O ser humano é endotérmico e homotérmico. Isto significa dizer que ele produz energia, mas, paralelamente, precisa liberá-la para que a sua temperatura corporal se mantenha constante a, aproximadamente, 37oC, independentemente da intensidade de variação térmica do meio (FROTA; SCHIFFER, 2001). Admite-se que esse valor pode sofrer uma pequena oscilação de ± 0,6°C ao longo do dia (FIALA; LOMAS; STOHRER, 2001; BLAZEJCZYK, 2011; ROSSI, 2012).
Segundo Carvalhais (2011), dependendo do nível de atividade física desenvolvida, a temperatura do núcleo do corpo pode elevar-se a 39,5°C, mas não deve ser nem superior a esse valor nem inferior a 35,5oC.
Valores superiores a 42oC são extremamente perigosos e acima de 43,3oC tornam- se letais, da mesma forma que aos 33oC iniciam-se distúrbios de ordem cardíaca e aos 29oC, o sistema de regulação térmica deixa de funcionar, sendo considerado como limite de sobrevivência, os valores fixados entre 24 e 25oC (GUYTON; HALL, 2006; CARVALHAIS, 2011).
Portanto, a manutenção da temperatura do núcleo do corpo é uma condição necessária para que o organismo funcione adequadamente. Sabe-se que a temperatura não se distribui uniformemente ao longo do corpo, sendo mais perceptível em ambientes frios, conforme é representado na Figura 1.
Figura 1 - Representação da temperatura do núcleo do corpo em função da temperatura ambiente.
Fonte: Carvalhais (2011).
Diferentemente da temperatura interna do corpo, a da pele suporta maiores variações. Em média, situa-se em torno de 34,4°C, mas, por limitados períodos de tempo, pode atingir valores entre 15 e 42°C sem maiores danos (GIVONI, 1976). Assim como a temperatura interna, ela também não é uniformemente distribuída ao longo do corpo. Na condição de conforto, o seu valor deve ser de 30°C nas extremidades e 34 a 35°C no tronco e cabeça (EPSTEIN; MORAN, 2006).
Em geral, a estimativa da temperatura média da pele leva em consideração a temperatura de diversos pontos do corpo, como cabeça, pescoço, braços, antebraços, mãos, tronco, coxas, pernas e pés (MARTINS, 2013). Segundo simulações realizadas por Oshiro (2010), as variações também são mais perceptíveis em ambientes frios que quentes, podendo- se encontrar diferenças na ordem de 6,9oC entre cabeça e pé com temperatura do ar de 25oC e 1,1oC com temperatura do ar de 35oC.
A produção de energia pelo corpo humano se dá a partir da ingestão de alimentos. Os processos envolvidos na conversão dos alimentos em formas úteis de energia recebem a denominação de metabolismo. Da energia total produzida, somente cerca de 20% é transformada em trabalho mecânico, o restante, deve ser dissipado para o meio. Quando o corpo humano encontra-se em repouso, o calor produzido é mínimo e involuntário, recebendo a denominação de metabolismo basal (FROTA; SCHIFFER, 2001; BARBIERO, 2004).
Durante a execução de uma atividade física, há uma produção adicional de calor em decorrência do trabalho muscular. Nesse processo, a corrente sanguínea é o veículo condutor tanto do oxigênio necessário aos músculos para a execução da tarefa quanto do calor produzido em função do desempenho da atividade. Assim, à medida que se eleva a taxa metabólica, simultaneamente, ocorre um aumento no fluxo sanguíneo e uma maior produção de calor (ANDRADE, 2003a; LAMBERTS et al., 2011).
Os controles da produção e transferência interna de calor e das trocas térmicas entre a periferia do corpo e o meio são realizados por mecanismos fisiológicos de termorregulação e consistem, basicamente, no controle da circulação sanguínea, no aumento da atividade muscular e na sudação (FROTA; SCHIFFER, 2001).
Associados aos mecanismos fisiológicos de termorregulação encontram-se os comportamentais e psicológicos. Os ajustes comportamentais são respostas voluntárias e quase automáticas, onde o indivíduo visa reduzir seu desconforto através de atitudes (AULICIEMS; KALMA, 1981). Nesse contexto inclui-se a mudança de posição, o deslocamento para o sol ou sombra, a ingestão de alimentos ou bebidas e a alteração do nível de atividade física e vestuário (ANDRADE, 2003a; HIRASHIMA, 2010).
Segundo Auliciems (1982), a termorregulação comportamental se manifesta somente quando os mecanismos fisiológicos não são suficientes para estabelecerem um equilíbrio térmico e, necessariamente, passa por um ajuste psicológico.
A regulação térmica é regida na base central do cérebro, no hipotálamo, e as informações necessárias ao controle da temperatura são fornecidas pelos termorreceptores dispersos na superfície da pele e em outras partes do corpo como músculos e medula espinhal (PARSONS, 2006).
Assim, quando as temperaturas do núcleo do corpo e da pele começam a se alterar, os termorreceptores transmitem impulsos nervosos ao hipotálamo que, em resposta, ativa as reações fisiológicas necessárias à manutenção da temperatura interna do núcleo do corpo, conforme apresentadas no Quadro 1. O funcionamento do sistema termorregulador e as principais influências que atuam sobre ele podem ser visualizados no diagrama da Figura 2.
Nele, observa-se que os mecanismos de controle de temperatura agem diretamente no organismo de forma a facilitar ou dificultar a troca de calor com o meio.
Quadro 1 - Reações fisiológicas predominantes de um organismo.
Frio
Extremo Frio Moderado Calor
Calor Extremo ↓ Temperatura do núcleo do corpo ↓ Temperatura da pele ↑ Tremores ↓ Temperatura da pele ↑ Tremores ↑ Fluxo sanguíneo ↑ Temperatura da pele ↑ Fluxo sanguíneo ↑ Débito cardíaco ↑ Temperatura da pele ↑ Taxa de transpiração ↑ Umidade da pele ↑ Temperatura do núcleo do corpo ↑ Temperatura do núcleo do corpo ↑ Taxa de transpiração Fonte: Blazejczyk (2011).
Figura 2 - Diagrama de blocos do sistema térmico do corpo humano.
Fonte: Stolwijk (1971 apud OSHIRO, 2010).
A primeira reação do corpo humano ao frio consiste em evitar a perda de calor do núcleo do corpo para o meio. Para tanto, é necessário que o sangue quente seja mantido afastado da superfície da pele. Em resposta a esta condição, ocorre uma redução no fluxo sanguíneo e o estreitamento dos vasos através da vasoconstrição. Este mecanismo aumenta a resistência térmica da pele, reduz a sua temperatura e, consequentemente, as trocas de calor, mas, por outro lado, reduz a irrigação e oxigenação do corpo, principalmente nas
Temperatura de referência Integração calafrio vasomotor suor Exercício produção de calor Músculos Vasos sanguíneos Glândulas sudoríparas Receptores térmicos
regulador sistema regulado
Ambiente Corpo Humano T em p er atu ra co rp ó rea transporte de calor perda calórica
extremidades (pés e mãos), podendo tornar-se perigoso em níveis muito elevados (GIVONI, 1976; ANDRADE, 2003a; GUYTON; HALL, 2006).
Com a permanência no meio frio, caso a vasoconstrição não seja suficiente para manter constante a temperatura interna do núcleo do corpo, paralelamente, pode ocorrer um aumento da tonicidade muscular, promovendo a produção interna de calor, sem que seja executado trabalho externo. Isso ocorre através de movimentos musculares involuntários como arrepios, tremores e calafrios (GUYTON; HALL, 2006; ROSSI, 2012).
Em um meio quente, as condições se invertem e as perdas de calor são inferiores às necessárias para manter a temperatura interna do corpo constante. Assim, o sistema nervoso estimula o funcionamento do coração proporcionando um maior bombeamento de sangue. Isso provoca a dilatação dos vasos capilares e uma maior transferência de calor do núcleo do corpo para a pele. Esse mecanismo é chamado de vasodilatação e tem, como consequência, a elevação da temperatura da pele e o incremento da troca de calor entre o organismo e o meio (GIVONI, 1976; FIALA; LOMAS; STOHRER, 2001; ANDRADE, 2003a; KUSCH et al., 2004; CARVALHAIS, 2011).
Quando a produção interna de calor passa a ser superior à troca estabelecida entre a pele e o meio, as glândulas sudoríparas são ativadas e o suor é secretado a fim de evitar a elevação excessiva da temperatura do corpo. Esse mecanismo é considerado o mais eficiente no arrefecimento do corpo humano (GIVONI, 1976; DE FREITAS, 1985). Segundo Parsons (2006), em um ambiente não úmido, a sudação pode aumentar até 2 litros por hora o que corresponde à evaporação de 1.350W de calor por hora.
Em geral, a sudação é indicada pela perda de peso, podendo ser usada como um critério para avaliação do efeito combinado de calor e trabalho em pessoas aclimatadas e bem hidratadas. Mas, de acordo com Givoni e Sohar (1968), ela só pode agir como um índice de carga térmica quando o calor ganho é dissipado pela sudação, pois enquanto a temperatura interna não se estabiliza em um novo nível, o calor continua a ser armazenado.
Em repouso, podem ser evaporados do corpo humano, aproximadamente, 40g de água por hora. A produção máxima de suor é de 1,5 litros por hora para indivíduos não habituados ao calor, podendo atingir 4 l/h em indivíduos aclimatados (GUYTON, 1977 apud ANDRADE, 2003a).
Sob a condição de estresse moderado, Givoni (1976) sugere que a perda de peso não seja superior a 1.000g/h para exposições de curta duração (aproximadamente 2h) nem a 800g/h para longa duração. Em condições mais severas, a elevação da taxa de transpiração
além de ser pequena, é insuficiente para manter o equilíbrio térmico, aumentando a temperatura do corpo e o ritmo cardíaco a níveis perigosos.
O autor ainda relata que durante o trabalho em condições quentes extremas, dois fatores podem ocasionar danos ao organismo. O primeiro deles diz respeito ao incremento na frequência cardíaca em decorrência do aumento do fluxo sanguíneo e o segundo, à sudação intensa, removendo uma grande quantidade de água do corpo, o que poderá causar desidratação, redução do volume de sangue, vertigens, fadiga das glândulas sudoríparas, perda de sais e câimbras (PARSONS, 2006).
Portanto, dependendo da relação estabelecida entre a regulação da produção de calor pelo organismo humano, a troca de calor com o meio e a duração e severidade da exposição a condições ambientais estressantes, limita-se o esforço fisiológico em decorrência dos danos causados ao funcionamento do organismo (GIVONI, 1964; JENDRITZKY, 1991; LEITE, 2002; HAVENITH, 2005; MARKHAM; MARKHAM, 2005; GUYTON; HALL, 2006; HUANG, 2007; CAMARGO; FURLAN, 2011; CARVALHAIS, 2011).
Diversos estudos têm apresentado problemas decorrentes da exposição a condições estressantes. Além da queda na produtividade e acidentes, são relatadas enfermidades ou mesmo a morte da porção mais frágil da população (idosos – acima de 65 anos e crianças – entre 0 e 14 anos), principalmente, por problemas cardíacos e respiratórios (KALKSTEIN; GREENE, 1997; LASCHEWSKI; JENDRITZKY, 2002; MAIA; GONÇALVES, 2002; MCGREGOR et al., 2002; SPILLERE; FURTADO, 2007; TAN et al., 2007; AZEVEDO, 2010; PINHEIRO, 2010; CARVALHAIS, 2011; PANTAVOU; LYKOUDIS, 2011; MARTINS, 2013; VASCONCELOS, 2013).
Como descrito acima, os mecanismos fisiológicos de termorregulação habilitam o corpo a regular a taxa de produção e perda de calor, mas, a seguir observa-se que as trocas térmicas são regidas por princípios puramente físicos e que as respostas comportamentais podem facilitar ou não os processos de troca de calor estabelecidos durante a regulação térmica.