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). Secondo l'U.S. Centers for Disease Control and Prevention (CDC), si sono verificati 3 066 decessi legati al calore tra il 2018 e il 2020 (1). Si prevede che il numero aumenterà in modo significativo nei prossimi decenni, poiché i cambiamenti climatici aumentano la frequenza, l'intensità e la durata delle ondate di calore (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 (temperatura corporea elevata) e stato mentale alterato. Altre possibili diagnosi includono ipertermia maligna, sindrome neurolettica maligna, sindrome serotoninergica e tempesta tiroidea, tutte condizioni che possono essere pericolose per la vita.
Riferimenti
1. QuickStats: Percentage Distribution of Heat-Related Deaths,* by Age Group - National Vital Statistics System, United States, 2018-2020. MMWR Morb Mortal Wkly Rep. 2022;71(24):808. Published 2022 Jun 17. doi:10.15585/mmwr.mm7124a6
2. Khatana SAM, Szeto JJ, Eberly LA, et al. Projections of Extreme Temperature-Related Deaths in the US. JAMA Netw Open. 2024;7(9):e2434942. Published 2024 Sep 3. doi:10.1001/jamanetworkopen.2024.34942
Fisiopatologia delle patologie da calore
L'apporto di calore deriva da:
Ambiente
Metabolismo
Attività muscolare
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 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 50-65% del raffreddamento. L'evaporazione, anche attraverso la respirazione, normalmente fornisce il 15-25% del raffreddamento e la perdita di calore per conduzione e convezione un altro 15% (1).
All'aumentare della temperatura ambientale, la perdita di calore per evaporazione fornisce una proporzione maggiore di raffreddamento; quando la temperatura ambientale è > 35° C, l'evaporazione rappresenta praticamente tutta la dissipazione di 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 (2). Pertanto, se sia la temperatura ambientale che l'umidità sono elevate, il rischio di malattie da calore aumenta significativamente (3).
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 che mitiga la risposta infiammatoria (p. es., stimolando la produzione di proteine che diminuiscono la produzione 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, sfociando in infiammazione e sindrome da disfunzione multiorgano.
La dispersione di calore è modulata dalle variazioni del flusso ematico cutaneo e dalla produzione di sudore. Quest'ultimo è pari a 200-250 mL/min a temperature normali, ma aumenta fino a 7-8 L/min in caso di stress termico (e facilita la perdita di calore tramite meccanismi convettivi, conduttivi, radianti ed evaporativi), richiedendo un marcato incremento della gittata cardiaca. Inoltre, lo stress termico aumenta la produzione di sudore da trascurabile a >2 L/h, il che può rapidamente portare a grave disidratazione e perdita di elettroliti. Tuttavia, l'esposizione prolungata innesca cambiamenti fisiologici per adattarsi al carico di calore (acclimatazione); p. es., i livelli di sodio nel sudore diminuiscono fino al 60% con l'acclimatazione da calore (4, 5).
Riferimenti relativi alla fisiopatologia
1. Cappaert TA, Stone JA, Castellani JW, et al. National Athletic Trainers' Association position statement: environmental cold injuries. J Athl Train. 2008;43(6):640-658. doi:10.4085/1062-6050-43.6.640
2. Beigtan M, Gonçalves M, Weon BM. Heat Transfer by Sweat Droplet Evaporation [published correction appears in Environ Sci Technol. 2024 May 7;58(18):8114. doi: 10.1021/acs.est.4c03785.]. Environ Sci Technol. 2024;58(15):6532-6539. doi:10.1021/acs.est.4c00850
3. Casa DJ, DeMartini JK, Bergeron MF, et al. National Athletic Trainers' Association Position Statement: Exertional Heat Illnesses [published correction appears in J Athl Train. 2017 Apr;52(4):401. doi: 10.4085/1062-6050-52.4.07.]. J Athl Train. 2015;50(9):986-1000. doi:10.4085/1062-6050-50.9.07
4. Buono MJ, Kolding M, Leslie E, et al. Heat acclimation causes a linear decrease in sweat sodium ion concentration. J Therm Biol. 2018;71:237-240. doi:10.1016/j.jtherbio.2017.12.001
5. Klous L, De Ruiter C, Alkemade P, et al. Sweat rate and sweat composition during heat acclimation. J Therm Biol. 2020;93:102697. doi:10.1016/j.jtherbio.2020.102697
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 guadagno di calore (o produzione) è generalmente causato da sforzo fisico intenso, elevate temperature ambientali 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, gravidanza)
Disidratazione
Squilibri elettrolitici
Uso di alcune sostanze e farmaci (vedi tabella Fattori comuni che contribuiscono ai disturbi da calore)
Gli anziani e i soggetti molto giovani hanno un rischio aumentato. Gli anziani sono ad alto rischio, perché spesso assumono farmaci che possono aumentare il rischio, presentano una maggiore incidenza di disidratazione e insufficienza cardiaca e hanno una 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.
Anche i fattori sociali contribuiscono in modo significativo alle malattie correlate al calore. Per esempio, le persone senza fissa dimora o che vivono in alcuni complessi residenziali non hanno accesso all'aria condizionata. Le isole di calore urbane, con superfici che assorbono il calore (come edifici scuri e asfalto) e vegetazione minima, possono aumentare drasticamente le temperature. Queste isole di calore si trovano spesso in aree a basso reddito e in comunità di colore (1).
Fattori che contribuiscono comunemente ai disturbi da calore
Condizione | Esempi |
|---|---|
Disidratazione | |
Farmaci e sostanze | Alcol, diuretici, litio, antidepressivi triciclici, lassativi |
Apporto di liquidi inadeguato | — |
Eccessivo guadagno o produzione di calore | |
Alcune patologie | Infezioni Convulsioni |
Alte temperature ambientali | Aumento della frequenza delle ondate di calore |
Farmaci e sostanze stimolanti | Metilendiossimetamfetamina (MDMA o ecstasy) Inibitori delle monoamino ossidasi Fenciclidina (PCP) |
Sforzo fisico intenso | Esercizio Lavoro fisico |
Astinenza da certi farmaci e sostanze | |
Alterati meccanismi di raffreddamento | |
Vestiario pesante | Attrezzatura di protezione per lavoratori e atleti (p. es., ginocchiere da calcio) |
Alte temperature ambientali | — |
Alto tasso di umidità | — |
Obesità e/o scarso benessere cardiovascolare | — |
Estremi di età | — |
Farmaci che compromettono i meccanismi termoregolatori | Antipsicotici, inibitori selettivi della ricaptazione della serotonina, bloccanti dei canali del calcio |
Alterato meccanismo della traspirazione* | |
Farmaci anticolinergici | Antistaminici Farmaci antiparkinsoniani Atropina Fenotiazine Scopolamina |
— | |
Malattie cutanee | Cicatrici da ustioni, estese Eczema esteso Eritema da calore Psoriasi estesa Sclerosi sistemica |
* Un'alterata traspirazione è causa di raffreddamento insufficiente. Sorensen C, Hess J. Treatment and Prevention of Heat-Related Illness. N Engl J Med. 2022;387(15):1404-1413. doi:10.1056/NEJMcp2210623 | |
Riferimento relativo all'eziologia
1. Hsu A, Sheriff G, Chakraborty T, et al. Disproportionate exposure to urban heat island intensity across major US cities [published correction appears in Nat Commun. 2021 Jun 28;12(1):4104. doi: 10.1038/s41467-021-23972-6.]. Nat Commun. 2021;12(1):2721. Published 2021 May 25. doi:10.1038/s41467-021-22799-5
Prevenzione delle patologie da calore
I medici devono raccomandare le seguenti misure per aiutare a prevenire le patologie causate dal calore (1, 2, 3):
Mantenere un'adeguata idratazione prima di iniziare l'attività. Durante l'attività, l'assunzione di liquidi deve essere guidata dalla sete per limitare la perdita di peso corporeo a < 2% del peso basale (1).
Se possibile, indossare abiti leggeri e ampi.
Modificare l'ambiente (p. es., pause di riposo in aree ombreggiate) e rimuovere gli indumenti per ottimizzare lo scambio di calore ogni volta che è possibile. L'evaporazione può essere facilitata evitando indumenti isolanti, costrittivi o occlusivi o usando ventilatori.
Durante i periodi di caldo eccessivo, gli anziani e i bambini in particolare non devono rimanere in luoghi non ventilati privi di aria condizionata. Non devono inoltre essere lasciati nelle automobili sotto il sole caldo.
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 (vedi anche la discussione sull'assunzione di sodio in Idratazione e reintegro elettrolitico) 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.
Idratazione e reintegrazione degli elettroliti
Il mantenimento di adeguati livelli di liquidi 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 liquido 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 sodio al giorno, rendendo più probabili i crampi da calore; queste persone devono reintegrare il sodio perso con bevande e cibo. Per gli atleti in eventi di resistenza che durano > 2 h, si raccomandano bevande sportive contenenti sia sodio che potassio. Per circostanze più estreme come lo sforzo prolungato da parte di persone non acclimatate, può essere utilizzata una soluzione salata per bocca. La concentrazione ideale è 0,1% di cloruro di sodio, che può essere preparata sciogliendo una compressa da 1 g di sale o un quarto di cucchiaino da tè di sale da cucina in un litro di acqua. È necessario 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 (4, 5, 6).
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 7-14 giorni in un ambiente caldo con progressivi aumenti di intensità e durata (fino a 1-2 ore) di attività fisica (1, 4). 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 non acclimatate hanno maggiori probabilità di soffrire di crampi da calore o altre patologie da calore durante uno sforzo prolungato e potrebbe essere necessario 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 diventa più pesante
Il sole diventa più forte
Il movimento dell'aria è assente
Vengono indossati indumenti protettivi o attrezzatura protettiva
Il migliore indicatore di stress da calore ambientale è la temperatura di bulbo umido globo (WBGT), 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). Fattori come l'abbigliamento o l'intensità dell'esercizio devono essere considerati su base individuale (2).
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 che è valida per piena luce del sole e per un vento leggero. Lo stress da calore può essere sovrastimato in altre condizioni. |
Temperatura di bulbo umido e livelli di attività consigliate
Temperatura °C (°F) | Raccomandazioni |
|---|---|
≤ 15,6 (≤ 60) | Nessuna precauzione |
> 15,6–21,1 (> 60–70) | Nessuna precauzione se è mantenuta un'adeguata idratazione |
> 21,1–23,9 (> 70–75) | Non acclimatato: evitare escursioni, sport, ed esposizione al sole Acclimatato: attività da pesante a moderata è ammessa con cautela |
> 23,9–26,7 (> 75–80) | Non acclimatato: arrestare o limitare l'esercizio fisico Acclimatato: esercizio con cautela; periodi di riposo e pause con acqua ogni 20 a 30 minuti |
> 26,7–31,1 (> 80–88) | Non acclimatato: evitare attività Acclimatato: consentita attività breve e limitata, solo se in forma |
≥ 31,1 (> 88) | Evitare l'attività e l'esposizione ai raggi solari |
Riferimenti
1. Eifling KP, Gaudio FG, Dumke C, et al. Wilderness Medical Society Clinical Practice Guidelines for the Prevention and Treatment of Heat Illness: 2024 Update. Wilderness Environ Med. 2024;35(1_suppl):112S-127S. doi:10.1177/10806032241227924
2. Leon LR, Kenefick RW. Pathophysiology of Heat-Related Illnesses. (2016). In Auerbach PS (Ed.), Auerbach's Wilderness Medicine, 7th ed. Elsevier.
3. Bauman J, Spano S, Storkan M. Heat-Related Illnesses. Emerg Med Clin North Am. 2024;42(3):485-492. doi:10.1016/j.emc.2024.02.010
4. Casa DJ, DeMartini JK, Bergeron MF, et al. National Athletic Trainers' Association Position Statement: Exertional Heat Illnesses [published correction appears in J Athl Train. 2017 Apr;52(4):401. doi: 10.4085/1062-6050-52.4.07.]. J Athl Train. 2015;50(9):986-1000. doi:10.4085/1062-6050-50.9.07
5. Backer H, Shlim D. CDC Yellow Book: Extremes of Temperature. Accessed March 12, 2025.
6. American Dietetic Association; Dietitians of Canada; American College of Sports Medicine, Rodriguez NR, Di Marco NM, Langley S. American College of Sports Medicine position stand. Nutrition and athletic performance. Med Sci Sports Exerc. 2009;41(3):709-731. doi:10.1249/MSS.0b013e31890eb86
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; quindi, 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, sostanze e disturbi (compresi quelli che disturbano l'equilibrio elettrolitico o diminuiscono la riserva cardiovascolare) e le età estreme.
La prevenzione comprende misure di buon senso e il mantenimento e sostituzione di liquidi e di sodio.
L'acclimatazione, che richiede esercizio fisico quotidiano per 7-14 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.
