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SPORTS SCIENCE EXCHANGE 102



SSE#102 DISTURBI PROVOCATI DAL CALORE


Robert Carter III, Ph.D, MPH, FACSM; Samuel N. Cheuvront, Ph.D, FACSM; Michael N. Sawka, Ph.D, FACSM

PREMESSE

I disturbi provocati dal calore variano in funzione della gravità e vanno dalle forme più leggere (infiammazione cutanea, sincope, crampi muscolari) a quelle più severe: collasso, danni agli organi e colpo di calore.
Sebbene siano disturbi in cui ognuno di noi può incappare, i fattori a rischio più comuni sono rappresentati dall’ambiente circostante, dalle caratteristiche personali, dalle condizioni atmosferiche e da eventuali medicine assunte.
Il rischio di seri disturbi da calore può essere decisamente ridotto incrementando le contromisure quali l’acclimatazione al caldo, il controllo dell’esposizione al calore e l’idratazione.
Atleti, preparatori, tutto lo staff di allenatori e il personale medico hanno il dovere di tenere sempre sotto controllo avvisaglie e sintomi. Se si agisce nel rispetto dei sintomi e si provvede a un rapido raffreddamento del corpo, si possono evitare gravi danni.
Se si ha il sospetto di colpo di calore, si deve provvedere a un rapido raffreddamento del corpo con l’immersione in acqua fredda o ghiacciata.

INTRODUZIONE

Il colpo di calore colpisce generalmente e in modo fatale gli atleti in buona salute (Bergeron et al., 2005), i militari (Carter et al., 2005), e gli operai delle industrie. Dal 1995 al 2001, sono morti 21 giovani giocatori di football americano per colpo di calore negli Stati Uniti (Bergeron et al., 2005) e la lista non è destinata a interrompersi. Tra i decessi più comuni negli sport organizzati, il colpo di calore comincia a farsi strada per ogni livello sportivo (Bailes et al., 2002; Casa et al., 2005; Roberts, 2004). Inoltre, sebbene negli ultimi anni l’incidenza dei ricoverati per malattie provocate dal calore abbia subito un calo nell’esercito americano, essa è tuttavia quintuplicata a livello generale (Carter et al., 2005).

Il colpo di calore è una costante di patologie e mortalità per le persone più anziane e più delicate fisicamente. In media, 250-400 persone muoiono di colpo di calore negli USA ogni anno, ma più di 1700 persero la vita durante la grande ondata di caldo dell’estate del 1980, mentre nel 1995 furono documentate 700 decessi per colpo di calore a Chicago (Centers for Disease Control and Prevention, 2003). Uno studio recente segnala che dal 1979 al 2002, 4780 decessi sono stati attribuiti alle estreme condizioni atmosferiche (Centers for Disease Control and Prevention, 2005).

Pertanto, è palese che il colpo di calore sia un serio problema per salute pubblica. L’insorgenza è maggiore in ambienti caldo/umidi, sebbene possa verificarsi anche nelle zone temperate, soprattutto a coloro che praticano attività fisica intensa e prolungata. Gli atleti e i militari si dedicano quotidianamente a lunghe sessioni sportive (che li porta a produrre livelli di calore metabolico molto elevati) di lunga durata in condizioni ambientali calde e pertanto sono maggiormente esposti al colpo di calore (Epstein et al., 1999).

Lo scopo di questo articolo è quello di spiegare quali sono i disturbi provocati dal calore, descriverne lo sviluppo e la patofisiologia ed evidenziare le basi scientifiche per il controllo e il trattamento.

ANALISI DELLA RICERCA

Definizione di disturbi provocati dal calore

I più leggeri comprendono crampi muscolari e sincope da calore. I crampi sono caratterizzati da forti spasmi muscolari, generalmente alle braccia, alle gambe e all’addome. Sono il risultato di una carenza di liquidi e sodio e possono comparire alle persone che non sono abituate ad una intensa attività muscolare e a temperature ambientali elevate.

La sincope da calore (perdita dei sensi) è caratterizzata da vertigini (capogiri) e stanchezza nel corso e dopo attività fisica oppure se ci si alza rapidamente dalla posizione seduta o sdraiata durante l’esposizione al calore. La sincope è l’accumulo di sangue nelle vene cutanee e muscolari delle gambe e compare principalmente nelle persone disidratate e poco attive che non sono ben acclimatate (Seto et al., 2005).

I più gravi disturbi da calore comprendono il collasso, danni agli organi e il colpo di calore. Sono tutte patologie che possono avere caratteristiche diagnostiche sovrapposte su una scala che aumenta all’aggravarsi del problema (Bouchama & Knochel, 2002).

Il collasso da calore è un malessere - che va da lieve a moderato - caratterizzato dall’incapacità di mantenere adeguato il flusso cardiaco e un po’ di febbre: da leggera (>38,5°C) a alta (>40°C). Generalmente è accompagnata da calore sulla pelle e disidratazione.

I danni agli organi dovuti al calore (fegato, reni, intestino, muscoli) possono essere di varia entità e di solito, ma non sempre, sono accompagnati da temperatura corporea molto alta (>40°C).

Il colpo di calore è una disturbo piuttosto grave caratterizzato da una disfunzione del sistema nervoso centrale (stato confusionale, perdita dell’orientamento, capacità razionali compromesse) con temperature corporee centrali al di sopra del 40,5°C. I pazienti che presentano temperature corporee centrali maggiori di 40°C non sempre hanno subìto un danno interno o un colpo di calore; è necessario prendere in considerazione l’intero quadro clinico, compresi lo stato mentale e i risultati di laboratorio. Le vittime del colpo di calore presentano, a volte, limitazioni delle funzioni cerebrali, con sbalzi a livello cognitivo che risultano nelle prime fasi della malattia. Inoltre, il colpo di calore può avere complicazioni come danni al fegato, la rabdomiolisi (distruzione del tessuto muscolare), trombosi diffuse (coagulazione intravascolare disseminata), squilibri di liquidi e sali minerali e carenze renali.

Il colpo di calore viene catalogato come “classico” o “da sforzo”: il primo colpisce maggiormente le persone anziane, malate o a rischio, il secondo la popolazione apparentemente più atletica e in salute. Esistono riscontri su animali per cui a una data esposizione al calore, il colpo di calore da sforzo ha maggiore incidenza e mortalità del colpo di calore classico o passivo (Hubbard et al., 1997). Questo articolo si concentrerà sul colpo di calore da sforzo.

Epidemiologia e fattori a rischio

Molte caratteristiche personali, condizioni di salute, farmaci e fattori ambientali sono collegati ai disturbi da calore (Tabella 1). Sebbene siano alquanto rari, anche coloro che sono meno a rischio (allenati e acclimatati al caldo) che prendono tutte le precauzioni possibili e sono esposti a condizioni climatiche come molte altre volte in precedenza, possono aver ceduto a tali patologie (Gardner et al., 1996; Kark et al., 1996). Ciò ci spiega come alcune vittime siano più vulnerabili in un tal giorno e/o che qualche evento particolare abbia scatenato un grave disturbo da calore.

Tabella 1. Fattori che predispongono a seri disturbi da calore

Storicamente, i casi più inattesi sono stati attribuiti alla disidratazione (che danneggia la termoregolazione e aumenta la tensione cardiovascolare), ma ora sorge il sospetto che un evento accaduto in precedenza (come debolezza, infortunio) possa predisporre la persone a gravi disturbi da calore (Kark et al., 1996). Una teoria vuole un infortunio precedente associato al calore come la causa della risposta acuta alla malattia (aumento delle proteine C reattive nel sangue, febbre, e altri cambiamenti metabolici come conseguenza di una infiammazione) che può aumentare l’ipertermia in fase di esercizio fisico, e provocare gravi e seri disturbi (Bouchama et al., 1993). Un’altra teoria si basa sul fatto che un’infezione contratta in precedenza possa produrre citochine pro-infiammatorie che bloccano la capacità delle cellule di proteggersi da temperature molto elevate (Sonna et al., 2004). La disidratazione è la causa scatenante solo per il 18% di casi di colpo di calore fra i militari (Carter et al., 2005).

La maggioranza dei casi di colpo di calore da sforzo avviene nei mesi estivi (Kark et al., 1996), sebbene l’incidenza sia maggiore quando la temperatura è la più calda, sia che sia estate o inverno (Sparling, 1997). Il rischio tra i miliari aumenta progressivamente quando le condizioni microclimatiche ambientali, misurate con il WBGT (wet-bulb-globe temperature) portano la temperatura al di sopra dei 18,3°C. Innanzitutto si sono verificati casi come conseguenza dell’intensa attività fisica, tipo la corsa, e poi molti giorni consecutivi di temperature calde (Kark et al., 1996). La mancanza di acclimatazione rappresenta un fattore importante per le intolleranze al caldo (troppa sensibilità al calore o disagio) e i disturbi da calore (Armstrong et al., 1990a). Similmente, le reclute dell’esercito americano degli stati del nord America sono molto più suscettibili al colpo di calore di quelli degli stati del sud (Carter et al., 2005). Quest’ultima osservazione suggerisce che l’esposizione continuata al calore fin dai primi anni di vita porta effetti benefici col passare del tempo.

Ci sono elementi sufficienti per dire che i casi di colpo di calore da sforzo sono in aumento. L’esercito americano è stato testimone di un aumento drammatico di degenze in ospedale per colpo di calore negli ultimi dieci anni, nonostante la riduzione di patologie troppo gravi (Carter et al., 2005). Le ragioni di questo aumento non sono del tutto chiare ma possono includere una maggior enfasi nelle attività di corsa legate all’allenamento dei militari ((Departments of Army and Air Force, 2003) e forse anche un amento nell’uso di efedra con gli integratori alimentari (Oh & Henning, 2003). Le vittime di colpo di calore tra i giocatori di football americano sono calate sensibilmente dal 1960 al 1990 ma, dal 1994, sembra che l’incidenza sia nuovamente aumentata. Ciò è dovuto in parte al maggiore utilizzo di certi integratori alimentari (Bailes et al., 2002). L’uso di stimolanti (efedra, cocaina, eroina e metanfetamina) aumenta il rischio di colpo di calore (Crandall et al., 2002; Marzuk et al., 1998): gli stimolanti, infatti, stimolano la produzione metabolica di calore e ne danneggiano la capacità di dispersione, facendo così aumentare la temperatura corporea (Crandall et al., 2002). Ad esempio, le informazioni epidemiologiche raccolte in tre grandi aree metropolitane americane hanno anche dimostrato che il rischio di morte da overdose di cocaina aumenta radicalmente se le temperature sono calde (Marzuk et al., 1998).

Un elevato indice di massa corporea (BMI) e poca attività fisica rappresentano un importante fattore a rischio per i disturbi da calore. Le reclute della Marina accrescono il rischio di colpo di calore da sforzo di tre volte sia con un BMI ≥ 22 kg/m2 o un tempo di corsa di 1,5 miglia uguale a 12 minuti. Inoltre, per quei soldati con indice di massa elevato e tempi di corsa bassi, il rischio aumenta di otto volte (Gardner et al., 1996). Sebbene queste due variabili abbiano un senso nella prima settimana di allenamento, dopo 14 settimane (l’ultima prevista dall’allenamento), soltanto i tempi lenti di corsa rappresentavano un fattore a rischio per il colpo di calore da sforzo (Wallace et al., 2006).

Importante è l’influenza della razza e del sesso: i neri e gli ispanici hanno meno probabilità di finire all’ospedale per disturbi da calore rispetto ai caucasici. Allo stesso modo, i casi di donne caucasiche ospedalizzate sono almeno quattro volte maggiori di quelli della controparte nera o ispanica (Carter et al., 2005).

I disturbi genetici modificano l’incidenza di colpo di calore da sforzo. La casistica riporta che la caratteristica eritrocotaria falciforme (due geni che causano un anormale produzione di emoglobina e la distorsione delle cellule del sangue nella tipica forma a falce) può incrementare il rischio di gravi affezioni da calore (Kerle & Nishimura, 1996). La caratteristica falciforme è predominante nella razza nera e in alcune popolazioni dell’Asia; quest’ultimi sono a rischio ancora maggiore se in misere condizioni fisiche, disidratazione e esposti a calore ambientale. L’eritrocita falciforme riduce il flusso sanguigno e la capacità delle cellule sanguigne di trasportare ossigeno e può provocare danni alle pareti capillari, alla coagulazione del sangue e anche lesioni localizzate ai tessuti per insufficienza sanguigna. Inoltre, le persone sensibili alla ipertermia maligna, una malattia genetica caraterizzata da forti contrazioni muscolari e da un rapido aumento della temperatura corporea, se esposti a alcuni anestetici, sono a maggior rischio di colpo di calore da sforzo (Muldoon et al., 2004).

Reazioni allo stress da calore ed evoluzione dei disturbi da calore

Lo stress da calore si riferisce ai processi ambientali e metabolici che provocano aumento della temperatura corporea. Il calore metabolico si crea dai muscoli in attività e viene trasferito dall’interno alla pelle dove viene disperso con la traspirazione. Se non c’è dispersione, la temperatura interna sale rapidamente. Lo scambio di calore dalla pelle all’ambiente è danneggiato da temperature esterne molto elevate, da un alto tasso di umidità, dal minimo ricircolo d’aria, dai raggi del sole e dal riverbero di superfici calde (rocce, terra, palazzi), dai vestiti, compresa l’attrezzatura sportiva come imbottiture per le spalle, caschi (Brothers et al., 2004) utilizzzati ad esempio nel football americano (Bergeron et al., 2005; Fowkes et al., 2004; Kulka & Kenney, 2002).

La temperatura corporea aumenta anche in caso di malattia: la febbre ha un’importante funzione termoregolatoria in quanto raggiunge la temperatura in cui la traspirazione e il flusso sanguigno alla pelle aumentano al punto da necessitare la dispersione all’esterno. Chi ha la febbre subisce repentini sbalzi di temperatura soprattutto se esposto al calore oppure durante l’esercizio fisico, e tali rialzi possono trasformarsi in rialzi di prostaglandine e altri mediatori dei processi infiammatori come le citochine (Leon, 2006).

Infortuni o infezioni contratte in precedenza possono provocare disturbi da calore “da sforzo” (Sonna et al., 2002). La Figura 1 descrive un esperimento condotto in laboratorio su un soggetto che in seguito si è scoperto aver avuto una bolla infetta. L’individuo manifestava un insolito rialzo termico se impegnato in attività fisica al caldo.


Figura 1. Infortuni o infezioni contratte in precedenza possono provocare disturbi “da sforzo”. La figura mostra un esperimento di laboratorio su un soggetto con normali valori di temperatura interna dopo una sessione di esercizi al caldo nei giorni 1 e 2. Il giorno 3 mostra un valore anormale dopo gli esercizi (la linea continua più grossa). Dopo la sessione, il soggetto accusa dolore a una bolla infetta, per la quale sono state necessarie immediate cure mediche. Dopo due giorni di trattamento antibiotico per via orale per combattere l’infezione, i valori relativi alla temperatura interna si ristabiliscono sulla normalità (giorno 4). (USARIEM, non pubblicato).

Lo stress da calore come conseguenza dell’ambiente e dell’attività fisica mette alla prova il sistema cardiovascolare che deve fornire rapidamente il sangue alla pelle, nella quale tende a concentrarsi riducendo il tempo di ritorno al cuore. Per compensare questa deficienza, il flusso sanguigno viene distolto da reni, fegato e intestino per equipaggiare meglio muscoli, pelle, cervello, cuore e polmoni. Come conseguenza si può avere un insufficiente ossigenazione ai tessuti di quegli organi interni, rilascio di tossine batteriche nel sangue, danni ai tessuti causati dalla produzione di ossidanti e ossido di azoto, temperature elevate e shock da calore (>41°C) (Lambert, 2004).

L’ipertermia (temperatura corporea eccessiva) ha un effetto diretto a livello cellulare: la magnitudo e la durata dello shock da calore influenzano sia la capacità di adeguamento delle cellule, nota come “tolleranza termale acquisita” (ATT, Acquired Thermal Tolerance), (Kregel, 2002), che i danni ai tessuti e la morte cellulare (Gabai & Sherman, 2002). L’ipertermia, l’insufficiente rifornimento di sangue ai tessuti e la risposta infiammatoria sistemica possono dare vita a disfunzioni cellulari, perdita dell’integrità della membrana cellulare, coagulazioni intravascolari diffuse (coaguli di sangue sparsi) e disfunzioni agli organi, soprattutto polmoni, fegato e reni. A livello molecolare, l’ipertermia può causare deperimento di proteine. Un ciclo metabolico alterato a causa dell’ipertermia provoca accelerazione dei livelli di reazioni chimiche e contribuisce alla apoptosi, la morte cellulare geneticamente controllata. Le disfunzioni che interessano il sistema nervoso centrale sono mediate da un ridotto flusso sanguigno cerebrale, dall’influsso dello shock da calore sul metabolismo del tessuto neurale e da coaguli di sangue sparsi.

Adattamento allo stress da calore

L’acclimatazione al caldo si svolge su un periodo di tempo di giorni e addirittura settimane di ripetute esposizioni al calore che sono tanto stressanti al punto da far salire sia la temperatura interna che quella della pelle e da produrre una copiosa sudorazione. L’acclimatazione al calore prevede un adattamento a certi ambienti che necessita di mesi o anni di esposizione. In questo articolo, l’attenzione è rivolta all’acclimatazione che induce a regolazioni a livello biologico in grado di combattere gli effetti fisiologici dello stress e migliorare la performance sportiva in ambienti particolarmente caldi. Anche l’allenamento con esercizi aerobici in climi temperati ha i suoi effetti positivi a livello fisiologico e sulla performance in ambienti caldi, sebbene l’allenamento da solo non possa rimpiazzare i benefici di una perfetta acclimatazione al caldo.

La tabella 2 fornisce una breve descrizione dei benefici dell’acclimatazione al caldo che minimizza le tensioni, come la regolazione fisiologica a una certa esposizione e migliora la capacità submassimale aerobica dell’esercizio. Questi benefici dovuti all’acclimatazione si raggiungono con l’aumento del volume del plasma, da una migliore sudorazione e dal flusso sanguigno alla pelle, miglior equilibrio di liquidi e stabilità cardiovascolare. L’acclimatazione dipende dal clima (caldo secco contro caldo umido) e dal livello di attività fisica: ad esempio, l’acclimatazione al caldo secco è ideale per un atleta che deve stare in un ambiente secco rispetto a quella al caldo umido e viceversa. Tuttavia, l’acclimatazione ai climi umidi oppure secchi può migliorare nettamente le capacità atletiche nell’altra condizione climatica.

Tabella 2. Benefici dell’acclimatazione al calore

La “Tolleranza termica acquisita” si riferisce alle modificazioni cellulari a seguito di una esposizione grave sebbene non letale al calore che consente all’organismo di sopravvivere a una successiva e ahimé letale esposizione al calore. Questa tolleranza e l’acclimatazione sono complementari; l’acclimatazione riduce gli effetti dannosi del calore a livello fisiologico, laddove la “tolleranza termica acquisita” aumenta la possibilità di sopravvivenza a certe temperature (Kregel, 2002). Inoltre, è collegata alla produzione di proteine specifiche contro lo shock da calore che si legano ad alcune molecole per fornire protezione alle cellule e per accelerare il recupero dei tessuti danneggiati. Oltre all’azione di queste proteine, altri sistemi cellulari e metabolici partecipano allo stesso modo alla “tolleranza termica acquisita” (Sonna et al., 2002).

Tabella 3 Strategie di acclimatazione al calore

Devono rifarsi al clima dell’evento atletico o del luogo in cui ci si trova
Pertanto comportano un adeguato stress da calore

-Il calore deve essere tale da causare abbondante sudorazione
-Utilizzate cyclette sia in attività che nel periodo di riposo per intensificare o diminuire gli effetti dello stress da calore sulle funzioni corporee
Prevedere almeno 6-14 giorni di adeguato stress termico
Allenarsi quotidianamente per almeno 90 minuti consecutivi

Iniziare con acclimatazione e allenamento

-Occorre flessibilità nel programma di allenamento
-Aumentare la fiducia nelle proprie capacità
-I benefici a livello di prestazione possono essere più lunghi ad arrivare di quelli fisiologici

Metodi di acclimatazione

-Stanze climatizzate (tipo la sauna) oppure temperature molto elevate
-Inserire nel programma di allenamento ulteriori sessioni esclusive per l’acclimatazione

Se restano solo pochi giorni alla performance atletica o alla gara

-Iniziare lentamente e diminuire durata e intensità dell’allenamento, limitare l’esposizione al calore
-Acclimatarsi nelle ore più calde della giornata
-Allenarsi nelle ore più fresche della giornata
-Utilizzare cyclette apposite da lavoro/riposo
-Controllate le necessità di sali minerali e liquidi, soprattutto nel corso della prima settimana di acclimatazione

La Tabella 3 offre alcune strategie di acclimatazione al calore da prendere in considerazione ai fine di una preparazione atletica o per motivi professionali da svolgere con temperature calde. I benefici iniziali della acclimatazione sono un aumentata resa nel lavoro fisico di pari passo a una migliore funzionalità di termoregolazione a e cardiovascolare e un minor rischio di contrarre disturbi da calore. Basta una minima esposizione di 90 minuti al giorno per 8-14 giorni con un po’ di attività fisica per ambientarsi al meglio (Sawka et al., 1996). Esposizioni più lunghe e periodi di acclimatazioni più estesi forniscono ulteriori benefici (Sawka et al., 2001). Le persone che hanno già sperimentato disturbi collegati al caldo richiederanno tempi maggiori di acclimatazione (Armstrong et al., 1990b).

La prevenzione e il trattamento immediato dei disturbi da calore

La maggior parte dei casi di disturbi da calore può essere prevenuta con l’acclimatazione e la “tolleranza termica acquisita”, evitando l’esposizione in zone molto assolate e mantenendo giusta l’idratazione. Inoltre, allenatori e preparatori dovrebbero accorgersi dei segnali e dei sintomi di disturbi gravi (Tabella 4). Gli atleti che mostrano tali sintomi dovrebbero interrompere a volte l’attività e recuperare in ambienti freschi reintegrando i liquidi persi e i sali minerali.


Tabella 4. Segnali e sintomi di disturbi da calore da sforzo (modificati da Birkley et al. (2002) dal Departmente of the Army and Air Force (2003).


Quando le misure preventive non sono più sufficienti, il trattamento dei disturbi gravi da calore necessita il raffreddamento esterno del corpo, il monitoraggio e se possibile, la reidratazione. Il raffreddamento abbassa la temperatura dei tessuti, stabilizza la pressione cardiaca costringendo i vasi sanguigni e rappresenta un fattore importante di recupero e di prognosi positiva (Heled & Deuster, 2006). L’immersione del corpo in acqua fredda o ghiacciata con massaggi sulla pelle è la soluzione più efficace: docce fredde, impacchi ghiacciati e coperte gelate, rimozione di abbigliamento non necessario, tutto ciò aiuta a ridurre il ruolo del calore (Casa et al., 2005). L’immersione in acqua ghiacciata abbassa la temperatura del corpo di 0,15-0,30°C al minuto (Casa et al., 2005; Costrini, 1990). Anche se meno efficace del ghiaccio, i ventilatori a freddo riducono la temperatura corporea alla velocità di 0,06°C al minuto (Casa et al., 2005). Il raffreddamento dovrebbe iniziare al più presto avvalendosi della migliore tecnica a disposizione e continuare fino a che la temperatura rettale non sia scesa sotto i 38,5°C (Proulx, 2003). E’ necessario correggere le carenze di liquidi e sali minerali, sia bevendo che per via endovenosa.

CONCLUSIONI

Tutti coloro che prendono parte ad attività fisica molto stancante per una certa durata di tempo in condizioni atmosferiche calde sono esposti al disturbi da calore “da sforzo”, che vanno dalle forme più leggere a quelle decisamente serie, tali da richiedere l’intervento del medico. Molti sono i fattori da associare a tali disturbi: ambientali, fisici, fisiologici, medici e collegati alle droghe. Gli atleti, il personale e lo staff medico possono mitigare i rischi identificando le figure più soggette ai pericoli, seguendo pedissequamente le indicazioni per una giusta acclimatazione, per il ripristino di liquidi e di sali minerali e varie strategie in fase di esercitazione e in quella di riposo e infine, tenendo sempre la situazione sotto controllo. Quando si verificano tali disturbi, si deve subito provvedere al raffreddamento. L’immersione in acqua fredda o ghiacciata rappresenta il metodo più efficace per un rapido raffreddamento.



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