La termorregulación, regulación térmica o regulación de la temperatura es la capacidad que tiene un organismo biológico para modificar su temperatura dentro de ciertos límites, incluso cuando la temperatura circundante es bastante diferente del rango de temperaturas-objetivo. El término se utiliza para describir los procesos que mantienen el equilibrio entre ganancia y pérdida de calor. Si se añade o se quita una determinada cantidad de calor a un objeto, su temperatura aumenta o disminuye, respectivamente, en una cantidad que depende de su capacidad calorífica específica con un ambiente completo.
En el estado estacionario, la tasa a la cual se produce calor (termogénesis) se equilibra por la tasa a la que el calor se disipa al ambiente (termólisis). En caso de desequilibrio entre termogénesis y termólisis se produce un cambio en la tasa de almacenamiento de calor corporal y consecuentemente un cambio en el contenido de calor del cuerpo y en la temperatura corporal.Jay, Ollie y Glen P. Kenny. 2007. The determination of changes in body heat content
Los organismos termorreguladores u homeotermos mantienen la temperatura corporal esencialmente constante en un amplio rango de condiciones ambientales. Por otra parte, los ectotermos o poiquilotermos son organismos cuya temperatura corporal varía con las condiciones ambientales. La forma de obtención del calor puede ser por endotermia o por ectotermia. Los organismos endotermos u homeotermos controlan la temperatura corporal mediante la producción interna de calor, y mantienen habitualmente dicha temperatura por encima de la temperatura ambiental. Los organismos ectotermos o poiquilotermos dependen, para regular su temperatura corporal, fundamentalmente de una fuente de calor externa.
Termorregulación en el ser humano
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.
El ser humano es un organismo homeotermo y endotermo, 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 considerada regular de organismo humano 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.
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 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.
El cuerpo humano tiene una temperatura interna de 37 °C, mientras que la temperatura cutánea es de 33,5 °C. El calor ganado y perdido por el cuerpo depende de múltiples factores. La temperatura con que la sangre llega al hipotálamo será el principal determinante de la respuesta corporal a los cambios climáticos. Ya que el hipotálamo es el centro integrador que funciona como termostato y mantiene el equilibrio entre la producción y la pérdida de calor. Si la temperatura disminuye, aumenta la termogénesis y los mecanismos conservadores del calor: El mantenimiento de la temperatura corporal, además depende del calor producido por la actividad metabólica y el perdido por los mecanismos corporales, así como de las condiciones ambientales.
La termogénesis, o generación de la temperatura se realiza por dos vías:
Rápida: termogénesis física, producida en gran parte por el temblor y el descenso del flujo sanguíneo periférico
Lenta: termogénesis química, de origen hormonal y movilización de sustratos procedentes del metabolismo celular.
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 en sentido contrario al 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.Maremoto, Takeotoshi.1998.En: Physiology and pathophysiology of temperature regulation. Págs. 80-92. World Scientific. ISBN 981-02-3172-5
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. equilibrio es la homeostasis
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.
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 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 perspiración 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.Guyton, Arthur C. y John E. Hall. 2011. Texbook of medical physiology. 1043 págs. Elsevier Saunders. ISBN 978-1-4160-4574-8. 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.Guyton, Arthur C. y John E. Hall. 1996. Physiology and Mechanisms of Disease. W. B. Saunders. ISBN 0721632998
Mecanismos de regulación de la temperatura corporal 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.Charkoudian, N. 2003. Skin blood flow in adult human thermoregulation: how it works, when it does not, and why. Mayo Clinic Proceedings 78: 603-612. . Se han propuesto tres modelos que explican el mecanismo de la homeostasis térmica en el ser humano. 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 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.Cheung, Stephen S. 2009. Advanced Environmental Exercise Physiology. 255 págs. Human Kinetics Publishers. ISBN 0736085491.
Los modelos más recientes y aparentemente más aceptados son la teoría del "punto balanceado"Romanovsky, A.A. 2007. Thermoregulation:some concepts have changed. Functional architecture of the thermoregulation system. American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology 292: R37-46 (electronic) y la teoría de "control proporcional".Werner, J. 2009. System properties, feedback control and effector coordination of human temperature regulation. European Journal of Applied Physiology 109: 13-25. (electronic) Ambas teorías postulan que la temperatura corporal es controlada por un sistema proporcional de control de retroalimentación "multi-sensor", "multi-procesador", "multiefector".