térmico a fin de mantener el confort. Se logra alterando el grado de aislamiento del cuerpo (ropa) o la temperatura ambiental. La termorregulación autónoma es el proceso mediante el cual, a través del sistema nervioso autónomo, mecanismos internos controlan la temperatura corporal de manera subconsciente y precisa. Este control involucra dos mecanismos, uno asociado con la disipación de calor, y el otro, con su producción y conservación. La temperatura ambiente elevada produce pérdida de calor por vasodilatación cutánea, sudoración y menor producción de calor. Cuando desciende la temperatura ambiental, se produce calor adicional por termogénesis tiritante y termogénesis no tiritante, y se disminuye la pérdida de calor por constricción de los vasos sanguíneos cutáneos. La exposición a largo plazo al frío aumenta la liberación de tiroxina, que aumenta el calor corporal al estimular el metabolismo de los tejidos .10 La termorregulación técnica constituye un tercer mecanismo, que puede ser considerado parte de la termorregulación comportamental. Se trata del uso de un sistema que mantiene constante la temperatura ambiental. Un ejemplo es el aire acondicionado que monitorea la temperatura de una habitación y ajusta el flujo de calor manteniendo constante la temperatura. Es de destacar que tanto la termorregulación autónoma, como la comportamental y la técnica constituyen sistemas de control por retroalimentación negativa. La zona termoneutral o, referida al hombre, zona de confort térmico, es el rango de temperatura ambiental en el cual el gasto metabólico se mantiene en el mínimo, y la regulación de la temperatura se efectúa por mecanismos físicos no evaporativos, manteniéndose la temperatura corporal del núcleo en rangos normales. 11 Esto significa que la termorregulación en la zona termoneutral se produce solo por control vasomotor. Los límites inferior y superior de la zona termoneutral se denominan temperatura crítica inferior y temperatura crítica superior, respectivamente. Debido a las diferencias en las propiedades térmicas, la zona termoneutral en el agua está desviada hacia arriba comparada con la del aire (33 a 35.5 o C en el agua vs. 28.5 a 32 o C en el aire).12 Las funciones termorreguladoras se dividen de acuerdo con su finalidad y mecanismo fisiológico en dos categorías La primera comprende la termorregulación que contrarresta los cambios en la temperatura que producirían serias perturbaciones en la homeostasis
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térmica imponiendo un peligro para la vida. La segunda comprende un tipo especial de termorregulación, su función consiste en nivelar fluctuaciones térmicas comparativamente pequeñas pero que se originan continuamente. Estas fluctuaciones de la temperatura que se producen aun en la zona termoneutral son una parte inherente en la vida normal de los animales y del hombre. En ausencia de cambios abruptos de la temperatura, esta última es la principal función del sistema de termorregulación.13 Mecan ism os de pé rd ida de calo r
El sobrecalentamiento del área termostática del hipotálamo aumenta la tasa de pérdida de calor por dos procesos esenciales:
Sudoración: Cuando el cuerpo se calienta de manera excesiva, se envía información al área preóptica, ubicada en el cerebro, por delante del hipotálamo. Este desencadena la producción de sudor. El humano puede perder hasta 1,5 l de sudor por hora. Vasodilatación: Cuando la temperatura corporal aumenta, los vasos periféricos se dilatan y la sangre fluye en mayor cantidad cerca de la piel favoreciendo la transferencia de calor al ambiente. Por eso, después de un ejercicio la piel se enrojece, ya que está más irrigada. Mecanismos de conservación del calor
Cuando se enfría el cuerpo por debajo de la temperatura normal, los siguientes mecanismos reducen la pérdida de calor:
Vasoconstricción La vasoconstricción de los vasos epidérmicos es uno de los primeros procesos que mejoran la conservación de calor. Cuando disminuye la temperatura se activa el hipotálamo posterior y a través del sistema nervioso simpático se produce la disminución del diámetro de los vasos sanguíneos cutáneos; esta es la razón por la cual la gente palidece con el frío. Este efecto disminuye la conducción de calor desde el núcleo interno a la piel. En consecuencia, la temperatura cutánea disminuye y se acerca a la temperatura ambiental, de esta manera se reduce el gradiente que favorece la pérdida de calor. La vasoconstricción puede disminuir la pérdida de calor unas ocho veces.5 Intercambio de calor por contracorriente Muchos animales, incluyendo al hombre, poseen un mecanismo denominado intercambiador por contracorriente para conservar calor. En el hombre, las arterias de los brazos y piernas corren paralelas a un conjunto de venas profundas pero su flujo es opuesto. De manera que el calor de la sangre arterial (que circula del núcleo a la periferia)
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difunde hacia la sangre venosa (que fluye de la periferia al núcleo). De esta forma el calor es regresado a la región central del cuerpo.14
Piloerección La estimulación del sistema nervioso simpático provoca la contracción de los músculos erectores, ubicados en la base de los folículos pilosos, lo que ocasiona que se levante el pelo. La erección del pelo amplía la capa de aire en contacto con la piel, disminuyendo los movimientos de convección del aire y, por lo tanto reduciendo la pérdida de calor. En el hombre, al carecer de pelaje, este mecanismo no es importante y produce lo que comúnmente se denomina piel de gallina. Mecanismos d e producc ión de calor
En términos generales, el gasto energético puede ser subdividido en dos categorías de termogénesis: termogénesis obligatoria y termogénesis facultativa. Los procesos termogénicos obligatorios son esenciales para la vida de todas las células del cuerpo e incluyen los procesos que mantienen la temperatura del cuerpo constante y normal. El mayor componente de la termogénesis obligatoria es provisto por la tasa metabólica basal. También se considera un proceso termogénico obligatorio a la termogénesis inducida por el alimento y que deriva de la digestión, absorción y metabolismo de los nutrientes dietarios. A diferencia de la termogénesis obligatoria que ocurre continuamente en todos los órganos del cuerpo, la termogénesis facultativa puede ser rápidamente activada o desactivada y tiene lugar sobre todo en dos tejidos, el músculo esquelético y el tejido adiposo marrón o grasa parda.15 La temperatura corporal, que en animales homeotermos, como en el hombre, es generalmente varios grados superior a la del medio ambiente, requiere para su mantenimiento la activación de mecanismos de producción y conservación del calor que compensen su perdida constante por disipación al medio externo. A temperatura termoneutral la tiroides es el principal regulador del gasto energético a través de mecanismos que modulan el consumo de oxígeno en las mitocondrias de diversos tejidos, en particular del músculo esquelético y el hígado.16 La tiroides participa además en la regulación de la termogénesis adaptativa o facultativa, actuando en forma sinérgica con la norepinefrina (noradrenalina) en situaciones en las que el organismo requiere calor adicional para mantener la normotermia durante la exposición al frío.17 Cuando la temperatura ambiente se encuentra por debajo de la temperatura crítica inferior, los organismos endotérmicos producen calor en el músculo esquelético y en la grasa parda por dos mecanismos:
Termogénesis tiritante El centro motor primario de la termogénesis tiritante está localizado en el hipotálamo posterior. El estrés por frío estimula y el calor inhibe a este centro nervioso. Cuando, en respuesta al estrés por frío, aumenta el tono muscular hasta un nivel crítico, comienza la
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tiritación. De esta manera, se acrecienta la producción de calor unas 4 a 5 veces sobre la producción normal. La termogénesis tiritante consiste en la contracción involuntaria, sincrónica y rítmica de las unidades motoras de los músculos opuestos y, en consecuencia se evitan grandes movimientos y no se realiza trabajo externo. Al no realizarse trabajo externo, toda la energía liberada al tiritar aparece como calor.
Termogénesis no tiritante En los pequeños mamíferos y en los humanos neonatos la termogéneis no tiritante se produce principalmente por el desacoplamiento mitocondrial en el tejido adiposo marrón o grasa parda y es regulada por el sistema nervioso simpático. Luego de pocas horas de exposición al frío, la producción de calor en la grasa parda tiene un rol dominante en el reemplazo de la termogénesis tiritante por la termogénesis no tiritante como la principal fuente de calor adicional para evitar la hipotermia. La capacidad de la grasa parda para generar calor se debe a la existencia de una proteína única en las mitocondrias de las células adiposas de este tejido: la proteína desacoplante UCP1. Esta proteína tiene la capacidad de permeabilizar la membrana mitocondrial a los protones. De esta forma, la oxidación de metabolitos en la respiración mitocondrial y el bombeo de protones que ello genera no se invierten en la generación de ATP, como en las mitocondrias normales, sino que se disipa en forma de calor .18 La termogénesis no tiritante es facultativa, solo se activa cuando el organismo necesita calor adicional, y es adpatativa, en el sentido que se requieren semanas para reclutar al tejido termogénico. El proceso de adaptación al frío esta bajo el control del hipotálamo, que activa al sistema nervioso simpático y la secreción de norepinefrina y promueve la expresión de UCP1. El desacople no se produce sin estimulación simpática, pero tampoco ocurre en ausencia de la hormona tiroidea. Otras hormonas, como la leptina y la insulina, son potentes estimuladores de la expresión de UCP1 y la termogénesis en grasa parda.17 Es importante la distinción entre termogénesis adrenérgica y termogénesis no tiritante. Aunque todos los mamíferos responden a la norepinefrina incrementando el metabolismo, en animales no adaptados al frío este aumento representa, principalmente, la respuesta de los órganos que no están involucrados en la termogénesis no tiritante. Unicamente el incremento del metabolismo luego de la adaptación al frío representa termogénesis no tiritante termorreguladora.19 Como la termogénesis tiritante está pobremente desarrollada en los neonatos, el principal mecanismo de producción de calor en estos niños es la termogénesis no tiritante. En los neonatos, la grasa parda se localiza en el tejido subcutáneo, adyacente a los principales vasos del cuello, abdomen y tórax, alrededor de la escápula, y en grandes cantidades en las áreas suprarrenales.20Tradicionalmente, se pensaba que en humanos la grasa parda se hallaba solo en la etapa neonatal. Se consideraba que la grasa parda involuciona con la edad y que el humano adulto prácticamente carece de ella. No obstante, a partir de los años 70 varios trabajos independientes han demostrado la presencia de grasa parda activa 20
en humanos adultos, su actividad es regulable por estímulos termogénicos, y se encuentra en cantidades que podrían tener un considerable efecto sobre la termogénesis. La actividad del tejido graso pardo disminuye con la edad, de 50% de actividad en sujetos de 20 años a 10% en sujetos de 50-60 años. En este sentido, también se encontró que la grasa parda es más prevalente en niños que en adultos, y que su actividad aumenta en la adolescencia donde podría tener una función metabólica específica. 21 Por otra parte, trabajos recientes sugieren que el descoplamiento mitocondrial no solo se produce en la grasa parda, sino también en el tejido del músculo esquelético. Ambos tejidos estarían involucrados en la termogénesis no tiritante inducida por frío y regulada por el sistema nervioso simpático.22 Aunque la activación de las reacciones de la termogénesis tiritante y no tiritante no requiere la expresión de genes termogénicos, la exposición crónica al frío activa la expresión de varios genes importantes en el proceso termorregulatorio.15
Realimentación Negativa Es un tipo de realimentación en el cual el sistema responde en una dirección opuesta a laseñal. El fer consiste en retroactuar sobre alguna entrada del sistema una acción (fuerza, voltaje, etc.) proporcional a la salida o resultado del sistema, de forma que se invierte la dirección delcambio de la salida. Esto tiende a estabilizar la salida, procurando que se mantenga en condiciones constantes. Esto da lugar a menudo a equilibrios (en sistemas físicos) o a homeostasis (en sistemas biológicos) en los cuales el sistema tiende a volver a su punto de inicio automáticamente. Normalmente se suele describir esta acción como que "algo inhibe la cadena de formación anterior para estabilizar algún compuesto cuyo nivel se ha elevado más de lo necesario. DATOS COMPLEMENTARIOS
La región hipotalámica preóptica, que posee neuronas termo-sensibles, integra respuestas fisiológicas y conductuales relacionadas con la termorregulación corporal. El control termo-regulatorio hipotálamico se lleva a cabo mediante respuestas autonómicas. El Núcleo Supraquiasmático se encarga de las variaciones circadianas de la temperatura corporal. La región Preóptica está relacionada con la génesis de la Fiebre. Las Citoquinas circulantes, a través de los OCV, generan fiebre por activación del área Preóptica. El Hipotálamo, a través de la regulación de la sed, está íntimamente relacionado con la homeostasis de los fluidos.
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Vías eferentes y tejidos efectores Las señales de control cardiovascular que parten de los centros nerviosos alcanzan los efectores a través de las fibras del SNV, las respuestas que se consiguen son vasoconstrictoras y vasodilatadoras. La parte más importante del SNV en el control de la circulación sanguínea es el sistema simpático (SS). Los nervios simpáticos presentan fibras vasodilatadoras y vasoconstrictoras, siendo éstas últimas las más importantes. • Fibras simpáticas vasonconstrictoras. Son de naturaleza adrenérgica y se distribuyen
sobre todo a nivel de arterias y arteriolas de piel, músculo esquelético y lechos viscerales La actividad del SS vasoconstrictor va a estar regulada por el CV, éste determina una actividad tónica continua (tono vasomotor), responsable del tono basal de reposo del músculo liso vascular. Un aumento en la tasa de descarga desencadena un incremento en la tensión activa de la fibra muscular lisa lo que se traduce en una vasoconstricción y por tanto un aumento de la resistencia de los vasos. Un descenso en la tasa de descarga conduce a una vasodilatación y una disminución de la resistencia vascular. El nivel basal del tono vasomotor no es igual en todos los territorios vasculares, se establecen diferentes tipos de control vasomotor en piel, músculos y en lechos vasculares del cerebro y miocardio.
Fibras simpáticas vasodilatadoras. De naturaleza colinérgica, son escasas en número y se distribuyen sobre todo a nivel de vasos del músculo esquelético. No son tónicamente activas en reposo, pero descargan profusamente en la •
fase inicial de la ”reacción de defensa o amenaza”.
También se localizan inervando los genitales externos, con origen en segmentos lumbares L2L4 y alcanzando la pelvis a través de los ns. hipogástricos. Son importantes en el proceso de erección en el macho. • Fibras parasimpáticas vasodilatadoras. Se
distribuyen conjuntamente con las anteriores, a nivel de genitales externos con importancia en la función eréctil. También se localizan en las pequeñas arterias piales de la circulación cerebral, con función poco conocida. • Fibras NANC (no adrenérgicas no colinérgicas) vasodilatadoras. De forma
experimental, se ha podido comprobar la implicación de fibras NANC en la relajación del músculo liso de arterias cerebrales. Se ha puesto en relieve el papel del óxido nítrico en este mecanismo (fibras nitrosidérgicas).
Regulación humoral Aunque los mecanismos nerviosos regulan la actividad circulatoria de una forma rápida, también acaban adaptándose con rapidez y por ello se hacen necesarios otros mecanismos alternativos que puedan ejercer una función reguladora a largo plazo. En este sentido
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consideramos una serie de sustancias que presentan efectos claros circulatorio:
sobre el sistema
• Catecolaminas. La noradrenalina (Nor) es un vasoconstrictor especialmente potente, la
adrenalina lo es en menor medida e incluso llega a producir vasodilatación ligera en algunos casos como sucede en las arterias coronarias durante los aumentos de la actividad cardíaca. • Sistema renina-angiotensina. La AGT-II produce vasoconstricción generalizada, aumenta la RPT y eleva la PA, además, estimula la actividad nerviosa simpática y aumenta la reabsorción renal de sodio y agua. Tiene un efecto importante sobre todo en aquellas situaciones en las que la hipotensión viene acompañada de un descenso del volumen plasmático como los que se dan por hemorragia y deshidratación. • Vasopresina o ADH. La vasopresina tiene un potente efecto vasoconstrictor y además, promueve un aumento en la reabsorción de agua en túbulos renales. Sin embargo, se secreta sólo en cantidades muy pequeñas por lo que se le atribuye un papel muy limitado en el control vascular. Cobra más importancia en algunas formas de hipotensión provocadas por reducción de la volemia, en las que actúa para mantener la PS junto con el SS y el sistema renina-angiotensina. • Bradicinina. Provoca una poderosa dilatación arteriolar y un aumento de la permeabilidad capilar, además interviene en la regulación del flujo sanguíneo de la piel, glándulas salivales e intestinales. • Serotonina. Localizadas en altas concentraciones en tejido cromafínico de intestino y en plaquetas, puede tener efectos vasoconstrictores y vasodilatadores según el estado y área de la circulación. Sus funciones en la regulación de la circulación son poco conocidas. • Histamina. Procede de los mastocistos de tejidos dañados y de basófilos sanguíneos. Tiene un poderoso efecto vasodilatador sobre arteriolas y produce un aumento de la permeabilidad capilar. • Prostaglandinas. Pueden tener efecto vasodilatador, como la prostaglandina E2, y acción vasoconstrictora como el tromboxano A2. No es bien conocida la función específica de estas sustancias en el control circulatorio pero parecen tener importancia en el control de zonas vasculares locales. • Péptido natriurético atrial (PNA). El PNA es sintetizado en los miocitos auriculares y liberado a la circulación sistémica por cambios en la pared auricular, como los que acontecen en la distensión auricular pasiva o en la SA. Además de sus efectos natriuréticos y diuréticos, el PNA posee un efecto relajante de la musculatura lisa vascular sobre todo si se halla previamente contraída por acción de la Nor o de la AGT-II. Además de las sustancias anteriormente mencionadas, factores químicos diversos pueden provocar modificaciones en la actividad de los vasos sanguíneos y aunque no se conocen las funciones que desempeñan en la regulación global de la circulación, sus efectos específicos pueden resumirse a continuación: • Calcio. Un aumento de la concentración de iones Ca2+ provoca vasoconstricción. Esta
acción depende del efecto del Ca2+ al estimular la contracción de la musculatura lisa. • Potasio. Un incremento de la concentración de iones K+ provoca vasodilatación, lo que depende del efecto de los iones K+ al inhibir la contracción de la fibra muscular lisa. 23
• Magnesio. Un incremento de la concentración de iones Mg2+ origina intensa
vasodilatación, lo que también depende del efecto de este ion para inhibir el músculo liso. • Sodio. Un incremento de la concentración de iones Na+ provoca dilatación arteriolar, que resulta más de un aumento de la osmolalidad de los líquidos orgánicos que por un efecto específico del Na+. • Acetatos y citratos. Provocan ligera vasodilatación. • Concentración de H+ (pH). Un aumento de la concentración de H+ (descenso del pH) provoca dilatación arteriolar, un ligero descenso de la concentración de H+ (aumento del pH) origina vasoconstricción arteriolar, aunque una disminución intensa de estos niveles (aumento importante del pH) provoca vasodilatación. • Niveles de CO2. Un aumento de la concentración de CO2 produce ligera vasodilatación, más intensa a nivel cerebral. Aunque la acción directa de los niveles de CO2 sobre el centro vasomotor promueve una acción vasoconstrictora indirecta, muy intensa, mediada por el SS vasoconstrictor. • Nucleótidos (Adenosina, AMP, ADP y ATP). Producen vasodilatación.
RADIACCION El fenómeno de la radiación consiste en la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un medio material. La radiación propagada en forma de ondas electromagnéticas (rayos UV, rayos gamma, rayos X, etc.) se llama radiación electromagnética, mientras que la radiación corpuscular es la radiación transmitida en forma de partículas subatómicas (partículas α, neutrones, etc.) que se
mueven a gran velocidad en un medio o el vacío, con apreciable transporte de energía. Si la radiación transporta energía suficiente como para provocar ionización en el medio que atraviesa, se dice que es una radiación ionizante. En caso contrario se habla de radiación no ionizante. El carácter ionizante o no ionizante de la radiación es independiente de su naturaleza corpuscular u ondulatoria. Son radiaciones ionizantes los rayos X, rayos γ, partículas α y parte del espectro de la
radiación UV entre otros. Por otro lado, radiaciones como los rayos UV y las ondas de radio, TV o de telefonía móvil, son algunos ejemplos de radiaciones no ionizantes. Elementos radiactivos: Algunas substancias químicas están formadas por elementos químicos cuyos núcleos atómicos son inestables. Como consecuencia de esa inestabilidad, sus átomos emiten partículas subatómicas de forma intermitente y aleatoria. En general son radiactivas las sustancias que presentan un exceso de protones o neutrones. Cuando el número de neutrones difiere del número de protones, se hace más difícil que la fuerza nuclear fuerte debida al efecto del intercambio de piones pueda mantenerlos unidos. Eventualmente el desequilibrio se corrige mediante la liberación del exceso de neutrones o protones, en forma de partículas α que son realmente núcleos de helio, partículas β que pueden ser electrones o positrones. Estas emisiones llevan a dos tipos de radiactividad:
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Radiación α, que aligera los núcleos atómicos en 4 unidades básicas, y cambia el número
atómico en dos unidades.
Radiación β, que no cambia la masa del núcleo, ya que implica la conversión de un protón
en un neutrón o viceversa, y cambia el número atómico en una sola unidad (positiva o negativa, según la partícula emitida sea un electrón o un positrón). Además existe un tercer tipo de radiación en que simplemente se emiten fotones de alta frecuencia, llamada radiación γ. En este tipo de radicación lo que sucede es que el núcleo
pasa de un estado excitado de mayor energía a otro de menor energía, que puede seguir siendo inestable y dar lugar a la emisión de más radiación de tipo α, β o γ. La radiación γ es
un tipo de radiación electromagnética muy penetrante debido a que los fotones no tienen carga eléctrica, así como ser inestables dentro de su capacidad molecular dentro del calor que efectuasen entre sí. Radiación térmica: Cuando un cuerpo está más caliente que su entorno, pierde calor hasta que su temperatura se equilibra con la de dicho entorno. Este proceso de pérdida de calor se puede producir por tres tipos de procesos: conducción, convección y radiación térmica. De hecho, la emisión de radiación puede llegar a ser el proceso dominante cuando los cuerpos están relativamente aislados del entorno o cuando están a temperaturas muy elevadas. Así, un cuerpo muy caliente emitirá, por norma general, gran cantidad de ondas electromagnéticas. La cantidad de energía radiante emitida o calor radiado viene dada por la Ley de Stefan-Boltzmann. De acuerdo con esta ley, dicho calor radiado es proporcional a su temperatura absoluta elevada a la cuarta potencia:
Donde
P es la potencia radiada.
α es un coeficiente que depende de la naturaleza del cuerpo; α = 1 para un cuerpo
negro perfecto.
S es el área de la superficie que radia.
σ es la constante de Stefan-Boltzmann, que tiene un valor de 5,67 × 10 -8 W/m²K4
T es la temperatura absoluta.
TIPOS DE RADIACIÓN:
Radiación electromagnética
Radiación ionizante
Radiación térmica
Radiación de Cerenkov
Radiación corpuscular
Radiación solar 25
Radiación nuclear
Radiación de cuerpo negro
Radiación no ionizante
Radiación cósmica
Efectos de la radiación en los seres vivos Efectos sobre el hombre: Según la intensidad de la radiación y en qué parte del cuerpo se produjo, el enfermo puede llegar a morir en el plazo de unas horas a varias semanas. Si sobreviene, sus expectativas de vida quedan sensiblemente reducidas. Los efectos nocivos de la radioactividad se acumulan hasta que una exposición mínima se convierte en peligrosa después de cierto tiempo. Las condiciones que se expresan cuando alguien es víctima de enfermedad por radiación son:
náuseas vómitos convulsiones delirios dolores de cabeza diarrea
Quemaduras en una persona expuesta a la radiación. pérdida de cabellera pérdida de dentadura reducción de los glóbulos rojos en la sangre reducción de los glóbulos blancos en la sangre daño al conducto gastrointestinal pérdida de la mucosa de los intestinos hemorragias esterilidad infecciones bacterianas cáncer leucemia cataratas daños genéticos daño cerebral daños al sistema nervioso cambio del color de pelo a gris quemaduras
EFECTOS SOBRE ANIMALES Animales muertos por radiación: Si los animales son irradiados, a los pocos días presentan diarrea, irritabilidad, pérdida de apetito y apatía. Pueden quedar estériles según el grado de exposición. Cuando son afectados por la radiación, los órganos internos se contaminan y algunos elementos radiactivos (como el Estroncio) se introducen en los huesos, dónde permanecen toda la vida disminuyendo las defensas del organismo, y
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haciendo al animal presa fácil para las enfermedades. Para eliminar la radiación en los animales, la solución es tiempo y cuidado, además de no seguir expuestos a productos radiactivos. Si se consumen animales, deben evitarse los huesos y los órganos. Transferencia lineal de energía (LET ): La transferencia lineal de energía o LET ( Linear Energy Transfer ) es una medida que indica la cantidad de energía "depositada" por la radiación en el medio continuo que es atravesado por ella. Técnicamente se expresa como la energía transferida por unidad de longitud. El valor de la LET depende tanto del tipo de radiación como de las características del medio material traspasado por ella. La LET se relaciona de manera directa con dos propiedades muy importantes en el análisis de las radiaciones: la capacidad de penetración y la cantidad de "dosis" que depositan: 1. Un haz de radiación de alta LET (e. g. partículas α) depositará toda su energía en una región pequeña del medio, por lo que perderá su energía rápidamente y no podrá atravesar grosores considerables. Por el mismo motivo dejará una dosis alta en el material. 2. Un haz de radiación de baja LET (e. g. la radiación electromagnética y γ -radiación gamma-) depositará su energía lentamente, por lo que antes de haber perdido toda su energía será capaz de atravesar un gran espesor de material. Por ello dejará una dosis baja en el medio que atraviesa. Esto explica por qué podemos protegernos de las partícu las α con una simple capa de aire y, sin embargo, es necesario un gran espesor de plomo u otro metal pesado para protegernos de los rayos gamma. Biológicamente estas medidas son importantes, ya que diversas radiaciones pueden causar daños a la salud según la intensidad de la radiación o la LET a la que se exponga el cuerpo humano. Además es importante notar que las dosis no sólo dependen de la LET.
ENTENDER EL CONCEPTO DE RADIACIÓN IONIZANTE ION: Solución de sal común en agua. El cloruro de sodio de la sal se disocia en dos iones: el catión sodio y el anión cloruro. Un ion ("yendo", en griego; ἰών [ion] es el participio presente del verbo ienai: ‘ir’) es una subpartícula cargada eléctricamente constituida por un átomo o molécula que no es eléctricamente neutra. Conceptualmente esto se puede entender como que, a partir de un estado neutro de un átomo o partícula, se han ganado o perdido electrones; este fenómeno se conoce como ionización. Los iones cargados negativamente, producidos por haber más electrones que protones, se conocen como aniones (que son atraídos por el ánodo) y los cargados positivamente, consecuencia de una pérdida de electrones, se conocen como cationes (los que son atraídos por el cátodo).
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Anión y catión significan:
Anión ("el que va hacia abajo") tiene carga eléctrica negativa.
Catión ("el que va hacia arriba") tiene carga eléctrica positiva. Ánodo y cátodo utilizan el sufijo '-odo', del griego odos (-οδος ), que significa camino o vía.
Ánodo: ("camino ascendente de la corriente eléctrica") polo positivo".2 Cátodo: ("camino descendente de la corriente eléctrica") polo negativo".
Un ion conformado por un solo átomo se denomina ion monoatómico, a diferencia de uno conformado por dos o más átomos, que se denomina ion poliatómico.
ENERGÍA DE IONIZACIÓN: La energía de ionización, también llamada potencial de ionización, es la energía que hay que suministrar a un átomo neutro, gaseoso y en estado fundamental, para arrancarle el electrón más débil retenido. PX+ + 2ªE.I. X2+ + ePuede deducirse el significado de la tercera energía de ionización y de las posteriores. La energía de ionización se expresa en electrón-voltio, julios o en Kilojulios por mol (kJ/mol). 1 eV = 1,6.10−19 culombios. 1 voltio = 1,6.10−19 julios
En los elementos de una misma familia o grupo la energía de ionización disminuye a medida que aumenta el número atómico, es decir, de arriba abajo. En los alcalinos, por ejemplo, el elemento de mayor potencial de ionización es el litio y el de menor el francio. Esto es fácil de explicar, ya que al descender en el grupo el último electrón se sitúa en orbitales cada vez más alejado del núcleo y, además, los electrones de las capas interiores ejercen un efecto de apantallamiento frente a la atracción nuclear sobre los electrones periféricos por lo que resulta más fácil extraerlos. En los elementos de un mismo período, la energía de ionización crece a medida que aumenta el número atómico, es decir, de izquierda a derecha. Esto se debe a que el electrón diferenciador está situado en el mismo nivel energético, mientras que la carga del núcleo aumenta, por lo que será mayor la fuerza de atracción y, por otro lado, el número de capas interiores no varía y el efecto de apantallamiento no aumenta. Sin embargo, el aumento no es continuo, pues en el caso del berilio y el nitrógeno se obtienen valores más altos que lo que podía esperarse por comparación con los otros elementos del mismo período. Este aumento se debe a la estabilidad que presentan las configuraciones s2 y s2p3, respectivamente. La energía de ionización más elevada corresponde a los gases nobles, ya que su configuración electrónica es la más estable, y por tanto habrá que proporcionar más energía para arrancar un electrón. Puedes deducir y razonar cuáles son los elementos que presentan los valores más elevados para la segunda y tercera energías de ionización.
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CLASES DE IONES ANIONES: En los iones negativos, aniones, cada electrón, del átomo originalmente cargado, está fuertemente retenido por la carga positiva del núcleo. Al contrario que los otros electrones del átomo, en los iones negativos, el electrón adicional no está vinculado al núcleo por fuerzas de Coulomb, lo está por la polarización del átomo neutro. Debido al corto rango de esta interacción, los iones negativos no presentan series de Rydberg. Un átomo de Rydberg es un átomo con uno o más electrones que tiene un número cuántico principal muy elevado. CATIONES: Los cationes son iones positivos. Son especialmente frecuentes e importantes los que forman la mayor parte de los metales. Son átomos que han perdido electrones, como el oro y plata.
Otros iones:
Un dianión es una especie que tiene dos cargas negativas sobre ella. Por ejemplo: el dianión del pentaleno es aromático. Un zwitterión es un ion con una carga neta igual a cero pero que presenta dos cargas aisladas sobre la misma especie, una positiva y otra negativa y, por lo tanto, es negativo. Los radicales iónicos son iones que contienen un número irregular de electrones y presentan una fuerte inestabilidad y reactividad.
PLASMA: Se denomina plasma a un fluido gaseoso de iones. Incluso, se puede hablar de plasma en muestras de gas corriente que contenga una proporción apreciable de partículas cargadas. Se puede considerar a un plasma como un nuevo estado de la materia, (aparte de los estados sólido, líquido y gaseoso), concretamente el cuarto estado de la materia, puesto que sus propiedades son muy distintas a los estados usuales. Los plasmas de los cuerpos estelares contienen, de manera predominante, una mezcla de electrones y protones, y se estima que su proporción es del 99,9 por ciento del universo visible .3 ALGUNAS APLICACIONES DE LOS IONES: Los iones son esenciales para la vida. Los iones sodio, potasio, calcio y otros juegan un papel importante en la biología celular de los organismos vivos, en particular en las membranas celulares. Hay multitud de aplicaciones basadas en el uso de iones y cada día se descubren más, desde detectores de humo hasta motores iónicos. Los iones de plata Ag+ también se han utilizado como germicidas para el tratamiento de diversas enfermedades infecciosas. Los iones inorgánicos disueltos son un componente de los sólidos (sólidos totales disueltos) presentes en el agua e indican la calidad de esta.
IONES FRECUENTES Cationes frecuentes
Aniones frecuentes
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Nombre común
Fórmula
Nombre tradicional
Cationes simples Aluminio
Al
Bario
Ba
Berilio
Nombre formal
Fórmula
Aniones simples +
−
Aluminio
Arseniuro
As
Bario
Azida
N3−
Be2+
Berilio
Bromuro
Br −
Cesio
Cs+
Cesio
Carburo
C
Calcio
Ca
Calcio
Cloruro
Cl−
Cromo (II)
Cr +
Cromoso
Fluoruro
F−
Cromo (III)
Cr 3+
Crómico
Fosfuro
P3−
Cromo (VI)
Cr +
Percrómico
Hidruro
H−
Cobalto (II)
Co
Cobaltoso
Nitruro
N
Cobalto (III)
Co3+
Cobáltico
Óxido
O2−
Cobre (I)
Cu+
Cuproso
Peróxido
O22−
Cobre (II)
Cu
+
Cúprico
Sulfuro
S
Galio
Ga
+
Galio
Yoduro
I−
Helio
He2+
(partícula α)
Oxoaniones
Hidrógeno
H+
(Protón)
Arseniato
AsO4
−
Hierro (II)
Fe
+
Ferroso
Arsenito
AsO3
−
Hierro (III)
Fe
+
Férrico
Borato
BO3
Plomo (II)
Pb2+
Plumboso
Bromato
BrO3−
Plomo (IV)
Pb
Plúmbico
Hipobromito
BrO−
Litio
Li+
Litio
Carbonato
CO3
+
+
+
+
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−
−
−
−
−
Nombre alternativo
Magnesio
+
Mg
Manganeso (II) Mn2+ Manganeso (III)
3+
Mn
Magnesio
Hidrógenocarbonato HCO3−
Hipomanganoso
Clorato
ClO3−
Perclorato
ClO4−
Clorito
ClO2−
Hipoclorito
ClO−
Cromato
CrO42−
Dicromato
Cr 2O7
Yodato
IO3−
Nitrato
NO3−
Nitrito
NO2−
Fosfato
PO4
Hidrógenofosfato
HPO4
Manganoso
Manganeso (IV)
Mn4+
Mangánico
Manganeso (VII)
Mn7+
Permangánico
Mercurio (II)
2+
Níquel (II) Níquel (III) Potasio Plata Sodio Estroncio Estaño (II) Estaño (IV) Zinc
Hg Ni
+
Ni
+
K
Niqueloso Niquélico
+
Potasio +
Ag
Na
+
Sr
+
Sn
Argéntico Sodio Estroncio
+
Estanoso
4+
Sn Zn
Mercúrico
Estánico
+
Zinc
Cationes poliatómicos Amonio
NH4+ +
Hidronio
H3O
Nitronio
NO2+
Mercurio (I)
Hg2
+
Mercurioso
Bicarbonato
−
−
−
Dihidrógenofosfato H2PO4− Permanganato
MnO4−
Fosfito
PO3
−
Sulfato
SO4
−
Tiosulfato
S2O32−
Hidrógenosulfato
HSO4−
Sulfito
SO3
Hidrógenosulfito
HSO3−
Silicato
SiO4−4
−
Aniones de ácidos orgánicos
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Bisulfato
Bisulfito
Acetato
C2H3O2−
Formiato
HCO2−
Oxalato
C2O4
Hidrógenoxalato
HC2O4− Bioxalato
−
Otros aniones Hidrógenosulfuro
HS−
Telururo
Te
Amiduro
NH2−
Cianato
OCN−
Tiocianato
SCN−
Cianuro
CN−
Hidróxido
OH−
Bisulfuro
−
IONIZACIÓN La ionización es el fenómeno químico o físico mediante el cual se producen iones, estos son átomos o moléculas cargadas eléctricamente debido al exceso o falta de electrones respecto a un átomo o molécula neutro. A la especie química con más electrones que el átomo o molécula neutros se le llama anión, y posee una carga neta negativa, y a la que tiene menos electrones catión, teniendo una carga neta positiva. Hay varias maneras por las que se pueden formar iones de átomos o moléculas.
QUÍMICA: En ciertas reacciones químicas la ionización ocurre por transferencia de electrones; por ejemplo, el cloro reacciona con el sodio para formar cloruro de sodio, que consiste en iones de sodio (Na+) e iones de cloruro (Cl -). La condición para que se formen iones en reacciones químicas suele ser una fuerte diferencia de electronegatividad entre los elementos que reaccionan o por efectos de resonancia que estabilizan la carga. Además la ionización es favorecida por medios polares que consiguen estabilizar los iones. Así el pentacloruro de fósforo (PCl5) tiene forma molecular no iónica en medios poco polares como el tolueno y disocia en iones en disolventes polares como el nitrobenceno (O2NC6H5). La presencia de ácidos de Lewis como en los haluros de aluminio o el trifluoruro de boro (BF3) también puede favorecer la ionización debido a la formación de complejos estables como el [AlCl 4-]. Así la adición de tricloruro de aluminio a una disolución del cloruro de tritl (Cl-CPh 3), un compuesto orgánico, resulta en la formación del tetracloroaluminato de tritilio ([AlCl4]-[CPh3]+, una sustancia iónica y la adición de cloruro de alumino a tetraclorociclopropeno (C3Cl4, un líquido orgánico volátil) proporciona el tetracloroaluminato 32
de triclorociclopropenilio ([AlCl 4]-[C3Cl3]+ como sólido incoloro. A este proceso se le suman las umas de los electrones compuestos por menos cargas negativas al núcleo del primer átomo consecutivo.
FÍSICA: En los procesos físicos se suelen separar los electrones de una molécula neutra. Para lograrlo hay que aportar la energía necesaria: energía de ionización. Esto es posible calentando hasta una elevada temperatura (se suele formar un plasma), mediante irradiación ionizante (por ejemplo, luz ultravioleta, rayos o radiactividad alfa, beta o gamma), aplicando campos eléctricos fuertes, o bombardeando una muestra con partículas. Se genera de esta forma una partícula con carga positiva (catión) además de un electrón libre. Los procesos de ionización están implicados en la formación del rayo durante las tormentas, en la generación de luz en las pantallas de plasma, en las lámparas fluorescentes y son la base de la espectroscopia de masas.
APLICACIÓN: ESTERILIZACIÓN POR IONIZACIÓN En el ambiente (aire, agua, suelo, etc.) existen microorganismos o microbios que contaminan, aprovechando los nutrientes a su alcance para desarrollarse o permanecer en ellos. La esterilización es la práctica que tiene por fin destruir o eliminar todos los microbios. El efecto bactericida de las radiaciones es conocido desde tiempos antiguos, así por ejemplo se sabe que la radiación solar, o más precisamente las radiaciones ultravioletas, son agentes naturales de esterilización. Sin embargo, las radiaciones electromagnéticas infrarrojas son las menos eficaces debido a su gran longitud de onda. La esterilización mediante rayos gamma es una tecnología que ha sido identificada como una alternativa segura para reducir la carga microbiana en alimentos y en insumos que entran en contacto directo con ellos, reduciendo el riesgo de contagio de enfermedades transmitidas por alimentos, en la producción, procesamiento, manipulación y preparación de éstos, todo lo cuál aumenta la calidad y competitividad de los productos otorgándoles un mayor valor añadido. La energía ionizante se puede originar a partir de tres fuentes distintas: rayos gamma, una máquina generadora de electrones y rayos X. La fuente más común de los rayos gamma es el cobalto-60. Los rayos gamma se componen de ondas electromagnéticas de longitud de onda muy cortas que penetran en los envases y productos expuestos a dicha fuente, ocasionando pequeños cambios estructurales en la cadena de ADN de las bacterias o microorganismos, causándoles la muerte o dejándolas inviables o estériles, sin capacidad de replicarse. La tecnología permite el tratamiento de los productos en su envase final. La energía ionizante es factible de ser aplicada a una gran variedad de productos, con el fin de esterilización o reducción de carga microbiana, eliminando patógenos que pueden ser dañinos para la salud. Entre los productos tratados se encuentran: Alimentos, cosméticos,
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productos médicos, hierbas medicinales, productos de laboratorio y farmacéutico, alimento animal y embalajes. La tecnología existe en forma comercial desde la década de 1950 y está autorizada su uso en más de treinta países, para más de cincuenta productos alimentarios. Cuenta con la aprobación de importantes organismos internacionales como: la WHO, FAO y la IAEA. También cuenta con la aprobación de la FDA, que plasma su normativa en el código 21 CFR 179.26. Estas entidades pueden recomendar, regular o legislar sobre la correcta aplicación de la tecnología, estableciendo los parámetros adecuados de operación y las dosis máximas aplicables a cada tipo de producto.
WHO (World Health Organization) Organización Mundial de la Salud. IAEA (International Atomic Energy Agency) organismo autónomo que promueve el uso pacífico de la energía nuclear (en español: OIEA, Organización Internacional de Energía Atómica). FDA (Food and Drug Administration) Agencia de gobierno de los EEUU que regula alimentos y productos farmacéuticos. FAO (Food and Agriculture Organization) Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación.
Los rayos gamma no dejan ningún tipo de residuos y es efectivo contra organismos patógenos y permite la obtención de alimentos inocuos y sanos. Así lo aseguran quienes han apostado por esta alternativa, cuyo uso ha venido ampliándose en los últimos años. Diversas investigaciones han demostrado que no se producen pérdidas significativas de nutrientes en los alimentos.
APLICACIÓN: DETECCIÓN DE EXPLOSIVOS Y SUSTANCIAS PELIGROSAS O PROHIBIDAS Otra aplicación importante aún en fase de I+D es la de la detección de explosivos y sustancias peligrosas o prohibidas mediante la ionización por electro spray, conjuntamente con análisis de movilidad (DMA) y espectrometría de masas (MS / MS). En España, una empresa tecnológica, "SEDET" (Sociedad Europea de Detección), está desarrollando un equipo con estas características útil para la detección de explosivos, drogas o cualquier tipo de sustancias peligrosas o prohibidas que utilizaría la ionización por electro spray. El equipo se denomina "Air Cargo explosivo Screener (ACES)" y está dirigido fundamentalmente a contenedores de carga aérea o puertos. Sedet es una Joint Venture creada por SEADM, Morpho y CARTIF con el fin de desarrollar esta nueva generación de sistemas de detección de las trazas que dejan las sustancias explosivas. Un electro-spray (ES) ionizador es un dispositivo que fue propuesto originalmente por Fenn. La mezcla de este aerosol cargado iónicamente con una muestra de aire que pueda contener vapores de explosivos (o partículas) conduce a la ionización de las moléculas de explosivos, ya sea por el contacto con las gotas o por intercambio de carga con los iones producidos por la evaporación de gotas ES. Esto conduce a la formación de iones moleculares que pueden ser analizados en la DMA y la MS. La ionización ES se utiliza con mayor frecuencia para las
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grandes especies de peso molecular biológicos, pero también es ideal para trazar la detección de explosivos de baja volatilidad por las razones siguientes: ESI es una técnica "blanda", es decir, no se fragmenta la molécula a ionizar, permitiendo así que la especificidad y la sensibilidad química mayor. - ESI permite la ionización de vapores y partículas suspendidas en un gas. - ESI se pueden adaptar para la ionización de muchos tipos diferentes de moléculas, mezclando un reactivo químico con el líquido pulverizado. El spray crea iones de este reactivo.
RADIOBIOLOGÍA
La radiobiología es la ciencia que estudia los fenómenos que se producen en los seres vivos tras la absorción de energía procedente de las radiaciones ionizantes. Las dos grandes razones que han impulsado la investigación de los efectos biológicos de las radiaciones ionizantes son: 1. Protección Radiológica: Poder utilizar esas radiaciones de forma segura en todas las aplicaciones médicas o industriales que las requieran. 2. Radioterapia: Utilización de las radiaciones ionizantes principalmente en neoplasias, preservando al máximo los órganos críticos (tejido humano sano).
CARACTERÍSTICAS DE LOS EFECTOS BIOLÓGICOS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES 1. Aleatoriedad: La interacción de la radiación con las células es una función de probabilidad y tiene lugar al azar. Un fotón o partícula puede alcanzar a una célula o a otra, dañarla o no dañarla y si la daña puede ser en el núcleo o en el citoplasma. 2. Rápido depósito de energía: El depósito de energía a la célula ocurre en un tiempo muy corto, en fracciones de millonésimas de segundo. 3. No selectividad: La radiación no muestra predilección por ninguna parte o biomolécula, es decir, la interacción no es selectiva. 4. Inespecificidad lesiva: Las lesiones de las radiaciones ionizantes es siempre inespecífica o lo que es lo mismo esa lesión puede ser producida por otras causas físicas. 5. Latencia: Las alteraciones biológicas en una célula que resultan por la radiación no son inmediatas, tardan tiempo en hacerse visibles a esto se le llama "tiempo de latencia" y puede ser desde unos pocos minutos o muchos años, dependiendo de la dosis y tiempo de exposición.
TIPOS DE EFECTOS DE LA RADIACIÓN SOBRE LOS SERES VIVOS 35
Los efectos de las radiaciones ionizantes sobre los seres vivos se pueden clasificar desde distintos puntos de vista:
SEGÚN EL TIEMPO DE APARICIÓN:
Precoces: Aparecen en minutos u horas después de haberse expuesto a la radiación, por ejemplo eritema cutáneo, náuseas. Tardíos: Aparecen meses u años después de la exposición, por ejemplo cáncer radio inducido, radio dermitis crónica, mutaciones genéticas.
DESDE EL PUNTO DE VISTA BIOLÓGICO:
Efectos somáticos: Sólo se manifiestan en el individuo que ha sido sometido a la exposición de radiaciones ionizantes por ejemplo el eritema. Efecto hereditario: No se manifiestan en el individuo que ha sido expuesto a la radiación, sino en su descendencia, ya que lesionan las células germinales del individuo expuesto, por ejemplo las mutaciones que afectan a células germinales (espermatozoides y óvulos).
SEGÚN LA DEPENDENCIA DE LA DOSIS:
Efecto estocástico: Son efectos absolutamente aleatorios, probabilísticos; pudiendo aparecer tras la exposición a pequeñas dosis de radiación ionizante. No necesitan una dosis umbral determinada para producirse; si bien al aumentar la dosis aumenta la probabilidad de aparición de estos efectos, que suelen ser de tipo tardío. Se cree que el único efecto estocástico es el cáncer radio inducido y las mutaciones genéticas. Efecto no estocástico: Se necesita una dosis umbral para producirlos, por debajo de la cual, la probabilidad de aparición de los mismos es muy baja. Suelen ser efectos precoces, por ejemplo el eritema cutáneo.
ETAPAS DE LA ACCIÓN BIOLÓGICA DE LA RADIACIÓN Los efectos de las radiaciones ionizantes sobre la materia viva son el resultado final de las interacciones físicas (ionización) y (excitación) de los fotones o partículas con los átomos que la componen. Los efectos de la radiación sobre los seres vivos pasan por sucesivas etapas que se ordenan aquí según su escala de tiempo, de menor a mayor.
ETAPA FÍSICA: Es una respuesta inmediata que ocurre entre billonésimas y millonésimas de segundo. En esta etapa se produce la interacción de los electrones corticales con los fotones o partículas que constituyen el haz de radiación. Los electrones secundarios originados en la interacción, excitan e ionizan a otros átomos provocando una cascada de ionizaciones. Se estima que un Gray de dosis absorbida produce 100000 ionizaciones en un volumen de 10 micras cúbicas.
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La acción directa de la radiación es consecuencia de ionizaciones que se producen en los átomos que forman la molécula del ADN, fenómeno dominante en radiaciones con alta transferencia lineal de energía (LET) como las partículas alfa, beta y protones, que inciden directamente sobre los átomos de las moléculas. La acción indirecta de la radiación es la interacción del haz de radiación con otros átomos y moléculas de la célula como el agua, produciéndose radicales libres que al difundir hasta la molécula de ADN, la dañan de manera indirecta.
ETAPA QUÍMICA: Esta etapa es de un orden ligeramente mayor estando en una escala de entre una millonésima de segundo y un segundo. Es el proceso de la interacción de los radicales libres resultantes de la radiolisis del agua, que originan una serie de reacciones químicas con moléculas de solutos presentes en el medio irradiado y que producirán la inducción de un cierto grado de lesión biológica. Cuando las radiaciones interaccionan con la materia viva se producen fenómenos fisicoquímicos, pues la ionización y excitación suponen un incremento de energía para las moléculas, lo que compromete su estabilidad; dependiendo de la importancia de la molécula afectada, la lesión biológica será más o menos importante. RADIÓLISIS DEL AGUA: Los efectos biológicos se deben en gran parte a la acción de las radiaciones sobre el agua, esto se debe por un lado a la elevada presencia de las moléculas de agua en los seres vivos y por otro al hecho de que ejerce como disolvente de otras moléculas y en el que tienen lugar importantes reacciones químicas. Aunque la acción de las radiaciones sobre el agua o radiolisis del agua es una suma de procesos complejos, puede simplificarse resumiéndose en dos casos: La descomposición molecular del agua y la formación de radicales libres. En primer lugar la radiación incidente sobre lás moléculas de agua puede ionizarlas de tal manera que deja un ion H 2O+ y un electrón libres. A este electrón se le llama electrón acuoso pues es muy lento ya que casi toda la energía se ha invertido en arrancarlo de la molécula. El ion H2O+ es muy inestable y rápidamente se descompone en un H + y en un radical OH·. El electrón acuoso, puede reaccionar con otras moléculas orgánicas o con una segunda molécula de agua produciendo radicales H· e iones hidroxilo OH-. Los radicales H· y OH· son moléculas neutras con gran reactividad química pues tienen un electrón desparejado que con muy poco esfuerzo tenderá a crear enlaces y robar así átomos a otras moléculas que en el peor de los casos podrían ser biomoléculas funcionales tales como proteínas o nucleótidos.
Los iones hidroxilo y los protones libres al ser partículas con cargas opuestas no son peligrosos pues tenderán a atraerse neutralizándose y formando de nuevo agua. Pero las moléculas radicales neutras sí son peligrosas pues quedaran a la deriva por la célula hasta afectar alguna molécula de importancia biológica. Existe también la posibilidad más directa de formar los radicales libres con la sola excitación inducida a partir de la radiación de una molécula de agua. Los fenómenos que se producen 37
al excitarse la molécula de agua, no son bien conocidos, pero teóricamente es posible la disociación de esta en radicales H· y OH·. De una manera u otra se forman radicales que no poseen electrones apareados, lo que los hace altamente reactivos, bien como agentes oxidantes o reductores.
Los radicales se distribuyen de forma heterogénea a lo largo de la trayectoria de radiación, dependiendo de la transferencia lineal de energía de radiación. Una buena parte de ellos se pierden en reacciones neutralizadoras combinándose de la siguiente forma.
Pero otros se propagan pudiendo llegar en última instancia a atacar las cadenas de ADN si estos han sido generados en el núcleo celular.
EFECTO OXÍGENO: El oxígeno es un potente radio sensibilizante, es decir, aumenta el efecto de la irradiación. Cuando el TLE (LET en inglés) es bajo, es necesario en ausencia de oxígeno (anoxia) multiplicar la dosis por un factor de 2,5 a 3 para obtener el mismo efecto que en presencia de oxígeno. Se llama OER (del inglés Oxigen Enhancement Ratio) o razón de aumento de oxígeno, al número de dosis necesaria para obtener el mismo efecto según condiciones de anoxia o de oxigenación normal. El oxígeno, al combinarse con los radicales libres, produce un aumento de la vida media de éstos y la fijación del daño radio inducido. MOLÉCULAS DONADORES DE H: Las moléculas donadores de H, como las que contienen grupo sulfhidrilo (-SH), pueden neutralizar los radicales libres, teniendo un papel protector, ya que se ha demostrado que el aumento o disminución en los niveles intracelulares de grupos SH, origina cambios paralelos en la supervivencia celular. Actualmente se está probando el uso de ácido hialurónico con buenos resultados. ETAPA BIOLÓGICA: La etapa biológica se inicia con la activación de reacciones enzimáticas para reparar el daño producido por las radiaciones. Algunas de estas lesiones serán reparadas y no influyen en la viabilidad celular y otras no serán reparadas con lo que se producirá la muerte celular en interfase, mitosis o incluso después de varias divisiones celulares tras la exposición a la radiación. Las consecuencias biológicas de la irradiación celular se manifiestan mucho tiempo después como: 1. La respuesta de los tumores a la radioterapia. 2. Los efectos secundarios agudos y tardíos asociados a la radioterapia. 3. Desarrollo de neoplasias radio inducidas a largo plazo por mutaciones en células somáticas. 4. Desarrollo de malformaciones genéticas en la descendencia por mutaciones en células germinales.
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LESIONES RADIO INDUCIDAS Y RADIO SENSIBILIDAD Las interacciones de las radiaciones ionizantes pueden traducirse en alteraciones en la bioquímica celular, cadenas de hidratos de carbono, cambios estructurales en las proteínas, modificaciones en la actividad enzimática, que a su vez repercuten en alteraciones de la membrana celular, las mitocondrias y los demás orgánulos de la célula. Pero en donde más estudios se han realizado, es en las acciones de la radiación sobre los elementos del núcleo celular, sobre el ADN.
TIPO DE LESIONES RADIO INDUCIDAS:
Lesión letal: Es irreversible e irreparable, que conduce necesariamente a la muerte de la célula. Lesión subletal: En circunstancias normales puede ser reparada en las horas siguientes a la irradiación, salvo que la inducción de nuevas lesiones subletales por sucesivas fracciones de la dosis determine letalidad. Lesión potencialmente letal: Es una lesión particular que está influida por las condiciones ambientales del tejido irradiado durante y después de la irradiación.
El número de lesiones inducidas por radiación es mucho mayor que el que ocasionalmente provoca la muerte de las células. La dosis letal media (D0) es la dosis de radiación que origina aproximadamente una lesión letal por célula y que destruirá al 63% de éstas, siendo aún viables el 37% restante. El valor de dosis letal media en células epiteliales humanas bien oxigenadas es de aproximadamente 3 Gy. El número de lesiones que se detectan en el ADN inmediatamente después de irradiar a una dosis "D0" ha sido estimado en:
Daño de bases: > 1000.
Roturas simples de cadena: Alrededor de 1000.
Roturas dobles de cadena: Alrededor de 40.
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LESIONES RADIO INDUCIDAS EN LA MOLÉCULA DE ADN: El daño producido en el ADN por las radiaciones ionizantes es crítico para la muerte celular radio inducida. Existen múltiples pruebas que demuestran esta hipótesis como son: 1. La dosis requerida para producir muerte celular es mucho mayor para el citoplasma que para el núcleo celular, donde se encuentra el ADN. 2. El I125 y el H3 incorporado al ADN produce muerte celular. 3. Las aberraciones cromosómicas radio inducidas son letales para las células. 4. Las bases nitrogenadas alteradas producen radiosensibilización, como el 5-Fluoracilo. 5. Las células con más cromosomas (aneuploides (tumorales)>diploides>haploides), es decir con más cantidad de ADN son más radio resistentes. La lesión del ADN es de vital importancia en radioterapia para combatir las células tumorales. La radiación produce distinto tipo de lesiones en el ADN entre las que destacan:
Rotura simple de cadena: Se produce en el enlace fosfodiéster, entre el fosfato y la desoxirribosa, o más frecuentemente entre la base nitrogenada y la pentosa. Es la lesión más abundante tras la radiación, produciéndose entre 500 y 1000 roturas simples de cadena (rsc) por Gray (Gy). Ocurre de tres a cuatro veces más frecuente en las células humanas bien oxigenadas que en las hipóxicas, y se pueden originar en una sola hebra o en las dos del ADN. Tras la rotura del enlace fosfodiester las dos cadenas de ADN se separan con penetración de moléculas de agua en esa zona, rompiéndose los puentes de hidrógeno entre las bases. A la rotura simple de cadena también se le llama lesión subletal, porque no existe relación alguna con la muerte celular.
ROTURA DOBLE DE CADENA: Es una lesión compleja que se produce como consecuencia de la rotura de las dos hebras del ADN en sitios muy próximos tras la interacción única o por combinación de dos roturas simples de cadenas complementarias, cuando una segunda partícula o fotón choca en la misma región del ADN antes de que la primera rotura simple haya tenido tiempo de ser reparada. La rotura doble es homóloga cuando ocurre al mismo nivel de pares de bases y heteróloga en caso contrario, siendo éstas más frecuentes. Cada Gy de radiación ocasiona unas 40 roturas dobles de cadena por célula, aunque puede esperarse una gran variabilidad. A la rdc se le llama también lesión letal, porque existe una estrecha relación con la muerte celular. LESIÓN EN LAS BASES NITROGENADAS: Consiste en la pérdida de una o más bases, la modificación química de alguna de ellas y la ligadura entre dos bases contiguas, formando dímeros. La mayor parte de estos tipos de lesión, de frecuencia elevada, entre 800 y 1000 por Gy, afectan a la timina. La radio sensibilidad, en orden decreciente de las bases, vendría dada por la secuencia Timina>Citosina> Adenina>Guanina. Son por otra parte lesiones susceptibles de reparación, proceso que cuando no transcurre correctamente puede provocar el desarrollo de una mutación puntual. ENTRECRUZAMIENTO DEL ADN Y LAS PROTEÍNAS: Es una lesión frecuente en la radiación que se produce unas 150 veces en la célula por Gray. Se localiza sobre todo en regiones activas del ADN desde el punto de vista de la replicación o transcripción.
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DAÑO MÚLTIPLE LOCALIZADO: Se origina con la formación de racimos de ionizaciones de cierto tamaño en la proximidad de la molécula del ADN. Combina una o más roturas dobles de cadena, con un número variable de roturas simples de cadena, lesiones de bases y azúcar, difíciles de reparar y que conduce a la muerte celular radio inducida.
RADIOSENSIBILIDAD: La radiosensibilidad es la magnitud de respuesta de las estructuras biológicas, provocada por las radiaciones ionizantes. Un elemento biológico es más sensible cuanto mayor es su respuesta a una dosis determinada de radiación. El elemento biológico es más radiosensible cuando necesita menos dosis de radiación para alcanzar un efecto determinado. El concepto opuesto a radiosensibilidad, es radioresistencia. No existe célula ni tejido normal o patológico radioresistente de forma absoluta; pues si se aumenta ilimitadamente la dosis, siempre se puede alcanzar su destrucción. Administrando dosis mínimas en órganos o tejidos, se observaran diferentes grados de alteraciones morfológicas o funcionales, según las líneas celulares de que se trate. ESCALA DE RADIOSENSIBILIDAD: Las células presentan diferente grado de sensibilidad a la radiación, según la estirpe o línea celular. Tomando como punto de referencia, la muerte celular, pueden clasificarse en cinco grupos de mayor a menor sensibilidad: 1. Muy radiosensibles: leucocitos, eritroblastos, espermatogonias. 2. Relativamente radiosensibles: mielocitos, células de las criptas intestinales, células basales de la epidermis. 3. Sensibilidad intermedia: células endoteliales, células de las glándulas gástricas, osteoblastos, condroblastos, espermatocitos, etc. 4. Relativamente radioresistentes: granulocitos, osteocitos, espermatozoides, eritrocitos. 5. Muy radioresistentes: fibrocitos, condrocitos, células musculares y nerviosas.
LEYES DE RADIOSENSIBILIDAD: La radiosensibilidad celular está regida por una serie de determinantes que han sido estudiados y aplicados a todas las células del organismo, enunciándose unas leyes biológicas, que conceden mucha importancia a la actividad mitótica, siendo las más importantes:
LEY DE BERGONIÉ Y TRIBONDEAU: Está basada en la observación de irradiaciones sobre células testiculares, y en función de la actividad mitótica y diferenciación celular, se establecen los siguientes puntos:
1. Una célula es tanto más radiosensible, cuanto mayor es su actividad reproductiva. 2. Una célula es tanto más radiosensible, cuanto más largo sea su porvenir de división, es decir, cuantas más divisiones deba cumplir en el futuro. 3. Una célula es tanto más radiosensible, cuanto menos diferenciadas estén desarrolladas sus funciones.
LEY DE ANCEL Y VITEMBERG: La sensibilidad de toda célula que ha de experimentar lesiones por radiación es la misma, pero el tiempo que tardan en aparecer las lesiones
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inducidas, varía según los distintos tipos de células. Los factores que influyen en el tiempo que tardan en aparecer las lesiones radioinducidas son: 1. El estrés biológico que actúa sobre la célula. La actividad reproductiva representa un estrés biológico considerable. 2. Las condiciones en que se encuentra la célula en el periodo de pre y post radiación. 3. Ciclo celular: la situación de la célula en el momento en que se produce la irradiación, es un factor biológico que influye notablemente en la radiosensibilidad, así las células durante la fase de mitosis son más radiosensibles que durante la fase de síntesis. 4. Radiosensibilidad hística: aunque la radiosensibilidad de un tejido es similar a la de las células que lo forman, no es una expresión directa de la misma, a lo que contribuyen varios factores. Un tejido u órgano está formado por dos componentes: el parénquima (compartimento que contiene las células características del tejido en cuestión) y el formado por tejido conjuntivo y vasos (mesénquima). Los dos tienen distinta radiosensibilidad. La complejidad del funcionamiento de un tejido, implica que en todo momento, coexisten en él, células en actividad mitótica, en reproducción y con buena o mala oxigenación.
PROCESOS QUE DETERMINAN LA RADIOSENSIBILIDAD: Tras irradiación ocurren distintos procesos que pueden afectar a la viabilidad celular, a su funcionalidad o a la aparición de mutaciones que son: inducción del daño, procesamiento y manifestación del daño. La radiosensibilidad es la forma en la que se manifiesta la acción biológica producida por la radiación sobre una determinada población celular o tejido. Datos experimentales demuestran que: 1. El daño inicial sobre una célula por unidad de dosis es variable y dependiente intrínsecamente de dicha célula. 2. Células de distintos tipos muestran diferente capacidad y eficacia en el proceso de reparación de las lesiones radioinducidas. 3. Distintas células pueden tolerar niveles desiguales de daño residual.
DAÑO INICIAL: El daño inicial es el que se produce en la molécula de ADN inmediatamente después de la irradiación y debe ser medido antes de que los sistemas de reparación celulares puedan actuar. Para poder cuantificar experimentalmente este daño, las células se irradian a 4 grados centígrados, temperatura a la que los mecanismos de reparación del ADN están inhibidos. El daño inicial se expresa como el número de lesiones producidas por unidad de dosis. Los modificadores del daño inicial son:
El efecto oxígeno.
La presencia de moléculas donadores de H.
Fase del ciclo celular.
PROCESAMIENTO - REPARACIÓN DEL ADN: La reparación del ADN es el mecanismo celular que restablece la secuencia del ADN a su estado original previo a la inducción de 42
lesiones provocadas por la radiación. Las células humanas poseen una importante capacidad para reparar el daño producido en su ADN, que varían en velocidad, capacidad y fidelidad y por ello se explica las diferencias de radiosensibilidad en las distintas poblaciones celulares. Existen diferentes mecanismos en células humanas para la reparación de las lesiones radioinducidas en el ADN como son:
Reparación de bases dañadas: Se realiza a través de la escisión de bases y escisión de nucleótidos.
1. ESCISIÓN DE BASES: Una vez que se reconoce la base nitrogenada dañada, una glicosidasa específica, elimina la base dañada, una endonucleasa reconoce el hueco producido y con ayuda de una fosfodiesterasa corta el enlace fosfodiester. Posteriormente la ADN polimerasa añade el nucleótido que falta y la ADN ligasa sella la rotura de la hélice. 2. ESCISIÓN DE NUCLEÓTIDOS: Se pone en marcha cuando la lesión radioinducida origina dímeros de pirimidina (T-T, C-T y C-C). Cuando se reconoce el dímero, una glicosidasa corta la hebra de ADN dañada a ambos lados de la lesión, a continuación una helicasa elimina un fragmento con aproximadamente 12 nucleótidos entre los que se encuentran los que están dañados. Posteriormente, estos nucleótidos son nuevamente sintetizados por una polimerasa que utiliza la hebra complementaria intacta de molde. Finalmente una ligasa sella la unión.
Reparación de roturas simples de cadena: Utiliza el mecanismo de escisión de bases. La reparación de roturas simples de cadena es un proceso rápido, ya que el 50% de las mismas se reparan en aproximadamente 15 minutos. Uno de los genes implicados en este tipo de reparación es el que codifica la enzima nuclear PARP-1 que reconoce las roturas simples de cadena. Reparación de roturas dobles de cadena: En este caso no existe una cadena intacta de ADN para ser utilizada de molde en el proceso de reparación. Las cadenas con rotura doble son reagrupadas entre 4 y 6 horas por la gran complejidad del proceso que casi siempre conduce a errores o mutaciones que conducen a la muerte celular, aunque existen células que soportan el daño, como las tumorales. Existen dos mecanismos de reparación que son:
1. REPARACIÓN POR RECOMBINACIÓN DE CROMOSOMAS HOMÓLOGOS: Están implicados al menos 5 genes: Ku 70, Ku 80, DNA-PCKcx, ligasa IV, Xrcc4. Además existen otras dos proteínas como la ATM y la ATR que se activan al unirse a los extremos rotos del ADN originados por roturas dobles de cadena y comienzan la reparación. Algunas de estas proteínas intervienen en la interrupción del ciclo celular para que la célula tenga tiempo de reparar la lesión o inducir la apoptosis. También está involucrada el gen BCRA1 y BCRA2. 2. REPARACIÓN POR UNIÓN DE EXTREMOS NO HOMÓLOGOS: Requiere un locus recíproco en la cromátida hermana o secuencias de ADN que posean gran homología con aquella que ha sido dañada. Se activa cuando la lesión originada conlleva pérdida de material genético. Es un mecanismo de reparación minoritario, dada la baja posibilidad de encontrar el locus recíproco dentro del genoma completo de la célula.
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Enfermedades humanas por trastornos en la reparación de ADN:
1. Xeroderma pigmentosum. 2. Ataxia-telangiectasia. 3. Anemia de Fanconi. 4. Cáncer de mama hereditario por BRCA1/BRCA2. 5. Síndrome de Nijmegen.
Alteraciones en los mecanismos de reparación de ADN como marcador:
1. Marcador de riesgo de enfermedad neoplásica: La protein-quinasa dependiente de ADN (DNA-PK) es un marcador de cáncer de pulmón. 2. Marcador de respuesta al tratamiento: La proteína ATM se activa inmediatamente tras exposición de las células a la radiación ionizante. Si se inhibe selectivamente en las células tumorales, las hace más sensibles a la radiación que las células normales. La inhibición de la PARP-1 también potencia la muerte celular por radiación.
RADIOBIOLOGÍA Y RADIOTERAPIA Aunque la radiación lesiona y puede destruir tanto a las células cancerosas como a las normales, estas últimas pueden repararse y recuperar su funcionamiento adecuado. Los principales mecanismos radiobiológicos de respuesta de los tumores a la irradiación se describen habitualmente como las 5 R de la Radioterapia que son:
RADIOSENSIBILIDAD INTRÍNSECA: Es la sensibilidad innata o propia de las células a la irradiación. REOXIGENACIÓN: Tras cada sesión de radiación existen células hipóxicas que al final del tratamiento estarán oxigenadas y serán radiosensibles. REDISTRIBUCIÓN: Tras una fracción de radiación, se sitúan más células en fase G2 y M del ciclo celular, siendo más radiosensibles ante las siguientes fracciones. REPARACIÓN DEL DAÑO SUBLETAL (RDSL): Es mayor en tejidos sanos, por lo que se protege al tejido normal con un régimen de fraccionamiento que permita esta reparación entre dos sesiones de radiación, que debe ser entre seis y ocho horas. REPOBLACIÓN ACELERADA: Es el aumento del número de divisiones celulares como mecanismo de compensación, siendo más importante en los tejidos y tumores de duplicación rápida o con tiempo de duplicación pequeños.
CONDUCCIÓN DE CALOR La conducción de calor es un mecanismo de transferencia de energía calorífica entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas sin flujo neto de materia y que
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tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo o entre diferentes cuerpos en contacto por medio de transferencia de energía cinética de las partículas. El principal parámetro dependiente del material que regula la conducción de calor en los materiales es la conductividad térmica, una propiedad física que mide la capacidad de conducción de calor o capacidad de una substancia de transferir el movimiento cinético de sus moléculas a sus propias moléculas adyacentes o a otras substancias con las que está en contacto. La inversa de la conductividad térmica es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor. Los mecanismos de transferencia de energía térmica son de tres tipos:
Conducción
Convección térmica
Radiación térmica
La transferencia de energía térmica o calor entre dos cuerpos diferentes por conducción o convección requiere el contacto directo de las moléculas de diferentes cuerpos, y se diferencian en que en la primera no hay movimiento macroscópico de materia mientras que en la segunda sí lo hay. Para la materia ordinaria la conducción y la convección son los mecanismos principales en la "materia fría", ya que la transferencia de energía térmica por radiación sólo representa una parte minúscula de la energía transferida. La transferencia de energía por radiación aumenta con la cuarta potencia de la temperatura ( T 4), siendo sólo una parte importante a partir de temperaturas superiores a varios miles de kelvin. El segundo principio de la termodinámica determina que el calor sólo pueda fluir de un cuerpo más caliente a uno más frío, la ley de Fourier fija cuantitativamente la relación entre el flujo y las variaciones espacial y temporal de la temperatura. Es la forma de transmitir el calor en cuerpos sólidos; se calienta un cuerpo, las moléculas que reciben directamente el calor aumentan su vibración y chocan con las que las rodean; estas a su vez hacen lo mismo con sus vecinas hasta que todas las moléculas del cuerpo se agitan, por esta razón, si el extremo de una varilla metálica se calienta con una flama, transcurre cierto tiempo hasta que el calor llega al otro extremo. El calor no se transmite con la misma facilidad por todos los cuerpos. Existen los denominados "buenos conductores del calor", que son aquellos materiales que permiten el paso del calor a través de ellos. Los "malos conductores o aislantes" son los que oponen mucha resistencia al paso de calor.
LEY DE FOURIER: La conducción térmica está determinada por la ley de Fourier. Establece que la tasa de transferencia de calor por conducción en una dirección dada, es proporcional al área normal a la dirección del flujo de calor y al gradiente de temperatura en esa dirección. Para un flujo unidimensional de calor se tiene:
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Dónde: Es la tasa de flujo de calor que atraviesa el área A en la dirección x (o ) es una constante de proporcionalidad llamada conductividad térmica Es la temperatura, el tiempo. Para un flujo tridimensional en un medio isótropo, la ley de Fourier expresa que el flujo de calor viene dado por:
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA: La conductividad térmica es una propiedad intrínseca de los materiales que valora la capacidad de conducir el calor a través de ellos. El valor de la conductividad varía en función de la temperatura a la que se encuentra la sustancia, por lo que suelen hacerse las mediciones a 300 K con el objeto de poder comparar unos elementos con otros. Es elevada en metales y en general en cuerpos continuos, y es baja en los gases (a pesar de que en ellos la transferencia puede hacerse a través de electrones libres) y en materiales iónicos y covalentes, siendo muy baja en algunos materiales especiales como la fibra de vidrio, que se denominan por eso aislantes térmicos. Para que exista conducción térmica hace falta una sustancia, de ahí que es nula en el vacío ideal, y muy baja en ambientes donde se ha practicado un vacío elevado. En algunos procesos industriales se trabaja para incrementar la conducción de calor, bien utilizando materiales de alta conductividad o configuraciones con un elevado área de contacto. En otros, el efecto buscado es justo el contrario, y se desea minimizar el efecto de la conducción, para lo que se emplean materiales de baja conductividad térmica, vacíos intermedios, y se disponen en configuraciones con poca área de contacto. Coeficientes λ para distintos materiales
Material
λ
Material
λ
Material
λ
Acero
47-58
Corcho
0,040,30
Mercurio
83,7
Agua
0,58
Estaño
64,0
Mica
0,35
Aire
0,02
Fibra vidrio
0,030,07
Níquel
52,3
Alcohol
0,16
Glicerina
0,29
Oro
308,2
Alpaca
29,1
Hierro
80,2
Parafina
0,21
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de
Aluminio
209,3
Ladrillo
0,80
Plata
406,1418,7
Amianto
0,04
Ladrillo refractario
0,471,05
Plomo
35,0
Bronce
116186
Latón
81116
Vidrio
0,6-1,0
Zinc
106140
Litio
301,2
Cobre
372,1385,2
Madera
0,13
La tabla que se muestra a la derecha de este texto se refiere a la capacidad de ciertos materiales para transmitir el calor. El coeficiente de conductividad térmica (λ) expresa la cantidad o flujo de calor que pasa a través de la unidad de superficie de una muestra del material, de extensión infinita, caras plano paralelas y espesor unidad, cuando entre sus caras se establece una diferencia de temperaturas igual a la unidad, en condiciones estacionarias. La conductividad térmica se expresa en unidades de W/m·K (J/s · m · °C). La conductividad térmica también puede expresarse en unidades de British thermal units por hora por pie por grado Fahrenheit (Btu/h·ft·°F). Estas unidades pueden transformarse a W/m·K empleando el siguiente factor de conversión: 1 Btu/h·ft·°F = 1,731 W/m·K.
CONVECCION El modo de transferencia de calor por convección se compone de dos mecanismos de transporte, que son, la transferencia de energía debido al movimiento aleatorio de las moléculas (difusión térmica) y el movimiento global o macroscópico del fluido. El movimiento del fluido se asocia con el hecho de que, en cualquier instante, grandes números de moléculas se mueven de forma colectiva o como agregados. La transferencia de calor se clasifica de acuerdo con la naturaleza del flujo. Se habla de convección forzada cuando el flujo es causado por medios externos, tales como: ventilador, bomba o vientos atmosféricos. Por otra parte, en la convección natural (o libre) el flujo es inducido por fuerzas de empuje que surgen a partir de la diferencia de densidad ocasionada por la variación de la temperatura en los fluidos. La transferencia de calor por convección ocurre en una región de interfase entre un fluido en movimiento y una superficie sólida, entre dos líquidos inmiscibles en movimiento relativo y entre un gas y un líquido que tiene movimiento relativo, que están a diferentes temperaturas. En la Figura 4.1, se muestra el perfil de velocidad típico presente en la región de la interface, conocida como capa límite, zona en la cual ocurre el fenómeno de convección. La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (líquido o gas) que transporta el calor 47
entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales fluidos. Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por medio del movimiento del fluido, por ejemplo: al trasegar el fluido por medio de bombas o al calentar agua en una cacerola, la que está en contacto con la parte de abajo de la cacerola se mueve hacia arriba, mientras que el agua que está en la superficie, desciende, ocupando el lugar que dejó la caliente. La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o un líquido. Se incluye también el intercambio de energía entre una superficie sólida y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecánico (convección mecánica, forzada o asistida). En la transferencia de calor libre o natural un fluido es más caliente o más frío y en contacto con una superficie sólida, causa una circulación debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el fluido. La transferencia de calor por convección se expresa con la Ley del Enfriamiento de Newton el cual estudió el mecanismo de convección en forma comparativa observando la circulación de fluídos en un sistema de tubos cilíndricos concéntricos donde el fluido circula a contracorriente. La constante de convección "h" depende de las siguientes variables:
velocidad de circulación densidad de fluido calor específico de las sustancias diámetro de los tubos viscosidad del fluido conductividad Ecuación general de convección:
Donde es el coeficiente de convección (o coeficiente de película), es el área del cuerpo en contacto con el fluido, es la temperatura en la superficie del cuerpo y es la temperatura del fluido lejos del cuerpo Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es casi seguro que se producirá un movimiento del fluido. Este movimiento transfiere calor de una parte del fluido a otra por un proceso llamado convección. El movimiento del fluido puede ser natural o forzado. Si se calienta un líquido o un gas, su densidad (masa por unidad de volumen) suele disminuir. Si el líquido o gas se encuentra en el campo gravitatorio, el fluido más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina convección natural. La convección forzada se logra sometiendo el fluido a un gradiente de presiones, con lo que se fuerza su movimiento de acuerdo a las leyes de la mecánica de fluidos.
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Para que exista transmisión de calor por convección se considera que el calor fluirá a través de un medio cuyas moléculas o partículas presentan movimiento relativo, es decir un medio líquido, gaseoso, o más genéricamente un medio fluido. Ejemplos de medios fluidos: aire, agua, oxigeno, aceites, etc., todos ellos claro está que a presión y temperatura en que tengan estado gaseoso, líquido o con una viscosidad suficiente para permitir el movimiento relativo de sus partículas. La convección puede ser natural o forzada.
CONVECCION NATURAL: Es debida al gradiente térmico, y se presenta por la diferencia de densidad o de peso específico que aparece debido a las diferentes temperaturas. Esto produce que el fluido más frío circule hacia abajo y el más caliente hacia arriba, produciendo una corriente ascendente. En esta consideración participa la fuerza de gravedad, pero en el caso que ésta no entre en juego por estar el sistema en el espacio exterior, la convección natural también tiene lugar, por el siguiente punto. Las partículas líquidas o gaseosas tienen movimientos relativos continuos, que aumentan al aumentar sus estados térmicos. Este movimiento transporta la energía calórica en forma de energía cinética mientras se desplaza la partícula y va colisionando con las millones que encuentra en su camino, y a su vez éstas hacen lo mismo, verificándose una convección a nivel molecular de flujo muy turbulento. El movimiento del fluido adyacente a una cara sólida se origina debido a las fuerzas de flotación, inducidas por los cambios en la densidad del fluido y debido a las diferencias de temperatura entre el sólido y el fluido. Cuando se deja enfriar una placa caliente al aire libre, las partículas del aire adyacente a la cara de la placa se calientan, su densidad disminuye y, por lo tanto, empiezan a elevarse. En convección natural el fluido resulta solamente en la diferencia de temperaturas del fluido en la presencia de una fuerza gravitacional. La densidad de un fluido disminuye con el incremento de la temperatura, en un campo gravitacional, dichas diferencias de densidad causadas por las diferencias en temperaturas originan fuerzas de flotación generan el movimiento del fluido. Sin una fuerza gravitacional la convección natural no es posible. En convección natural un a velocidad característica no es fácilmente disponible. Algunos ejemplos de transferencia de calor por convección natural son: el enfriamiento de café en una tasa, transferencia de calor de un calefactor, enfriamiento de componentes eléctricos en computadoras sin ventilador para enfriar, y la transferencia de calor del cuerpo humano cuando una persona está en descanso.
CONVECCION FORZADA: La convección forzada se produce cuando añadimos un mecanismo (ventilador, turbina) que acelera la velocidad de las corrientes de convección natural; Por consiguiente no obtendremos más potencia calorífica con un sistema o con otro. La diferencia estará en que, con el sistema de ventilación forzada, el calor se reparte más y se calienta el ambiente en menos tiempo.
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Cuando el movimiento del fluido, es generado por una fuerza externa (una bomba o un ventilador) se está en presencia de convección forzada pueden alcanzar flujos calóricos superiores a los que se da en convección natural; En este caso el flujo calórico transferido dependerá de las características del fluido, de la geometría (si es un conducto cilíndrico, del diámetro) y en alto grado de la velocidad tangencial del fluido respecto de la pared. La transferencia de calor por convección forzada es el método más empleado frecuentemente para la transferencia de calor en los procesos industriales. Los fluidos calientes y fríos, separados por una frontera límite sólida, son bombeados a través del equipo de transferencia de calor; el flujo de transferencia de calor es función de las propiedades físicas de los fluidos, de los valores de los flujos y de la geometría del sistema. El flujo es generalmente turbulento, y la conducción de flujo varía dependiendo de la geometría, desde tubos circulares hasta intercambiadores de una superficie extendida. Los análisis teóricos de transferencia de calor por convección forzada han sido limitados a geometrías relativamente simples y trabajando con flujo laminar; Los análisis de transferencia de calor de flujo turbulento han estado basados sobre unos modelos mecánicos y generalmente no producían las relaciones que eran convenientes para los objetivos de diseño. Por lo general para geometrías complicadas solo se tenían a disposición relaciones empíricas, y con frecuencia estas relaciones se basan en datos limitados y en condiciones especiales de operación. Los coeficientes de transferencia de calor están fuertemente influenciados por la mecánica del flujo que ocurre durante la transferencia de calor por convección forzada. La intensidad de turbulencia, las condiciones de entrada y las condiciones de pared son algunos de los factores que deben ser considerados detalladamente con la mayor exactitud en la predicción de coeficientes de transferencia de calor; Se utiliza un medio externo, tal como un ventilador o una bomba, para acelerar el paso del flujo del fluido sobre la cara del sólido. El movimiento rápido de las partículas de fluido sobre la cara del sólido maximiza el gradiente de temperatura y aumenta la tasa de intercambio de calor. En la imagen a continuación se observa la fuerza aire sobre una placa caliente. En el cuerpo humano cuando las temperaturas ambientales superiores a los 33.5ºC, el cuerpo gana calor por convección esto es, las moléculas del aire transportan el calor hacia la piel.
EVAPORACION La evaporación es un proceso físico en el que un líquido o un sólido se convierte gradualmente en gas, considerando que en este proceso el agua se calienta al absorber energía calórica del sol tomando en cuenta que esta, la fuente de energía del sol y que esto permite culminar la fase. La energía necesaria para que un gramo de agua se convierta en vapor es
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de 540 calorías a 100 ºC valor conocido cómo calor de evaporación. Al ocurrir la evaporación la temperatura del aire baja, al ser tomado el calor de la superficie por la evaporación procedentemente es transportado a otros niveles mediante el proceso inverso de condensación, se está entonces ante un mecanismo de mucha importancia, en lo que respecta a la transferencia y distribución del calor en la atmósfera en el globo terrestre. La solución, suspensión o emulsión se está concentrando, y para lograr dicho propósito debemos suministrar una fuente de calor externo; esta fuente calórica se logra generalmente con vapor de agua, el cual se pone en contacto con el producto a través de una superficie calefactora. Es una separación de componentes por efecto térmico, en donde se obtienen dos productos de distintas composiciones físico-químicas. En la mayoría de los casos, el producto evaporado, (solvente volátil, que generalmente es agua) es un producto sin valor comercial, mientras que el líquido concentrado, (soluto no volátil) es el que tiene importancia económica. (Cabe mencionar que puede suceder al revés). Debemos tener en cuenta que los productos a evaporar se comportan de diferentes formas de acuerdo a su características físico-químicas, las cuales pueden definir un comportamiento de termo sensibilidad, de producir reacciones de precipitación, de aglomeración o de polimerización, y un tratamiento inadecuado puede producir un deterioro parcial o total de distintos componentes químicos involucrados en el líquido y de esta forma modificar indeclinablemente las propiedades del mismo. Por esta razón se deben realizar ensayos previos y poder así determinar el equipo adecuado para cada una de las necesidades. Estos ensayos son realizados por ingenieros calificados de nuestra empresa, ya que la misma cuenta con evaporadores a escala de laboratorio y piloto, los cuales permiten determinar variables termodinámicos, coeficientes térmicos, comportamientos en ebullición, grados de ensuciamiento, concentraciones límites y todo lo necesario para asegurar al cliente, un apropiado diseño y construcción de sus equipos. Mediante la evaporación del sudor se pierde el 22% del calor corporal, ya que el agua tiene un elevado calor específico, y para evaporarse necesita absorber calor, y lo toma del cuerpo, el cual se enfría. Una corriente de aire que reemplace el aire húmedo por el aire seco, aumenta la evaporación; para que se evapore 1 g de sudor de la superficie de la piel se requieren aproximadamente 0,58 kcal las cuales se obtienen del tejido cutáneo, con lo que la piel se enfría y consecuentemente el organismo. La evaporación de agua en el organismo se produce por los siguientes mecanismos:
Evaporación insensible o respiración: se realiza en todo momento y a través de los poros de la piel, siempre que la humedad del aire sea inferior al 100%. También se pierde agua a través de las vías respiratorias. Evaporación superficial: formación del sudor por parte de las glándulas sudoríparas, que están distribuidas por todo el cuerpo, pero especialmente en la frente, palmas de manos, pies, axilas y pubis. La evaporación es el mecanismo principal. Cuando la temperatura corporal alcanza un cierto nivel, se suda; al 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. Desafortunadamente, incluso en los casos de máxima eficacia, el sudor solo puede eliminar entre 400-500 cal /h. Cuando la temperatura ambiental excede a la corporal, el calor se pierde solo por la evaporación asociada al sudor; El principal mecanismo para disipar el calor es aumentar la sudación. Su mantenimiento requiere la reposición de las pérdidas de líquidos y de iones de
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Cl y Na. De lo contrario no sería posible mantener la producción de sudor de forma indefinida.
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, de la Fc, del flujo renal y de la ADH. Este fenómeno se conoce como Fatiga por sudor.
En un ambiente caliente, el calor se gana por el metabolismo, radiación, convección y conducción y solo podrá perderse a través de la evaporación, con temperaturas corporales superiores a los 33.5ºC se pierde calor corporal por evaporación, por la respiración insensible y a través del sudor; éste último mecanismo no se pone en marcha hasta que no se hace necesario enfriar la temperatura corporal (los soldados marchando por el desierto pueden perder 1- 1.5 litros por hora). A través de la evaporación, el sudor enfría la piel y ésta la sangre, pudiendo perderse hasta 585 calorías por litro de sudor. Si la humedad atmosférica es superior al 60% y la temperatura ambiental por encima de 32º, el sudor no se evapora, no disipándose el calor. Así pues, la Humedad es un factor fundamental. Una persona que esté realizando un trabajo pesado (425 cal/h) será incapaz de alcanzar un equilibrio térmico si la humedad relativa es superior al 60% y la temperatura del aire superior a los 32º ya que el aire no es capaz de absorber suficientes gotas de la superficie corporal que le permitirán disipar el calor; después de haber sudado 1 ó 2 litros, aumenta la concentración plasmática de Na y su osmolalidad, apareciendo sed, aunque a partir de esa cantidad la producción de sudor descienda. Cuando hay sudación, la ingesta de sal es tan importante como la de agua, ya que con índices elevados y constantes de sudación, pueden perderse diariamente hasta 20g de Na, que deben ser sustituidos. La producción de sudor es distinta según las diferentes áreas del cuerpo, así, la secreción sudoral del tronco es el 50% de la total, el 25% corresponde a la de los miembros superiores, y el 25% restante a los inferiores. La capacidad de sudoración puede verse retrasada si no se ingiere glucosa ya que está relacionada con la producción de sudor. Así pues, debe tenerse en cuenta, que en ambientes cálidos, el no dar azúcar (a deportistas por ejemplo), podría retrasar este mecanismo de termorregulación. La temperatura de la piel de las mujeres en atmósferas cálidas, es más alta que la del hombre, no empezando a sudar hasta que la temperatura ambiental se eleva a 2ºC por encima del umbral que marca la iniciación de la sudoración en el hombre.
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CAPACIDAD TERMICA DEL CUERPO HUMANO Para funcionar de manera adecuada el cuerpo humano debe mantener en su núcleo interno una temperatura próxima a los 37°C, independientemente de las condiciones ambientales de su entorno. Cuando una persona es capaz de conservar esa temperatura sin algún tipo de esfuerzo fisiológico es muy posible que se encuentre en un estado conocido como confort térmico, el cual expresa su satisfacción respecto a dichas condiciones. En realidad el estado de confort térmico, por su propia naturaleza, suele pasar inadvertido. Es mucho más fácil tomar conciencia del momento en que pasamos al estado contrario, es decir, de disconfort térmico. El disconfort térmico suele ser provocado por la incidencia negativa de factores relacionados tanto con el propio cuerpo como con su entorno. Cuando se presenta de manera ocasional y moderada simplemente genera incomodidad en las personas, pero cuando se presenta de manera constante y/o intensa puede alterar los ciclos de actividad y descanso, reducir la eficiencia en el desempeño cotidiano e incluso provocar importantes trastornos de salud. Los principales factores que inciden en el confort humano, y de los mecanismos que se ponen en juego cuando las condiciones ambientales resultan desfavorables. Entre ellos se encuentran la producción de calor en el cuerpo humano, el equilibrio térmico, la vestimenta y las variables subjetivas del confort:
Producción de calor en el cuerpo humano : El cuerpo humano produce calor de manera constante debido a los procesos bioquímicos que acompañan la formación de tejidos, la conversión de energía y el trabajo muscular, entre otras funciones fisiológicas. Una gran parte de la energía requerida por estas funciones es proporcionada por el consumo y digestión de alimentos; Se conoce como metabolismo a los procesos encargados de convertir los alimentos en materia viva y en energía útil. Al calor generado por estos procesos se le denomina calor metabólico. Se considera que de toda la energía producida por el cuerpo humano solo se utiliza el 20%, mientras que el 80% restante debe disiparse al ambiente. •
La producción global de calor metabólico se deriva tanto del metabolismo basal como del metabolismo muscular. El primero está relacionado con la energía empleada en las reacciones químicas intracelulares para la realización de las funciones metabólicas esenciales, como la respiración y la digestión. En otras palabras, representa la producción de calor en los procesos automáticos, continuos e inconscientes del cuerpo humano. El metabolismo muscular, por otro lado, se relaciona con la producción de calor en los tejidos musculares mientras se lleva a cabo algún tipo de actividad física. Las tasas de producción de calor excedente del cuerpo humano se suelen medir mediante la unidad Met, que equivale a 58 watts por metro cuadrado de piel (W/m2). Un Met representa el nivel de actividad de una persona en reposo. Nuestro metabolismo generalmente se reduce al mínimo cuando dormimos, produciendo apenas 0.7 Met, pero puede sobrepasar los 10 Met cuando realizamos actividades físicas muy intensas.
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En lugar del Met, en algunos ámbitos se emplean tasas de producción de calor en watts por persona (W/persona), parámetro basado en un hombre adulto promedio con una superficie de piel de 1.8 m2. En ese caso, para representar las variaciones en la producción de calor de acuerdo a la constitución física de las personas se suele utilizar otro parámetro, denominado factor metabólico. Un factor metabólico de 1.00 corresponde al promedio indicado líneas arriba, es decir, un hombre adulto cuya piel tiene una superficie de 1.80 m2. Para una mujer promedio se suele asumir un factor metabólico de 0.85, mientras que para un niño promedio generalmente se considera un factor metabólico de 0.75. La producción de calor del cuerpo humano varía fundamentalmente debido a sus índices de metabolismo basal y a las actividades que realiza (metabolismo muscular). En la siguiente tabla se muestran las tasas de calor excedente para algunas actividades típicas, en watts por metro cuadrado de piel, Met y watts por persona: Estas tasas de generación de calor no solo son útiles para evaluar los requerimientos de confort de las personas, de acuerdo a las actividades que realizan, sino también para estimar el calor que dichas personas aportan al espacio en que se encuentran. Por ello se suelen emplear en la simulación térmica de edificios. Estas tasas de generación de calor no solo son útiles para evaluar los requerimientos de confort de las personas, de acuerdo a las actividades que realizan, sino también para estimar el calor que dichas personas aportan al espacio en que se encuentran. Por ello se suelen emplear en la simulación térmica de edificios. • Equilibrio térmico y procesos de pérdidas/ganancias: Para mantener el confort, el
cuerpo humano debe disipar el calor metabólico excedente hacia el ambiente, pero solo hasta lograr el equilibrio térmico. En otras palabras, las ganancias de calor internas del cuerpo deben ser equivalentes al calor que pierde hacia el exterior. Como veremos más adelante, cuando se rompe este equilibrio, debido al metabolismo del cuerpo, las condiciones del ambiente, o ambos factores al mismo tiempo, es relativamente fácil llegar a un estado que se conoce como disconfort térmico. Pero antes analicemos los principales procesos físicos que permiten o impiden alcanzar dicho equilibrio. Al interactuar con el medio ambiente, el cuerpo humano puede perder o ganar calor por medio de procesos convectivos, radiantes y, en menor medida, conductivos. La evaporación también juega un papel importante pero en este caso, cuando se da, sólo puede generar
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pérdidas de calor. La intensidad de estos procesos, y por lo tanto los índices de pérdidas y ganancias, dependen en gran medida de las condiciones ambientales particulares:
CONVECCIÓN: La convección es la transmisión de calor entre un fluido (líquido o gaseoso) y un cuerpo sólido. Este fenómeno se ve favorecido por el movimiento del fluido, el cual a su vez resulta de la diferencia de sus temperaturas internas. Cuando la temperatura del aire es inferior a la temperatura de la piel, esta tiende a transmitir calor hacia las moléculas de aire con las que está en contacto. Si el aire se encuentra en movimiento las moléculas que han absorbido calor son desplazadas fácilmente por moléculas más frías. Así, mientras más rápido sea el movimiento del aire, y más baja su temperatura, más calor perderá el cuerpo humano. Cuando la temperatura del aire es muy elevada, sin embargo, este mismo proceso puede provocar ganancias en lugar de pérdidas de calor. RADIACIÓN: La radiación es un flujo de energía en forma de ondas electromagnéticas que no requiere de un medio conductor (se puede dar incluso en el vacío absoluto). Tanto el cuerpo humano como los elementos del entorno, incluyendo los componentes constructivos de un edificio, emiten energía radiante. Cuando la temperatura de la piel es superior a la temperatura radiante de los objetos circundantes entonces se dan pérdidas de calor. Cuando, al contrario, los objetos circundantes tienen una temperatura más elevada, el cuerpo tiende a ganar calor. CONDUCCIÓN: La conducción expresa la transmisión de calor al interior de un cuerpo sólido, o entre dos cuerpos sólidos cuando estos se encuentran en contacto. Como en el caso de la radiación, el cuerpo humano puede perder o ganar calor cuando está en contacto con un objeto o componente de la edificación, dependiendo de la diferencia de temperaturas entre ambos. EVAPORACIÓN: La evaporación es un fenómeno mediante el cual un líquido se convierte en gas. Dicha conversión requiere una determinada cantidad de energía calorífica, que es tomada del entorno inmediato. En el cuerpo humano este fenómeno se presenta en la piel, cuando el sudor se evapora, así como a través de la respiración. La cantidad de calor que se puede perder por este fenómeno varía de acuerdo a la tasa de evaporación, la cual a su vez es afectada por la humedad ambiental: mientras más seco es el aire más eficientes son los procesos evaporativos (debido a que es capaz de admitir más vapor de agua). Por otro lado es importante considerar que el movimiento del aire favorece la evaporación, incluso cuando la humedad ambiental es relativamente alta, ya que ayuda a desplazar la delgada y húmeda capa de aire que tiende a generarse sobre la piel. Se puede derivar una fórmula que representa de manera simplificada la condición de equilibrio térmico entre el cuerpo humano y su entorno, condición que resulta indispensable para mantener el confort sin esfuerzos evidentes: Calor metabólico +/- Convección +/- Radiación +/- Conducción - Evaporación = 0 Cuando la suma de estos factores es mayor o menor a cero el equilibrio se rompe y se desencadenan procesos que pueden llevar al disconfort, al malestar físico y, en casos extremos, a la muerte. Afortunadamente el cuerpo humano dispone de una serie de mecanismos que le permiten recuperar el equilibrio térmico, al menos hasta cierto punto. El primero de estos mecanismos es el control automático e inconsciente de la circulación sanguínea, lo que se conoce como regulaciones vasomotoras. Si el cuerpo está en un
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proceso de ganancias de calor se produce un aumento de la circulación sanguínea en la superficie de la piel, con lo que se incrementa el calor transportado hacia ella y por ende se aceleran los procesos de pérdida de calor. Por otro lado, si el cuerpo se encuentra perdiendo calor se reduce la circulación sanguínea en la piel, disminuyendo su temperatura y amortiguando los procesos de pérdida de calor. Aunque son muy útiles, las regulaciones vasomotoras suelen ser poco efectivas cuando el desequilibrio térmico es muy amplio. Se requiere entonces de mecanismos más agresivos. Cuando las regulaciones vasomotoras no son suficientes para contrarrestar una situación de ganancias excesivas de calor, la piel comienza a intensificar la sudoración, respuesta que busca propiciar las pérdidas de calor por evaporación. La tasa de producción de sudor depende del nivel de desequilibrio térmico y en casos extremos puede alcanzar los 3 Kg/h. Este mecanismo es especialmente eficaz cuando la humedad ambiental es baja y el movimiento del aire es notorio, condiciones que favorecen la evaporación del sudor sobre la piel. En el caso contrario, es decir, si las pérdidas de calor continúan a pesar de las regulaciones vasomotoras, entonces se producen escalofríos. Estos son contracciones musculares repetitivas que pueden ser moderadas o violentas, dependiendo del nivel de desequilibrio térmico. En casos extremos los escalofríos llegan a incrementar hasta 10 veces la producción de calor metabólico muscular. Aunque son mecanismos muy efectivos, el sudor y los escalofríos no pueden mantenerse en forma intensa por periodos prolongados. Aunque aún no se comprenden cabalmente los sistemas que regulan la temperatura del cuerpo humano, de por sí complejos, se sabe que existen dos "sensores" que juegan un papel crucial. Uno de ellos es el hipotálamo, que detecta el más ligero aumento de la temperatura del núcleo del cuerpo. Cuando esta sube más allá de los 37°C el hipotálamo dispara los mecanismos de enfriamiento explicados arriba. El otro es la piel, que detona los mecanismos de calentamiento cuando su temperatura cae por debajo de los 34°C. Cuando ambos sensores envían al cerebro señales de alarma al mismo tiempo, este tiene la capacidad de inhibir una o ambas
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respuestas. Finalmente es importante señalar que existen otros mecanismos de respuesta a las pérdidas o ganancias excesivas de calor, los cuales operan a largo plazo. Entre ellos se encuentran los cambios en las tasas de producción de calor metabólico basal, el aumento de la cantidad de sangre (que permite una vasodilatación más eficiente) y el incremento de la capacidad de las glándulas sudoríficas. En su conjunto estos mecanismos se conocen como aclimatación, un fenómeno que ha permitido al ser humano adaptarse a casi todas las zonas climáticas de la tierra, desde el ecuador hasta los polos y desde el nivel del mar hasta los 4,500 metros de altura. La vestimenta: una segunda piel: Hasta hace relativamente poco tiempo las investigaciones sobre el confort humano habían dado poca importancia a la vestimenta. Sin embargo ahora se le reconoce como lo que siempre ha sido: el primer recurso de mediación entre el cuerpo humano y el ambiente en el que se desenvuelve. De hecho sería posible hacer una historiografía de la indumentaria paralela a la de la arquitectura, tomando como eje la forma en que los diversos grupos humanos se han adaptados a los diferentes climas terrestres. La ropa cumple varias funciones de protección para el ser humano, incluyendo aquellas derivadas de las necesidades culturales de privacidad e intimidad. Desde el punto de vista térmico, aunque no siempre es así, la función principal de la ropa es proporcionar un determinado nivel de aislamiento y reducir las pérdidas de calor del cuerpo humano. Es a partir de ese enfoque que se han desarrollado diversos sistemas de clasificación de la ropa de acuerdo a su valor de aislamiento. El de uso más extendido emplea una escala basada en la unidad Clo (abreviación de la palabra inglesa Clothing).
En la escala Clo el valor 0.0 representa la desnudez total, mientras que 1.0 representa un traje común de oficina. Para ser más exactos un Clo equivale a una combinación de ropa que presenta una resistencia térmica de 0.155 m2°C/W. La siguiente lista muestra los valores de Clo que se suelen considerar para algunas prendas básicas: Los valores de Clo de la vestimenta de las personas también se emplean en diversos sistemas de cálculo diseñados para estimar los niveles de confort que se pueden alcanzar en los edificios, de acuerdo a su desempeño térmico. Dada la variabilidad del nivel de arropamiento de cada persona, generalmente se emplean valores promedio. •Otras variables que afectan el
confort: Más allá de las variables ambientales y fisiológicas analizadas en los artículos anteriores, las preferencias térmicas y la sensación de confort se ven influenciadas por diversos factores individuales, relativamente subjetivos. La asimilación de estos factores refuerza la idea de que resulta perjudicial tratar de establecer estándares de confort rígidos e inamovibles, error cometido en numerosos estudios. Entre los principales podemos señalar los siguientes:
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LA ACLIMATACIÓN: Expuesto a nuevas condiciones ambientales, una persona es capaz de aclimatarse, es decir, acostumbrarse a ellas, en un periodo relativamente corto. Durante ese periodo sus preferencias térmicas cambiarán de manera significativa. Por ejemplo, una persona que vive en Bogotá puede preferir una temperatura de 20° C, pero después de pasar unos meses en Cartagena es muy posible que prefiera una temperatura de 24° C. LA EDAD Y EL GÉNERO: La edad y el género pueden influir de manera relativamente importante en las preferencias térmicas. Por un lado, las personas mayores suelen preferir temperaturas más elevadas debido a que su metabolismo se vuelve más lento. Es la misma razón por la cual los niños, con un metabolismo alto, pueden tolerar temperaturas ligeramente más bajas que los adultos. Por otro lado, se ha demostrado que los hombres presentan generalmente un metabolismo un poco mayor al de las mujeres, por lo que suelen preferir, en promedio, temperaturas 1°C más bajas que ellas. LA FORMA CORPORAL Y LA GRASA SUBCUTÁNEA: La proporción entre superficie de piel y volumen corporal también influye en la sensación de confort de las personas: una persona esbelta tiene más superficie de piel que otra con el mismo peso pero de menor estatura y mayor corpulencia. Debido a ello tiene la capacidad de disipar una mayor cantidad de calor y por lo tanto suele tolerar temperaturas más elevadas. Al mismo tiempo, se ha demostrado que la grasa subcutánea funciona como un excelente aislante térmico, por lo que generalmente una persona robusta requiere temperaturas del aire más bajas para disipar la misma cantidad de calor que una persona delgada. En otras palabras, suele ser menos tolerante a las temperaturas relativamente elevadas. EL ESTADO DE SALUD: Cuando una persona se encuentra enferma, sus mecanismos de defensa internos pueden aumentar de manera significativa su metabolismo. En primera instancia esto podría significar que tiene una mayor tolerancia a temperaturas relativamente bajas. Sin embargo lo que suele suceder es que al mismo tiempo sus mecanismos reguladores se vean afectados, por lo el margen de temperaturas tolerables se vuelve más estrecho. Este es un factor a tomar en cuenta cuando se evalúan las condiciones de confort en hospitales y edificios similares. EL COLOR DE LA PIEL: Diversas investigaciones han demostrado que la piel clara refleja en promedio tres veces más radiación que la piel oscura, pero al mismo tiempo es mucho más vulnerable a las quemaduras, úlceras y cánceres provocados por el sol. Por otro lado, la piel oscura se ve más afectada por la absorción de calor, pero esta situación se equilibra por el hecho de que su capacidad para emitir calor aumenta casi en la misma proporción. Además contiene más pigmento de melanina, lo cual disminuye de manera significativa la penetración de los dañinos rayos ultravioletas. Considerando esto, podemos afirmar que el color de la piel tiene un mayor impacto en la resistencia a los rayos solares que en las preferencias térmicas. ENFERMEDADES CAUSADAS POR EL CALOR Generalmente, el cuerpo se enfría solo mediante la sudoración. En los climas calurosos, especialmente con altos niveles de humedad, la sudoración no es suficiente. La temperatura corporal puede elevarse hasta niveles peligrosos y es posible desarrollar enfermedades causadas por el calor. La mayoría de las enfermedades causadas por el calor ocurren por permanecer expuesto al calor demasiado tiempo. Otros factores son el ejercicio excesivo
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para su edad y la condición física. Los adultos mayores, los niños pequeños y las personas enfermas o con sobrepeso tienen un riesgo mayor. Consumir abundantes líquidos, reponer sales y minerales y limitar el tiempo de exposición al calor puede ayudar. Tener calor por mucho tiempo puede ser un problema. Puede causar varias enfermedades, todas agrupadas bajo el nombre de hipertermia. El síncope de calor es un repentino mareo que puede ocurrir cuando usted está activo y el clima está caliente. Si se consume un tipo de medicamento para el corazón llamado bloqueador beta o la persona no está acostumbrada a climas calientes, esta persona es más propenso a sentirse desfallecido. Tomar agua, colocar las piernas hacia arriba y descansar en un lugar fresco hará que la sensación de mareo desaparezca. Los calambres por calor son la contracción dolorosa de músculos en el estómago, brazos o piernas. Los calambres pueden ser el resultado de trabajo o ejercicio intenso. A pesar de que la temperatura del cuerpo y el pulso usualmente se mantienen a nivel normal durante los calambres por calor, la piel podría sentirse húmeda y fría. Estos calambres son una señal que una persona está sufriendo de mucho calor. La edema por calor es una hinchazón en los tobillos y los pies cuando una persona está acalorado. Colocar las piernas hacia arriba ayuda. El agotamiento por calor es una advertencia que indica que el cuerpo ya no puede continuar manteniéndose fresco. Los principales síntomas son sed, mareo, debilidad, poca coordinación y náuseas. A pesar de que la temperatura del cuerpo permanece normal, la piel se siente fría y pegajosa. Algunas personas afectadas con agotamiento por calor tienen un pulso rápido. El agotamiento por calor puede progresar y convertirse en un golpe de calor. Un golpe de calor Puede llevar a la muerte. Es necesario recibir asistencia médica inmediatamente. Las personas mayores que viven en casas o apartamentos sin aire acondicionado o ventiladores son las que tienen mayor riesgo, al igual que las personas afectadas con una deshidratación o aquellas que sufren de enfermedades crónicas o de alcoholismo.
ENFERMEDADES RELACIONADAS CON EL FRÍO La congelación y la hipotermia son dos ejemplos de emergencias relacionadas con el frío. Las lesiones de los tejidos producidas por congelamiento se deben a la cristalización del agua en los mismos y a la oclusión de pequeños vasos de los tejidos. Estas lesiones varían en su intensidad de manera similar a las quemaduras. También pueden producirse otras lesiones producidas por el frío sin llegar al congelamiento, cuando la temperatura ambiente supera el punto de congelamiento. La exposición prolongada al frío húmedo puede producir el pie de trinchera o pie de sumersión; en cambio, cuando el frío es seco se produce el eritema pernio (sabañón) que se caracteriza por úlceras superficiales de la piel de las extremidades. En el caso de la hipotermia la temperatura central del cuerpo es menor de 35 °C. Cuando la hipotermia es leve la temperatura es de 32 °C a 35 °C; se considera moderada cuando la temperatura es de 30 °C a 32 °C, y severa cuando es inferior a 30°.
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El descenso de la temperatura puede ser rápido, como ocurre en los casos de sumersión en aguas muy frías, o lento, cuando se produce en ambientes más templados. Los ancianos son muy propensos a la hipotermia, igual que los niños, dado que en los chicos la superficie corporal es proporcionalmente mayor cuantos más pequeños son y su piel es más delgada. Esta situación los hace muy vulnerables a la hipotermia, que puede producirse en corto tiempo especialmente cuando está asociada a traumatismos.
FIEBRE: Los animales homeotermos han desarrollado mecanismos fisiológicos que les permiten tener una temperatura corporal constante. Sin embargo, el equilibrio calórico de un organismo se puede perder con gran facilidad y ocasionar alteraciones como la fiebre. La fiebre es una alteración del «termostato» corporal, ubicado en el hipotálamo, que conduce a un aumento de la temperatura corporal sobre el valor normal. Estos pueden ser causados por:
enfermedades infecciosas bacterianas lesiones cerebrales golpes de calor.
ENFERMEDADES INFECCIOSAS BACTERIANAS: Es el caso de las bacterias que generan toxinas que afectan al hipotálamo, aumentando el termo estado. Esto afecta a los mecanismos de ganancia de calor, los cuales se activan. Los compuestos químicos que generan aumento de temperatura son los pirógenos. LESIONES CEREBRALES: Al practicar cirugías cerebrales se puede causar daño involuntariamente en el hipotálamo, el cual controla la temperatura corporal. En ocasiones el hipotálamo durante la gestación puede no desarrollarse completamente lo cual contribuye a una pérdida total o parcial de la sensibilidad a los cambios de temperatura en la piel, estos casos suelen darse en 1 de cada 16 000 personas y puede ser de manera moderada a notoria. Esta alteración ocurre también por tumores que crecen en el cerebro, específicamente en el hipotálamo, de manera que el termostato corporal se daña, desencadenando estados febriles graves. Cualquier lesión a esta importante estructura puede alterar el control de la temperatura corporal ocasionando fiebre permanente. GOLPES DE CALOR: El límite de calor que puede tolerar el ser humano está relacionado con la humedad ambiental. Así, si el ambiente es seco y con viento, se pueden generar corrientes de convección que enfrían el cuerpo. Por el contrario, si la humedad ambiental es alta, no se producen corrientes de convección y la sudoración disminuye, el cuerpo comienza a absorber calor y se genera un estado de hipertermia. Esta situación se agudiza más aún si el cuerpo está sumergido en agua caliente. En el humano se produce una aclimatación a las temperaturas altas, así nuestra temperatura corporal puede llegar a igualar la del ambiente sin peligro de muerte. Los cambios físicos que conducen a esta aclimatación son: el aumento de la sudoración, el incremento del volumen plasmático y la disminución de la pérdida de sal a través del sudor.
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REACCIONES EN EL SER HUMANO A LAS DIFERENTES TEMPERATURAS CORPORALES Calor
37 °C: temperatura normal del cuerpo (tomada en cavidad oral). Puede oscilar entre 36,5 y 37.5 °C 38 °C: se produce un ligero sudor con sensación desagradable y un mareo leve. 39 °C (pirexia): existe abundante sudor acompañado de rubor, con taquicardias y disnea. Puede surgir agotamiento. Los epilépticos y los niños pueden sufrir convulsiones llegados a este punto. 40 °C: mareos, vértigos, deshidratación, debilidad, náuseas, vómitos, cefalea y sudor profundo. 41 °C (urgencia médica): todo lo anterior más acentuado, también puede existir confusión, alucinaciones, delirios y somnolencia. 42 °C: además de lo anterior, el sujeto puede tener palidez o rubor. Puede llegar al coma, con híper o hipotensión y una gran taquicardia. 43 °C: normalmente aquí se sucede la muerte o deja como secuelas diversos daños cerebrales, se acompaña de continuas convulsiones y shock. Puede existir el paro cardiorrespiratorio. 44 °C: la muerte es casi segura; no obstante, existen personas que han llegado a soportar 46 °C. 47 °C o superior: no se tienen datos de personas que hayan experimentado esta temperatura.
Frío 35 °C: se llama hipotermia cuando es inferior a 35 °C. Hay temblor intenso, entumecimiento y coloración azulada/gris de la piel. 34 °C: temblor grave, pérdida de capacidad de movimiento en los dedos, cianosis y confusión. Puede haber cambios en el comportamiento. 33 °C: confusión moderada, adormecimiento, arreflexia, progresiva pérdida de temblor, bradicardia, disnea. El sujeto no reacciona a ciertos estímulos. 32 °C (emergencia médica): alucinaciones, delirio, gran confusión, muy adormilado pudiendo llegar incluso al coma. El temblor desaparece, el sujeto incluso puede creer que su temperatura es normal. Hay arreflexia, o los reflejos son muy débiles. 31 °C: existe coma, es muy raro que esté consciente. Ausencia de reflejos, bradicardia grave. Hay posibilidad de que surjan graves problemas de corazón. 28 °C: alteraciones graves de corazón, pueden acompañarse de apnea e incluso de aparentar estar muerto. 26-24 °C o inferior: aquí la muerte normalmente ocurre por alteraciones cardiorrespiratorias, no obstante, algunos pacientes han sobrevivido a bajas temperaturas aparentando estar muertos a temperaturas inferiores a 14 °C. Este proceso de pérdida de calor es normal en algunas personas a tal punto de parecer muertas, la piel fría, cuerpo frío, y piel pálida es normal y es conocido como fríos invernales;
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las mismas características pero con la piel más morena es conocido como fríos de verano o la piel más blanca es conocida como fríos de invierno.
Los valores normales de la temperatura: Edad
Grados Celsius
Recién nacido
36.1- 37.7
Lactante
37.2
Niños de 2- 8 años
37
Adulto
36 – 37
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CONCLUSIONES
tanto el estado de salud como el clima del lugar donde nos encontremos influye de manera significativa, tanto así que en ocasiones pueden desencadenarse un sin número de daños lo cual trae consigo patologías afectando la salud de nuestros pacientes. Algunos síntomas provocados por un cambio brusco de temperatura nos sirve como diagnostico como en el caso de la infecciones. Para mantener en adecuadas condiciones necesitamos la termorregulación, ya sea de tipo involuntario gracias a nuestro hipotálamo o de tipo voluntario gracias a la utilización de prendas o elementos para nuestra climatización.
Hay factores como la edad, nutrición, peso, estado físico que influyen de manera significativa en nuestra respuesta hacia cambios de temperatura. La radiación se encuentra en casi todas partes y gracias a ella se han desatado poco a poco miles de patologías y una de las más importantes es el cáncer.
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