Le malattie da calore comprendono una serie di disturbi che variano in gravità dai crampi muscolari e dall'esaurimento da calore al colpo di calore (che può essere un'emergenza pericolosa per la vita). Le stime attuali della mortalità legata al calore ottenute dai Centers for Disease Control and Prevention indicano che le malattie da calore negli Stati Uniti sono responsabili di oltre 700 decessi all'anno (1). Si prevede che il numero aumenterà in modo significativo nei prossimi decenni man mano che le temperature globali continueranno ad aumentare (2).
I pazienti con esaurimento da calore mantengono la capacità di dissipare il calore e hanno una normale funzionalità del sistema nervoso centrale. Nel colpo di calore, i meccanismi di compensazione per la dissipazione del calore non funzionano e la funzione del sistema nervoso centrale è compromessa. Il colpo di calore deve essere considerato in tutti i pazienti con ipertermia e con uno stato mentale alterato.
L'ipertermia maligna, la sindrome neurolettica maligna, e la sindrome serotoninergica sono altri disturbi in cui l'ipertermia (temperatura corporea elevata) può essere pericolosa per la vita.
Riferimenti generali
1. Vaidyanathan A, Malilay J, Schramm P: Heat-related deaths—United States, 2004–2018. MMWR 69(24);729-734, 2020.
2. Khatana SAM, Werner RM, Groenveld PW: Association of extreme heat with all-cause mortality in the contiguous US, 2008-2017. JAMA Netw Open 5(5):e2212957, 2022. doi: 10.1001/jamanetworkopen.2022.12957
Fisiopatologia delle patologie da calore
L'assunzione di calore da parte dell'organismo deriva da
Ambiente
Metabolismo
La dispersione di calore avviene attraverso la superficie cutanea mediante:
Irraggiamento: trasferimento di calore del corpo direttamente in un ambiente più freddo per mezzo di radiazioni infrarosse, un processo che non richiede il movimento di aria o il contatto diretto
Evaporazione: raffreddamento da vaporizzazione di acqua (p. es., sudore)
Convezione: trasferimento di calore per mezzo di aria (o liquido) più fredda che passa sopra la pelle esposta
Conduzione: trasferimento di calore da una superficie più calda a una superficie più fredda che è in contatto diretto
Il contributo di ciascuno di questi meccanismi varia con la temperatura e l'umidità dell'ambiente. Quando la temperatura ambientale è inferiore alla temperatura del corpo, l'irraggiamento determina il 65% del raffreddamento. Evaporazione fornisce normalmente il 30% del raffreddamento, e l'esalazione del vapore acqueo e la produzione di urina e feci forniscono circa il 5%.
Quando la temperatura ambientale è > 35° C, l'evaporazione rappresenta praticamente tutta la dissipazione del calore. Tuttavia, l'efficacia della sudorazione è limitata dalla superficie corporea e dall'umidità ambiente. Quando l'umidità è > 75%, la perdita di calore per evaporazione diminuisce notevolmente. Pertanto, se sia la temperatura ambientale che l'umidità sono elevate, il rischio di malattie da calore aumenta notevolmente.
L'organismo può compensare ampie variazioni della temperatura esterna, ma esposizioni prolungate o eccessive al calore che eccedono la capacità di dissipazione del calore aumentano la temperatura centrale. Aumenti modesti e transitori della temperatura centrale sono tollerabili, ma aumenti gravi (tipicamente > 41° C) possono portare alla denaturazione delle proteine e al rilascio di citochine infiammatorie. Di conseguenza, può verificarsi disfunzione cellulare e può essere attivata una cascata infiammatoria, portando a disfunzione multiorgano simile a quella che segue uno shock prolungato.
I meccanismi di compenso comprendono una risposta di fase acuta mediata che modula la cascata infiammatoria (p. es., stimolando la produzione di proteine che riducono la formazione di radicali liberi e inibiscono il rilascio di enzimi proteolitici). Inoltre, l'aumento della temperatura interna attiva l'espressione delle proteine dello shock termico. Queste proteine incrementano transitoriamente la tolleranza al calore attraverso meccanismi poco noti (p. es., verosimilmente prevenendo la denaturazione proteica) e mediante la regolazione delle risposte cardiovascolari. In caso di aumento di temperatura estremo o prolungato, i meccanismi compensatori vengono sopraffatti, esitando in infiammazione e sindrome da disfunzione multiorgano.
La dispersione di calore è modulata dalla traspirazione e dalle variazioni del flusso ematico cutaneo. Quest'ultimo è pari a 200-250 mL/min a temperature normali, ma aumenta fino a 7-8 L/min in caso di temperatura elevata (e facilita la perdita di calore tramite meccanismi convettivi, conduttivi, radianti ed evaporativi), richiedendo un marcato incremento della gittata cardiaca. Inoltre, lo stress da calore aumenta la produzione di sudore da trascurabile a > 2 L/h. Tuttavia, una prolungata esposizione a elevate temperature induce alcune modificazioni fisiologiche finalizzate a bilanciare l'eccesso di calore (acclimatazione); p. es., i livelli di sodio contenuti nel sudore variano tra 40 e 100 mEq/L (o tra 40 e 100 mmol/L) nei soggetti non acclimatati, ma si riducono a valori compresi tra 10 e 70 mEq/L (mmol/L) nei soggetti acclimatati.
Eziologia delle patologie da calore
I disturbi da calore sono determinati dalla combinazione di aumentata produzione e ridotta dispersione di calore (vedi tabella Fattori che contribuiscono comunemente ai disturbi da calore).
L'eccessivo introito di calore è generalmente causato da sforzo fisico intenso, elevata temperatura ambientale o entrambi. Alcuni disturbi clinici e l'assunzione di farmaci eccitanti possono incrementare la produzione di calore.
D'altra parte, un'alterata dispersione di calore può derivare dall'obesità, da un alto tasso di umidità, da elevate temperature ambientali, dall'indossare indumenti pesanti, e da qualunque causa alteri la formazione del sudore o la sua evaporazione.
Gli effetti clinici delle malattie da calore sono esacerbati dalle seguenti condizioni:
Incapacità a tollerare incrementate richieste cardiovascolari (p. es., a causa di invecchiamento, insufficienza cardiaca, insufficienza renale cronica, patologie respiratorie, insufficienza epatica)
Disidratazione
Squilibri elettrolitici
Uso di alcuni farmaci (vedi tabella Fattori che contribuiscono comunemente ai disturbi da calore)
Gli anziani e i soggetti molto giovani hanno un rischio aumentato. Gli anziani sono ad alto rischio, perché in genere assumono farmaci che possono aumentare il rischio, presentano tassi più alti di disidratazione e insufficienza cardiaca, e hanno la perdita legata all'età delle proteine da shock termico. I bambini sono ad alto rischio a causa della loro maggiore superficie corporea rispetto all'indice di massa corporea (con conseguente maggiore guadagno di calore dall'ambiente in una giornata calda), e tassi di produzione di sudore più lenti. I bambini sono più lenti ad acclimatarsi e hanno una minor risposta alla sete. Sia i bambini che gli anziani possono essere relativamente immobili e quindi avere difficoltà a lasciare un ambiente caldo.
Prevenzione delle patologie da calore
I medici devono raccomandare le seguenti misure (1) per aiutare a prevenire le patologie causate dal calore:
Durante i periodi di caldo eccessivo, gli anziani e i bambini non devono rimanere in luoghi non ventilati privi di aria condizionata.
I bambini e gli anziani non devono essere lasciati in automobili esposte al sole.
Ove possibile, vanno evitati sforzi fisici intensi in ambienti molto caldi o in luoghi non adeguatamente ventilati e non vanno indossati indumenti pesanti o isolanti.
La perdita di peso corporeo dopo esercizio o lavoro fisico può essere utilizzata per monitorare la disidratazione; i soggetti che perdono dal 2 al 3% del loro peso devono essere incoraggiati ad incrementare l'introito di liquidi e, prima di praticare un nuovo allenamento il giorno successivo, devono raggiungere un peso di non oltre 1 kg inferiore rispetto al peso iniziale. Nei soggetti che perdono > 4% del proprio peso, l'attività fisica deve essere sospesa per 1 giorno.
Se non si può evitare lo sforzo fisico in un ambiente caldo, occorre reintegrare i liquidi bevendo frequentemente, inoltre va favorita l'evaporazione mediante abiti a maglia larga o mediante l'uso di ventilatori.
Idratazione
Il mantenimento di adeguati livelli di fluidi e sodio aiuta a prevenire le malattie da calore. La sete è un cattivo indicatore della disidratazione e della necessità di reintegrare i liquidi durante lo sforzo poiché non è stimolata fino a che l'osmolalità plasmatica aumenta dall'1 al 2% sopra il normale. Pertanto, i liquidi devono essere assunti a intervalli di poche ore indipendentemente dalla sete. Poiché il massimo assorbimento netto di acqua nell'intestino è di circa 20 mL/min (1200 mL/h, inferiore al tasso massimo di sudorazione di 2000 mL/h), lo sforzo prolungato che provoca una perdita veramente elevata di sudore richiede periodi di riposo che riducano il tasso di sudorazione e consentano il tempo per reidratarsi.
Il miglior fluido di idratazione da utilizzare dipende dalla perdita prevista di acqua ed elettroliti, che dipende dalla durata e grado di sforzo insieme ai fattori ambientali e se la persona è acclimatata. Per un massimo assorbimento di liquidi, una bevanda contenente carboidrati può essere assorbita dal corpo fino al 30% più velocemente della semplice acqua. Una bevanda contenente carboidrati a una concentrazione del 6 o 7% è assorbita più rapidamente. Concentrazioni più elevate di carboidrati devono essere evitate, perché possono causare crampi allo stomaco e ritardo nell'assorbimento. Tuttavia, per la maggior parte delle situazioni e attività, la semplice acqua è sufficiente per l'idratazione purché venga evitata l'iperidratazione. Infatti negli atleti di resistenza che bevono acqua libera molto frequentemente prima, durante, e dopo l'esercizio senza rimpiazzo delle perdite di sodio si è verificata un'iponatriemia significativa. Non sono necessarie speciali soluzioni reidratanti (p. es., bevande per lo sport), ma il loro gusto ne favorisce il consumo e il loro modesto contenuto di sali è utile se le necessità di liquidi sono elevate.
Operai, soldati, atleti di resistenza, o altri che sudano pesantemente possono perdere ≥ 20 g di Na/die, rendendo i crampi da calore più probabili; queste persone hanno bisogno di sostituire la perdita di sodio con drink e cibo. Nella maggior parte delle circostanze il consumo in abbondanza di cibi salati è adeguato; i soggetti che seguono una dieta iposodica devono aumentare l'introito di sale. Per circostanze più estreme (p. es., lo sforzo prolungato da parte di persone non acclimatate) può essere utilizzata una soluzione salata per bocca. La concentrazione ideale è 0,1% NaCl, che può essere preparata sciogliendo una compressa di 1-g di sale o un quarto di un cucchiaino di sale in un litro (o quarto) di acqua. La gente deve bere questa soluzione in circostanze da moderate a estreme. Il sale in pastiglie non disciolte non deve essere ingerito. Esse irritano lo stomaco, possono causare vomito, e non trattano la disidratazione sottostante.
Consigli ed errori da evitare
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Acclimatazione
L'aumento progressivo e graduale dell'intensità e del carico di lavoro effettuato in ambiente caldo può, infine, permettere l'acclimatazione, che consente di lavorare in sicurezza a temperature in precedenza intollerabili o potenzialmente minacciose per la vita. Per raggiungere il massimo beneficio, l'acclimatazione di solito richiede di trascorrere da 8 a 11 giorni in un ambiente caldo con un po' di esercizio quotidiano (p. es., da 1 a 2 h/die di esercizio con aumenti di intensità giorno per giorno). L'acclimatazione aumenta nettamente la quantità di sudore (e quindi il raffreddamento corporeo) prodotta a un determinato livello di sforzo e riduce marcatamente il contenuto elettrolitico del sudore e il rischio di una patologia da calore. Le persone che non sono acclimatate hanno maggiori probabilità di soffrire di crampi da calore o altre malattie da calore durante lo sforzo prolungato e potrebbe avere bisogno aumentare l'assunzione di sodio.
Consigli ed errori da evitare
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Moderazione del livello di attività
Quando possibile, le persone devono regolare il loro livello di attività in base all'ambiente e a qualsiasi equipaggiamento che riduca la perdita di calore (p. es., abiti di protezione chimica o antincendio) che deve essere indossato. I periodi di lavoro devono essere accorciati e i periodi di riposo aumentare quando
La temperatura aumenta
L'umidità aumenta
Il carico di lavoro è più pesante
Il sole diventa più forte
Non c'è movimento d'aria
Quando vengono indossati indumenti protettivi o attrezzatura protettiva
Il migliore indicatore di stress da calore ambientale è la temperatura di bulbo umido, che è ampiamente utilizzata dai militari, dall'industria e dagli sportivi. Oltre alla temperatura, la temperatura di bulbo umido riflette gli effetti di umidità, del vento e della radiazione solare. La temperatura di bulbo umido può essere utilizzata come guida per un'attività consigliata (vedi tabella Temperatura di bulbo umido e livelli di attività consigliate).
Anche se la temperatura di bulbo umido è complessa e potrebbe non essere disponibile, può essere stimata sulla base solo della temperatura e dell'umidità relativa in condizioni di sole e quando il vento è leggero (vedi figura Temperatura di bulbo umido basata su temperatura e umidità relativa).
Temperatura di bulbo umido basata su temperatura e umidità relativa
I valori sono derivati da una formula approssimativa che dipende da temperatura e umidità e che è valida per piena luce del sole e per un vento leggero. Lo stress da calore può essere sovrastimato in altre condizioni. |
Riferimento generale
1. Lipman GS, Gaudio FG, Eifling KP, et al: Wilderness Medical Society clinical practice guidelines for the prevention and treatment of heat illness: 2019 Update. Wilderness Environ Med. 30(4S):S33-S46, 2019. doi: 10.1016/j.wem.2018.10.004
Punti chiave
Quando la temperatura ambientale è > 35° C, il raffreddamento si basa in gran parte sull'evaporazione, ma quando l'umidità è > 75%, l'evaporazione diminuisce sensibilmente, così quando la temperatura e l'umidità sono entrambe alte, il rischio di patologie da calore è elevato.
Tra i molti fattori di rischio per le malattie da calore vi sono alcuni farmaci e disturbi (compresi quelli che disturbano l'equilibrio elettrolitico o diminuiscono la riserva cardiovascolare) egli estremi delle età.
La prevenzione comprende misure di buon senso e il mantenimento e sostituzione di liquidi e di sodio.
L'acclimatazione che richiede esercizio giornaliero per 8-11 giorni, riduce il rischio di sviluppare una patologia da calore.
I livelli di attività devono essere limitati come la temperatura, l'umidità, la luce del sole, e la quantità di abbigliamento o di equipaggiamento aumentano e quando il movimento dell'aria diminuisce.
