Termorregulación en la Piel - Anatomía & Fisiología
Introducción
Los animales homeotermos deben llevar a cabo un mecanismo eficaz para mantener la temperatura corporal constante. Para ello transportan el calor a la superficie de la piel, a través de la sangre, y lo liberan al medio ambiente por conducción, convección, radiación o evaporación. De este modo la sangre pierde calor y vuelve de nuevo al centro del cuerpo, reduciendo la temperatura central. Si este mecanismo no se realizase, el calor procedente del metabolismo elevaría la temperatura corporal hasta 2,5ºC por hora.
Fisiología
Cuando la producción de calor corporal es estable, el flujo de sangre de la dermis se regula en función de los cambios en la temperatura ambiente. De este modo se garantiza que la diferencia térmica entre la superficie de la piel y el medio ambiente se mantenga constante, regulando así la pérdida de calor y manteniendo la temperatura corporal constante. Cuando aumenta la producción de calor, el flujo de sangre a la dermis también aumenta, lo que, a su vez, aumenta la pérdida de calor desde la piel.
El calor transportado desde el centro del cuerpo a la superficie de la piel, pasa por tejido adiposo subcutáneo, la dermis y, por último, epidermis. Después de esto el calor pasa a través de aire atrapado en el pelaje o plumaje. El tejido adiposo es un mal conductor del calor, por tanto, incluso una fina capa conferirá un considerable aislamiento contra la pérdida de calor.
El grado de pérdida de calor de la piel depende de la cantidad de flujo sanguíneo en la dermis. Por ello en situaciones de vasoconstricción de los vasos subcutáneos, donde se reduce el flujo sanguíneo, el efecto aislante de la piel aumenta. En teoría, cuanto mayor sea la vasoconstricción, más se acercará la temperatura corporal a la ambiente. Si la temperatura ambiente es muy baja siempre habrá una diferencia entre la superficie de la piel y el medio, por lo que siempre habrá pérdida de calor. Igualmente, si la temperatura ambiente es muy alta, nunca habrá diferencia térmica suficiente como para producir la pérdida de calor. En estas situaciones cobran importancia otras formas de regulación de temperatura como el sudor o el jadeo. Sin embargo, si aumenta el flujo sanguíneo a la dermis, la pérdida de calor por piel aumenta de forma directamente proporcional a la diferencia de temperatura entre piel y ambiente. El aislamiento proporcionado por el tejido adiposo, por tanto, puede ser algo más alto si el flujo de sangre a la dermis es lo suficientemente elevado.
El flujo sanguíneo en la dermis puede variar en un factor de 3 a 5, dependiendo de las necesidades para la regulación de la temperatura. Este flujo está regulado por el sistema nervioso simpático. Un aumento de la temperatura corporal provoca la disminución del tono muscular de las arteriolas, debido a la reducción de la frecuencia de impulso de las fibras nerviosas simpáticas. Esto provoca la vasodilatación que, a su vez, aumenta el flujo sanguíneo cutáneo y, por tanto, la pérdida de calor. El caso contrario sólo se produce para una disminución de la temperatura corporal.
Efecto de Pelo y Plumas
En mamíferos con pelaje y pájaros con plumaje completo, se dispone una capa de aire entre la superficie de la piel y la superficie externa de dicho pelaje o plumaje. El aire tiene una baja capacidad de calentamiento y asimismo es un mal conductor del calor, por tanto, sirve como buen aislante. El grado de aislamiento que produce el pelo o plumas se puede alterar variando el grosor de la capa de aire, que se lleva lleva a cabo por el músculo erector del pelo en la dermis.
Esta capa se proyecta por secreciones de la piel, que se incorporan al pelo y plumas. En pájaros, las secreciones de la glándula uropígea mantienen un efecto repelente al agua. Si esta capa aislante de aire la reemplazamos por agua, el calor de la superficie de la piel se pierde rápidamente, llevando a un descenso de la temperatura corporal e hipotermia. Por lo tanto en mamíferos que se exponen continuamente al agua, se dispone una gruesa capa de grasa, que actúa como aislante, ya que la capa de aire se sustituye por agua.
Escalofríos
En condiciones de frío, los músculos también reciben mensajes del centro termorregulador del cerebro (el hipotálamo) para causar el escalofrío. Esto aumenta la producción de calor, debido a la respiración celular de las células musculares, que es una reacción exotérmica. El escalofrío es más efectivo que el ejercicio en la producción de calor, ya que el animal permanece quieto y pierde menos calor por convención. Hay dos tipos de escalofrío: de baja y de alta intensidad. El escalofrío de baja intensidad se produce durante meses en condiciones muy frías. El escalofrío de alta intensidad se produce violentamente y durante un tiempo corto. Ambos procesos consumen energía, pero el de baja intensidad utiliza grasa y el de alta intensidad glucosa. Esto es por lo que los animales almacenan alimento en invierno.
Sudoración
La sudoración la controla un centro en las regiones preóptica y anterior del hipotálamo donde se encuentran las neuronas termosensibles. La función termorreguladora del hipotálamo también se ve afectada por receptores de temperatura de la piel. Una alta temperatura en la piel reduce el umbral hipotalámico para la sudoración y aumenta la respuesta del hipotálamo a variaciones en la temperatura. De todos modos, la respuesta de la sudoración a un aumento de la temperatura corporal es mucho mayor que la respuesta a un aumento de temperatura en piel. Como el sudor también contiene iones, además de agua, la sudoración necesita el aporte de sales para mantener la homeostasis de fluidos.
Sin embargo, no todos los animales pueden sudar, y por ello deben usar diferentes métodos de bajar la temperatura cuando el ambiente es muy cálido. Los perros, por ejemplo, jadean para aumentar la pérdida de calor.
Jadeo
Los perros, gatos, rumiantes y pájaros jadean, mientras que los caballos, cerdos y la mayoría de animales no pueden hacerlo. En el jadeo se realiza una respiración rápida y superficial. Para ello se necesita una pequeña cantidad de energía mecánica, por tanto, la producción de calor de los músculos respiratorios disminuye. El principal mecanismo de pérdida de calor es por la evaporación de agua, proveniente de la membrana mucosa de la cavidad nasal. El calor de evaporación se elimina de la superficie, enfriando el aporte sanguíneo de la zona. La sangre enfriada se drena mediante senos venosos y pasa a la rete mirable, que enviará esta sangre enfriada al cerebro.
Bajo condiciones moderadas de estrés térmico los rumiantes jadean con la boca cerrada. Pero bajo condiciones de calor significativas todos los animales jadean con la boca abierta. Esto permite que el aire con un gran contenido en agua no se condense en la mucosa de la cavidad nasal, maximizando la pérdida de calor por evaporación, y permite cierta evaporación en membranas orales.
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Este artículo ha sido traducido de Inglés por 'Fanny Olsson' - 16.09.2011. |