Evaluación del estrés térmico en laboratorio: objetivos, material y aplicaciones

FUNCIÓN DEL HIPOTÁLAMO EN LA REGULACIÓN DE LA Tº BALANCE TÉRMICO. MECANISMOS DE INTERCAMBIO DE CALOR

Radiación solar Evaporación por la respiración

Temperatura del aire caliente

Evaporación por el sudor Humedad relativa alta

Radiación Convección

Producción metabólica de calor

Conducción Tº del suelo

Balance térmico M±R±C±K–E=0

Gradientes de temperatura y presión de vapor de agua T ºC -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

P m m Hg 1,4 0 1,5 6 1,6 9 1,8 3 1,9 9 2,1 5 2,3 3 2,5 1 2,7 2 2,9 3 3,1 6 3,4 1 3,6 7 3,9 6 4,2 6 4,5 8 4,9 3 5,2 9 5,6 9 6,1 0 6,5 4 7,0 1 7,5 1 8,0 4 8,6 0 9,2 1 9,8 4 10,5 2 11,2 3 11,9 9 12,7 9 13,6 3 14,5 3 15,4 8 16,4 8 17,5 3 18,6 5 19,8 3 21,0 7 22,3 8 23,7 6 25,2 1 26,7 4 28,3 5 30,0 4 31,8 2 33,7 0 35,6 6 37,7 3 39,9 0 42,1 8 44,5 6 47,0 7 48,7 0 52,4 4 55,3 2 58,4 1 61,5 7 64,8 8 68,3 4 71,9 6

50 0 ,70 0 ,78 0 ,85 0 ,92 1 ,00 1 ,08 1 ,17 1 ,26 1 ,36 1 ,47 1 ,58 1 ,71 1 ,84 1 ,98 2 ,13 2 ,29 2 ,47 2 ,65 2 ,85 3 ,05 3 ,27 3 ,51 3 ,76 4 ,02 4 ,30 4 ,61 4 ,92 5 ,26 5 ,62 6 ,00 6 ,40 6 ,82 7 ,27 7 ,74 8 ,24 8 ,77 9 ,33 9 ,92 10 ,54 11 ,19 11 ,88 12 ,61 13 ,37 14 ,18 15 ,02 15 ,91 16 ,85 17 ,83 18 ,87 19 ,95 21 ,09 22 ,28 23 ,54 24 ,35 26 ,22 27 ,66 29 ,21 30 ,79 32 ,44 34 ,17 35 ,98

Cá lcu lo d e la p re sio n d e v ap o r para diferen tes 60 70 80 0,84 0,98 1,12 0,94 1,09 1,25 1,01 1,18 1,35 1,10 1,28 1,46 1,19 1,39 1,59 1,29 1,51 1,72 1,40 1,63 1,86 1,51 1,76 2,01 1,63 1,90 2,18 1,76 2,05 2,34 1,90 2,21 2,53 2,05 2,39 2,73 2,20 2,57 2,94 2,38 2,77 3,17 2,56 2,98 3,41 2,75 3,21 3,66 2,96 3,45 3,94 3,17 3,70 4,23 3,41 3,98 4,55 3,66 4,27 4,88 3,92 4,58 5,23 4,21 4,91 5,61 4,51 5,26 6,01 4,82 5,63 6,43 5,16 6,02 6,88 5,53 6,45 7,37 5,90 6,89 7,87 6,31 7,36 8,42 6,74 7,86 8,98 7,19 8,39 9,59 7,67 8,95 10,23 8,18 9,54 10,90 8,72 10,17 11,62 9,29 10,84 12,38 9,89 11,54 13,18 1 0,52 12,27 14,02 1 1,19 13,06 14,92 1 1,90 13,88 15,86 1 2,64 14,75 16,86 1 3,43 15,67 17,90 1 4,26 16,63 19,01 1 5,13 17,65 20,17 1 6,04 18,72 21,39 1 7,01 19,85 22,68 1 8,02 21,03 24,03 1 9,09 22,27 25,46 2 0,22 23,59 26,96 2 1,40 24,96 28,53 2 2,64 26,41 30,18 2 3,94 27,93 31,92 2 5,31 29,53 33,74 2 6,74 31,19 35,65 2 8,24 32,95 37,66 2 9,22 34,09 38,96 3 1,46 36,71 41,95 3 3,19 38,72 44,26 3 5,05 40,89 46,73 3 6,94 43,10 49,26 3 8,93 45,42 51,90 4 1,00 47,84 54,67 4 3,18 50,37 57,57

%H 90 1,2 6 1,4 0 1,5 2 1,6 5 1,7 9 1,9 4 2,1 0 2,2 6 2,4 5 2,6 4 2,8 4 3,0 7 3,3 0 3,5 6 3,8 3 4,1 2 4,4 4 4,7 6 5,1 2 5,4 9 5,8 9 6,3 1 6,7 6 7,2 4 7,7 4 8,2 9 8,8 6 9,4 7 10,1 1 10,7 9 11,5 1 12,2 7 13,0 8 13,9 3 14,8 3 15,7 8 16,7 9 17,8 5 18,9 6 20,1 4 21,3 8 22,6 9 24,0 7 25,5 2 27,0 4 28,6 4 30,3 3 32,0 9 33,9 6 35,9 1 37,9 6 40,1 0 42,3 6 43,8 3 47,2 0 49,7 9 52,5 7 55,4 1 58,3 9 61,5 1 64,7 6

60 56 52 48 44 40 36 32 28 24 20 16 12 8 4 0

-20

-10

0

10

20 Tº en ºC

30

40

50

Gradientes de temperatura y presión de vapor de agua Tº Ambiente ( ºC)

36,90

26,95

1,00

44,28

Tº Ambiente ( ºC) Vapor de agua (mmHg)

% Humedad 0,70

37,50

36,17

1,00

45,64

% Humedad

Tª Piel (ºC)

11,57

0,48

27,38

4,79

1,00

26,51

Tº Ambiente ( ºC) Vapor de agua (mmHg)

Tª Piel (ºC)

40,00

Tº Ambiente ( ºC) Vapor de agua (mmHg)

Tª Piel (ºC)

0,77

% Humedad

Tª Piel (ºC)

-7,00

0,64

22,20

1,85

1,00

19,55

Tº Interna (ºC)

Gradiente (mmHg)

Gradiente Tº (ºC)

17,33 Tº Interna (ºC)

4,50

Gradiente (mmHg)

Gradiente Tº (ºC)

9,47 Tº Interna (ºC)

-2,50

Gradiente (mmHg)

ºC

3 2 1 0 4

Tºpiel-Tº ambiente

5

6

7

Tº core-Tº piel

2,10

Gradiente Tº (ºC)

Gradiente Interna-Piel (ºC)

36,86 21,71 Tº Interna (ºC)

15,81

Gradiente (mmHg)

9,48

Gradiente Tº (ºC)

Gradiente Interna-Piel (ºC)

38,30 17,69

8

9

10

11

Gradiente vapor

ºC

4

mmHg

20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 3

Gradiente Interna-Piel (ºC)

29,20

16,10

11,5ºC- 48%

5

2

2,60

39,60

32,4ºC-73%

1

Gradiente Interna-Piel (ºC)

39,50

22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

30 25 20 15 10 5 0 1

2

3

4

Tºpiel-Tº ambiente

5

6

7

Tº core-Tº piel

8

9

10

11

Gradiente vapor

mmHg

Vapor de agua (mmHg)

% Humedad

32,40

RESPUESTAS DEL ORGANISMO DURANTE EL EJERCICIO EN AMBIENTE TERMONEUTRAL § Incremento de la producción de calor directamente proporcional a la intensidad del ejercicio

§Aumento de la circulación cutánea e incremento de la sudoración (hipotálamo).

§Distribución del calor por todo el organismo a través del sistema circulatorio.

§Nuevo steady state de Tº interna y cutánea cuando el ejercicio es constante § Durante el ejercicio en carga constante en condiciones termoneutrales el aumento de temperatura esta directamente relacionado con la intensidad del ejercicio y es relativamente independiente de las condiciones externas

RESPUESTAS DEL ORGANISMO DURANTE EL EJERCICIO EN CALOR Y HUMEDAD ELEVADOS §Aumento de la temperatura central y cutánea §Aumento del flujo sanguíneo cutáneo, disminuye el retorno venoso hacia el corazón y disminuye el gasto cardiaco §Aumenta la FC, mayor intervención del metabolismo anaeróbico, de la utilización de glucógeno y de la producción de lactato. §Importante aumento de la sudoración que puede llevar a deshidratación. § Alteración del balance hídrico, incremento de la temperatura central y agotamiento por calor § La hipertermia actúa directamente sobre el sistema nervioso central desencadenando fatiga de tipo central. Temperaturas superiores a 40-41º llevan a fatiga central y finalización del ejercicio.

Aclimatación a las temperaturas elevadas •

Aumento del volumen plasmático cercana al 10% debido a un aumento de las proteínas plasmáticas

•

Aumento del flujo cutáneo con menos compromiso del gasto cardíaco

•

Mejora de la transferencia de calor núcleoperiferia, reducción de la vasodilatación cutánea

•

Descenso de la FC en relación a la carga

•

Descenso de la temperatura central, cutánea, concentración de lactato

•

Disminución del umbral de sudoración

•

Mayor capacidad de sudoración

Aclimatación a las temperaturas elevadas •

Menor concentración del sudor: menor pérdida de electrolitos y mejor evaporación

•

Mejor percepción del esfuerzo

•

Producción de “Heat shock proteins” en muchos tejidos, incluido músculo y corazón. Previenen el daño celular en posteriores exposiciones.

•

Son necesarias exposiciones repetidas. El tiempo necesario para que se produzca una adaptación completa es de 8-14 días, aunque las adaptaciones mas importantes se producen en los primeros días

•

Adaptación progresiva

•

Intensidades superiores al 50% en trabajo continuo o 75% en interválico. 3090 min

•

La aclimatación se pierde en 2-3 semanas

•

Sesiones de recuerdo cada 8-10 días

RESPUESTAS DEL ORGANISMO AL AMBIENTE FRIO § Perdidas de calor mayores a lo normal § Activación hipotalámica de los mecanismos necesarios para conservar el calor e incrementar su producción

§La efectividad del aislamiento por parte del tejido adiposo subcutáneo depende de la vasoconstricción ya que los vasos están por encima de la grasa o viceversa.

§Vasoconstricción cutánea, escalofríos y aumento del calor metabólico en este orden §La tiritona comienza cuando la temperatura cutánea baja mucho o la Tº interna desciende de 34-35ºC § Liberación hormonal: adrenalina, noradrenalina, cortisol, hormona tiroidea

Aclimatación a las temperaturas bajas La aclimatación al frío es posible aunque los ajustes fisiológicos son modestos. Pueden haber varias respuestas que se complementan o solapan. •

Habituación al frío: se trataría de hecho de una desensibilización o amortiguamiento de la respuesta normal, el umbral de tiritona y la vasoconstricción cutánea son menos pronunciadas después de repetidas exposiciones a bajas temperaturas. En algunos casos se produce una mejor tolerancia a la hipotermia después de exposiciones prolongadas y continuadas

•

Aclimatación metabólica: parece que se produciría una más pronunciada respuesta termogénica de tipo metabólico

•

Aclimatación de aislamiento: cambios en el riego sanguíneo subcutáneo o en la grasa subcutánea

Cámara Climática Espacio: Rango de temperatura: Rango de humedad: Sensores de Tº: Sonda de Tº Rectal Cinta ergométrica Cicloergómetro

11.5 m2. 39 m3 -10ºC +50ºC 20-90% 4 termoresistencias de platino (CCIâ PT-100 W/0ºC)

Instrumentos para medir riesgo producido por calor

WIBGET Heat Stress Monitor (Reuter Stokes Ltd 465 Dobbie Drive, Cambridge, Ontario NIR 5X9

Guia ACSM Indice Calor /Esfuerzo Heat versus Exertion index) TR- Temperatura radiante TS- Temperatura seca TH- Temperatura húmeda Indice de calor= 0,7TH+0,2TS+0,1TR Indice de calor= 0,7TH+0,3TS

< 18 0C 18 0C- 22 0C 23 0C- 28 0C 28 0C- 32 0C > 32 0C

Riesgo bajo Mediano Elevado Extremo PELIGROSO

Verde Amarillo Rojo Negro

Valoración de las temperaturas Temperatura de la piel Se mide con termistores cutáneos de Platino Temperatura cutánea(Fórmula de Ramanathan) Tpiel= 0,3*Ttorax+0,3* T brazo+0,2*Tmuslo+0,2* T pierna T1

30

T2

31

T3

32

T4

29 Tmedia

30,5

38

Skin temperature (ºC)

37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 0

5

10

15

20

Tim e (m in)

25

30

35

40

Valoración de las temperaturas Temperatura interna Temperatura esofágica Temperatura rectal Temperatura timpánica Cápsulas de temperatura interna (Cor Temp 2000â) Temperatura corporal media TB= (Tsk x0.4)+ (Tc x0.6) 40,0

Core Temperature (ºC)

39,5 39,0 38,5 38,0 37,5 37,0 36,5 36,0 35,5 0

5

10

15

20

Tim e (m in)

25

30

35

40

38

40,0

37

39,5

Core Temperature (ºC)

Skin temperature (ºC)

Tº central, Temperatura cutánea, [Lac] y FC en condiciones de calor y humedad elevadas (32,4ºC-73%H) y en ambiente neutral (11,5ºC-48%H)

36 35 34 33 32 31 30 29 28

39,0 38,5 38,0 37,5 37,0 36,5 36,0 35,5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0

5

10

Time (min)

20

25

30

35

40

Time (m in)

190

3,5

170

Heart rate (b.min-1)

4,0

3,0

[Lactate] mM

15

2,5 2,0 1,5 1,0 0,5

150 130 110 90 70 50

0,0 0

20

Tim e (m in)

40

0

5

10

15

20

Tim e (m in)

25

30

35

40

-4ºC

Tº central, Temperatura cutánea y FC en condiciones de frio –4ºC

160 140 120 100

Serie1

80

Serie2

60 40 20 0 FC0

FC5

FC10

FC15

FC20

FC25

FC30

FC35

FC40

Tº 30 25 20 Tsk1

15

Tsk2

10 5 0 TP0

TP5 TP10 TP15 TP20 TP25 TP30 TP35 TP40

T -4ºC 39 38,5 38 37,5 37 36,5 36 35,5 35

Tc1 Tc2

TC0

TC5 TC10 TC15 TC20 TC25 TC30 TC35 TC40

Evaluación del protector lumbar Lumbprotector ®

EFFECT OF SUBMAXIMAL EXERCISE AND THERMAL STRESS ON ANTIOXIDANT ENZYME ACTIVITY RESPONSE. Riera J 1, Banquells M 1 , Ferrer MD 2, Mestre A 2, Pons A 2, Drobnic F 1.

38

40,0

36

39,0 Core Temperature (ºC)

Skin temperature (ºC)

1) Centre d’Alt Rendiment Esportiu (CAR). Sant Cugat del Vallés, Barcelona. (2) NUCOX, Laboratori de Ciències de l’Activitat Física, Departament de Biologia Fonamental i Ciències de la Salut, Universitat de les Illes Balears

34 32 30 28 0

5

10

15 20 25 Time (min)

30

35

40

38,0 37,0 36,0 35,0 0

5

10

15 20 25 Time (min)

30

35

40

300 250 200 Pre Post

150 100 50 0 TE

HH

TE

HH

TE

HH

TE

HH

Catalase GR GPx SOD (k/L blood) (nkat/L blood) (nkat/L blood) (pkat/L Lymphocytes

We conclude that this protocol of exercise: 40 minutes of running at 70% of VO2max, in a hot, humid environment: 3032ºC temperature , 75-78% humidity, produced thermal stress but it is not sufficient to produce adaptations in antioxidant enzyme activity of Cat, SOD, GPx and GR.

2B

2A

Polinómica (2B)

Polinómica (2A)

2B

39,5

2A

Polinómica (2B)

Polinómica (2A)

180

39

160 38,5

140

lat/min

ºC

38 37,5

120

37

100 36,5

80

36 35,5

60 T0

T10

T20

T30

T40

T50

T60

T70

T80

T90

T100

FC0

FC10

FC20

FC30

FC40

min

1B

1A

FC50

FC60

FC70

FC80

FC90

FC100

FC90

FC100

min

Polinómica (1A)

1B

Polinómica (1B)

1A

Polinómica (1A)

Polinómica (1B)

130

38,6 38,4

120

38,2

110

38

lat/min

ºC

37,8 37,6

100 90

37,4

80

37,2 37

70

36,8

60

36,6 T0

T10

T20

T30

T40

T50

min

T60

T70

T80

T90

T100

FC0

FC10

FC20

FC30

FC40

FC50

ºC

FC60

FC70

FC80

18

3

16 2,5

14

mM

2

12 10

1,5

8 1

6 4

0,5

2 0

0 LA20

LA40 2B

LA60 2A

Lineal (2B)

LA80

LA100

BORG10

BORG20

BORG30

Lineal (2A)

BORG40 2B

2,5

BORG50 2A

BORG60 Lineal (2A)

BORG70

BORG80

BORG90

BORG100

BORG90

BORG100

Lineal (2B)

14

12 2

10 1,5

mM

8

6

1

4 0,5

2 0

0 LA20

LA40 1B

LA60 1A

Lineal (1B)

LA80 Lineal (1A)

LA100

BORG10

BORG20

BORG30

BORG40 1B

BORG50 1A

BORG60 Lineal (1B)

BORG70

BORG80

Lineal (1A)

MINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACIÓN PLAN NACIONAL de I+D+i 2005-2008 TÍTULO DEL PROYECTO: IMPLICACIÓN DE LOS SUPLEMENTOS NUTRITIVOS Y LOS ALIMENTOS FUNCIONALES, EN LA PREVENCIÓN DEL ESTRÉS Y LA FATIGA DEBIDA AL EJERCICIO Y A LAS CONDICIONES CLIMÁTICAS EXTREMAS EN EL DEPORTISTA. N= 10 sujetos. Fondistas Caracterización de los sujetos: Exámen medico, Test VO2max, Antropometria Encuesta y análisis dieta Tº interna, Tº cutánea, [La], Borg, FC Respuesta antioxidante: GPx, GR, CAT SOD en linfocitos, neutrofilos y eritrocitos mRNA expresión en linfocitos

Ensayo aleatorio, doble-ciego y controlado con placebo para determinar los efectos de un suplemento de nucleótidos (Immunactive ® ) sobre la función inmunitaria tras un ejercicio físico intenso desarrollado a bajas temperaturas N= 20 sujetos. Taekwwondo. Caracterización de los sujetos: Exámen medico, Test VO2max, Antropometria Encuesta y análisis dieta 10 min 60% VO2max. 20 min 70% VO2max. 90% VO2max hasta la fatiga Aleatorio, doble ciego y controlado con placebo 30 dias Inmunactive o placebo. Tº interna, Tº cutánea, [La], Borg, FC Función inmune: IGA saliva, serie blanca, test de proliferación de linfocitos Respuesta antioxidante: GPx, GR, CAT SOD en linfocitos, neutrofilos y eritrocitos El ejercicio produjo neutrofilia y linfopènia en ambos grupos, sin embargo el grupo Inmunactive se recuperó mes rápidamente de la respuesta linfopènica. Al mismo tiempo la respuesta linfoproliferativa fue mes alta en el grupo inmunactive. Estos resultados apoyan la hipótesis propuesta de que la administración exógena de nucleótidos , podría modular la respuesta del sistema inmune en los periodos de entrenamiento intenso. Fc

Tc

Tp 33,0

196

39,0

31,0 29,0 27,0

Dia 1 PR

25,0

Dia 28 PL

23,0

Dia 28 PR

21,0

Tº (ºC)

Dia 1 PL

Dia 1 PL

156

38,0

Dia 1 PL

Dia 1 PR

136

Dia 1 PR

37,5

Dia 28 PL

116

Dia 28 PL

96

Dia 28 PR

37,0

19,0

36,5

17,0

36,0

15,0 0

5

10

15

20

25

Tiempo (min)

30

35

40

45

176

38,5

Dia 28 PR

76 56 36

0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 Tiempo (min)

0

5

10

15 20

25 30

Tiempo (min)

35 40

45

MINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACIÓN PLAN NACIONAL de I+D+i 2008-2011 TÍTULO DEL PROYECTO: IMPLICACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS ESENCIALES Y DE SUS DERIVADOS DE OXIDACIÓN EN LA INFLAMACIÓN ASOCIADA A LA ACTIVIDAD FÍSICA TC

N= 10 sujetos Caracterización de los sujetos: Exámen medico, Test VO2max, Antropometria Encuesta y análisis dieta 3x 5minx60%-70%-80% VO2max 1’R. 90%VO2max hasta fatiga Pre- 5 semanas 1000cc leche de almendras enriquecida- Post

41,0 40,5 40,0 39,5 39,0 Pre

38,5

Post

38,0 37,5 37,0 36,5

Tº interna, Tº cutánea, [La], Borg, FC Serie blanca, Estrés oxidativo, patron inflamatorio.

36,0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

TP 35,0 34,5

Table . Effects of a running session in climatic chamber on blood cell counts

34,0 33,5

Pre

Post

ANOVA E S ExS

Day 1 5.69 ± 2.08 7.20 ± 2.07* x Day 35 5.60 ± 1.4 7.08 ± 3.04 * 1.89 ± 0.56 1.58 ± 0.23* Lymphocytes Day 1 x (106 cel/ml) Day 35 1.69 ± 0.38 1.57 ± 0.30 3.22 ± 1.52 5.02 ± 1.81* Neutrophils Day 1 x (106 cel/ml) Day 35 3.19 ± 1.07 4.90 ± 2.82* 0.37 ± 0.14 0.45 ± 0.15* Monocytes Day 1 x (106 cel/ml) Day 35 0.41 ± 0.13 0.39 ± 016 Statistical analysis: ANOVA of repeated-measures.(E) significant effect of exercise (S) significant effect of supplementation. (ExS) significant interaction between the two measures (*) significant differences between pre and post . p < 0.05 Leukocytes (106 cel/ml)

33,0 Pre

32,5

Post

32,0 31,5 31,0 30,5 30,0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

FC 200,0 180,0 160,0 140,0 120,0 Pre

100,0

Post

80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Aclimatación