Noll Physiological Research Center, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania 16802

Noll Physiological Research Center, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania 16802

Abstract

Există o diferență inerentă în temperatura de bază a miezului corpului (Tc) între adulții tineri și cei mai în vârstă în condiții termoneutrale de odihnă? Mai multe rapoarte publicate sugerează că Tc de bază scade odată cu înaintarea în vârstă și are o variabilitate mai mare la populațiile mai în vârstă (17, 44, 48). De exemplu, British National Survey (13) a raportat că până la 10% dintre persoanele în vârstă de 65 de ani și peste au avut temperaturi dimineața devreme de 3 oz. pe săptămână și utilizarea diferitelor medicamente. În concluzie, nivelurile inițiale de Tc la adulții sănătoși, în vârstă, nu sunt diferite de cele la persoanele mai tinere în condiții termoneutrale de odihnă.

Tc este unul dintre cei mai puternici și stabili indicatori ai sincroniei circadiene, reflectând activitatea „oscilatorului puternic” al ritmului circadian. În acord cu datele la animale (18), unele studii umane sugerează că îmbătrânirea este asociată cu ritmuri mai plate și mai timpurii, chiar și cu activitatea diurnă autoreglată (56). Deși nici media Tc de 24 de ore și nici media Tc în timpul somnului nu au fost dependente de vârstă, media Tc în perioada de timp 02:00 - 08:00 a fost semnificativ mai mare la subiecții mai în vârstă (69 ± 2 ani) (56).

Pe de altă parte, Monk și colab. (38) nu au arătat nicio dovadă că subiecții cu vârsta peste 77 de ani aveau temperatura circadiană [temperatura rectală (Tre)] amplitudini ale ritmului care erau diferite de adulții tineri. În timp ce unele investigații au arătat că bărbații mai în vârstă par să difere mai des de omologii lor mai tineri, femeile mai în vârstă nu prezintă de obicei modificări ale ritmului circadian Tc în comparație cu bărbații sau femeile tinere (38, 55, 56). Astfel, modificările subtile ale ritmului circadian Tc ale adulților în vârstă pot reflecta în primul rând un efect de gen. Figura 1 rezumă modificările legate de vârstă ale termoreglării în repaus în timpul normotermiei.

reglarea

FIG. 1.Rezumatul modificărilor legate de vârstă ale termoreglării în timpul normotermiei. În condiții de odihnă în timpul normotermiei, îmbătrânirea nu are niciun efect asupra temperaturii bazale a corpului (Tc) și doar efecte minore asupra ritmului circadian Tc, care poate fi legat de sex.

Răspunsul fiziologic la stresul la rece implică atât scăderea pierderii de căldură, cât și creșterea producției de căldură. Prima se realizează prin creșterea izolației țesuturilor eficiente (în principal prin vasoconstricție periferică), în timp ce cea din urmă implică creșterea ratei metabolice prin termogeneză fără frisoane și frisoane. Majoritatea studiilor transversale raportează că îmbătrânirea este asociată cu o incapacitate relativă de a menține Tc atunci când este expus la medii reci (4, 13, 16, 30, 62), deși aceasta nu este o constatare universală (2, 57).

Răspunsuri vasoconstrictoare. În 1977, Collins și colab. (4) a declarat: „Persoanele cu risc de a dezvolta hipotermie par să aibă și ele. un tipar non-constrictor de răspunsuri vasomotorii la frig. ” Îmbătrânirea este asociată cu un răspuns vasoconstrictor atenuat în timpul expunerii la frig, chiar și atunci când subiecții se potrivesc pentru fitness, dimensiunea și compoziția corpului (10, 24). Capacitatea diminuată a pielii în vârstă de a vasoconstricți este evidentă atât în ​​pielea acrală (palmele, tălpile, buzele, urechile și așa mai departe) (28), cât și în cea nonacrală (membrele, trunchiul) (10, 24). La subiecții sănătoși și în formă, aceste diferențe în fluxul sanguin periferic nu sunt însoțite de modificări ale factorului natriuretic atrial, vasopresină arginină, activitate renină plasmatică sau concentrații plasmatice de norepinefrină (54).

FIG. 2.Rezumatul modificărilor legate de vârstă ale termoreglării în timpul stresului rece. Comparativ cu adulții tineri în timpul stresului rece, indivizii mai în vârstă răspund de obicei cu o vasoconstricție periferică redusă și o producție scăzută de căldură metabolică.

Au fost folosite mai multe proceduri experimentale pentru a crește Tc în condiții de repaus, după cum a analizat Rowell (47). Odihna în condiții de mediu cald (medii naturale) crește temperatura pielii, dar are un efect limitat asupra Tc, cu excepția cazului în care expunerile sunt extreme și prelungite. „Încălzirea indirectă” implică de obicei subiecții care își scufundă membrele inferioare în băi cu apă caldă, menținând în același timp corpul superior cald cu pături. În cele din urmă, „încălzirea directă” cu costume perfuzate cu apă a fost folosită pentru a strânge temperatura pielii la o temperatură ridicată, permițând Tc să crească sistematic pe măsură ce căldura este convectată la miez. Din păcate, puține comparații de îmbătrânire au folosit abordarea încălzirii directe pentru a examina răspunsurile la un impuls reflex susținut și pur termoreglator. Studiile care expun subiecți de diferite vârste la medii naturale fierbinți nu au raportat diferențe de vârstă în răspunsul Tc (6, 52), deși acest lucru poate reflecta un stimul termic inadecvat impus în astfel de condiții.

Funcția glandei sudoripare. În condiții de stres termic, oamenii se bazează într-o mare măsură pe capacitatea de a activa glandele sudoripare ecrine (adică cele aflate sub control colinergic simpatic) și pe capacitatea acestor glande de a secreta transpirație pentru a regla temperatura corpului. Deși există o mare variabilitate interindividuală în răspunsul glandelor sudoripare la stimulii farmacologici [de exemplu, prin analogi colinergici precum metilcolina (MCh) sau pilocarpina], sunt evidente unele efecte clare ale îmbătrânirii. Ratele de transpirație locală sunt mai mici la subiecții mai în vârstă pentru un anumit stimul farmacologic. Deoarece densitatea glandelor activate farmacologic pare să nu fie afectată de vârstă, acest efect se poate atribui unei producții mai mici pe glanda activată (8, 26, 50, 53).

Sato (49) sugerează că

[a] ging are un efect foarte mic asupra ratei maxime de transpirație induse farmacologic până în anii 60, dar funcția glandulară scade treptat în anii 70 și 80.

Cu toate acestea, grupul nostru (26) și alții (8) au observat modificări progresive legate de vârstă în funcția in vivo. Când concentrații variate de MCh au fost injectate intradermic în coapsele a trei grupe de vârstă distincte (22-24, 33-40 și 58-67 ani) de bărbați climatizați la căldură, toți bine asortați pentru V o 2 max, nu au existat vârste diferențe în densitatea glandei active. Cu toate acestea, cele mai vechi și cele mai tinere grupuri au diferit semnificativ în ceea ce privește producția de sudoare pe glandă activă la fiecare concentrație de MCh. Mai mult, grupul în vârstă de 33 până la 40 de ani a prezentat rezultate sudoripare care au fost intermediare în fiecare caz, sugerând un declin continuu pe parcursul vârstei adulte.

Descoperiri suplimentare indică faptul că diferențele regionale în funcția glandelor sudoripare există între persoanele în vârstă și cele mai tinere. Se observă un efect mai mare de vârstă pentru funcția glandei sudoripare pe frunte și membre decât pe trunchi ca răspuns la injecția MCh (12). Glandele sudoripare pot fi supuse unui „antrenament local” prin imersiuni repetate ale pielii în apă fierbinte. Când se realizează un astfel de protocol, persoanele în vârstă cresc producția de sudoare locală, deși într-un grad mai mic decât bărbații și femeile tinere (40). Ca o notă finală, la subiecții mai în vârstă care prezintă transpirații mai mari, „textura și aspectul pielii. par mai tinere și elastice și mai puțin încrețite cu ochiul liber decât ale acelor [subiecți mai în vârstă] al căror răspuns la transpirație [este] slab sau absent ”(8). Expunerea la ultraviolete pe viață și alți factori de mediu pot avea un efect interactiv cu vârsta cronologică în determinarea capacității de reacție a glandelor sudoripare.

Rata transpirației. Dovezile sugerează că bărbații și femeile în vârstă transpiră mai puțin în timpul expunerii pasive la căldură (5, 11, 20, 52) decât subiecții tineri asemănători cu genul. S-au observat diferențe de vârstă chiar și în timpul expunerilor scurte la căldură uscată extremă de 89-90 ° F (52). În plus, a fost raportat un prag crescut al Tc la bărbații în vârstă (5, 11). Cu toate acestea, adesea, legătura comună între comparațiile transversale ale grupurilor mai în vârstă și a celor tinere este lipsa controlului asupra influențelor concomitente, cum ar fi aclimatizarea, dimensiunea corpului și/sau VTM2. Pe de altă parte, Drinkwater și colegii (6) au expus 10 femei în postmenopauză (vârsta medie de 58 de ani) și 10 femei mai tinere (38 de ani) la un mediu de 40 ° C (20% umiditate relativă) timp de 2 ore. Subiecții au fost asortați pentru suprafața corpului, dar VTM2 a variat în cadrul cohortei de femei testate. Acești anchetatori nu au găsit diferențe de vârstă în transpirație; în schimb, rata transpirației a fost corelată cu V ‡ o 2 max. Rezultate similare au fost raportate într-un studiu care a examinat tranzitorii termici (14). Rata transpirației a fost din nou puternic determinată de V ‡ o 2 max a subiecților, mai degrabă decât de vârsta cronologică.

Modelul regional de distribuție a transpirației menționat mai sus este, de asemenea, evident în rata transpirației în timpul încălzirii pasive; adică, diferențele de vârstă au fost observate mai frecvent pe membre, dar nu și pe trunchi (19). O ipoteză logică poate fi că funcția glandulară scade într-o direcție periferică-centrală pe măsură ce pielea îmbătrânește. O descoperire alternativă a lui Inoue și Shibasaki (21) sugerează că scăderile succesive ale funcției glandei sudoripare s-ar putea dezvolta secvențial într-o direcție a corpului de jos-la-superior, deși există mai puțin sprijin pentru acest concept.

Răspunsul fluxului sanguin al pielii la încălzirea locală. Răspunsul la fluxul sanguin cutanat la încălzirea locală directă a pielii nonacrale este atenuat odată cu vârsta (9, 45, 60). Weiss și colab. (60) au concluzionat că, deoarece magnitudinea, dar nu modelul fluxului sanguin al pielii (SkBF) este modificată la pielea în vârstă, perfuzia cutanată inferioară a persoanelor în vârstă este asociată cu o pierdere a unităților funcționale ale plexului capilar (adică o modificare structurală) . Spre deosebire de aceste constatări, nu au fost raportate diferențe de vârstă în volumul celulelor roșii din sânge sau în viteza fluxului sanguin al pielii printr-un studiu în care pulpa degetelor a fost încălzită local la 44 ° C (9). Deoarece pulpa degetelor de la picioare conține anastomoze arteriovenoase, atenuările legate de vârstă în SkBF observate cu încălzire locală pot fi limitate la siturile nonacrale absente de anastomoze arteriovenoase.

Încălzirea locală prelungită determină un răspuns maxim SkBF care scade odată cu vârsta înaintată într-o manieră relativ liniară, reflectând probabil modificări structurale ale vaselor cutanate (33, 46). O caracteristică notabilă a pielii îmbătrânite este partea inferioară aplatizată a epidermei și scăderea crestelor rete, care devin aproape complet netezite la persoanele foarte în vârstă (39). Această transformare este asociată cu colapsul, dezorganizarea și, în unele cazuri, dispariția totală a vaselor microcirculației în plexul vascular papilar și superficial (39). Aceste observații anatomice susțin rolul alterărilor structurale în capacitățile maxime scăzute de SkBF ale persoanelor în vârstă. Schimbările mecaniciste care stau la baza acestei scăderi legate de vârstă în SkBF (de exemplu, oxidul nitric și reflexele axonice) au fost descoperite abia recent (35).

Răspunsuri cardiovasculare ale întregului corp. Creșterile reflexe ale SkBF ca răspuns la creșterea Tc sunt, de asemenea, atenuate la pielea în vârstă (1, 27, 62). Vasoconstricția noradrenergică crescută joacă puțin sau deloc rol în acest răspuns; mai degrabă, scăderea sensibilității vasodilatatoare active, împreună cu modificările structurale menționate anterior, se combină pentru a limita SkBF la un anumit Tc (27). Deși V ̇ o 2 max, starea de aclimatizare, hidratarea, bolile și medicamentele influențează toate SkBF, incapacitatea relativă a pielii în vârstă de a se vasodilata pare a fi o consecință principală a vârstei înaintate.

Minson și colab. (36) au studiat răspunsurile cardiovasculare ale bărbaților tineri și bătrâni în timpul încălzirii pasive directe la limitele individuale ale toleranței termice. Ei au descoperit că o reducere legată de vârstă a SkBF a fost asociată atât cu o creștere mai mică a debitului cardiac, cât și cu o redistribuire mai redusă a fluxului de sânge din circulațiile splanchnice și renale. Debitul cardiac redus a fost în primul rând rezultatul unui volum mai mic de accident vascular cerebral, deoarece subiecții mai în vârstă au reușit să își mărească ritmul cardiac într-o măsură similară cu cea a tinerilor. Cu toate acestea, pentru a obține această creștere a ritmului cardiac, bărbații mai în vârstă au trebuit să obțină o proporție mai mare din rezerva lor de ritm cardiac. În ciuda acestor rezultate pentru bărbați, o investigație care a folosit un protocol identic de încălzire a constatat că femeile în vârstă (52-80 de ani) nu au scăzut volumul accidentului vascular cerebral cu încălzirea directă pasivă (7). Acest lucru a fost adevărat pentru femeile care nu au primit terapie de substituție hormonală, terapie de substituție cu estrogen și terapie de substituție combinată cu estrogen și progesteron. Mecanismele care stau la baza acestei aparente diferențe de gen nu au fost elucidate.

Când se adaugă o provocare ortostatică (înclinare) la încălzirea pasivă, bărbații mai în vârstă (61-73 ani) răspund cu o reducere semnificativ atenuată a fluxului sanguin periferic în comparație cu bărbații tineri (21-39 ani) (37, 51). Astfel, îmbătrânirea pare să fie asociată cu un răspuns scăzut al SkBF atât la vasodilatația activă reflexă, cât și la reflexele ntermoregulatorii (adică, baroreflexe) direcționate către vasculatura cutanată în timpul stresului termic. Dovezi suplimentare pentru această reacție periferică modificată sunt susținute de un studiu care a constatat că, în timpul înclinării capului în sus în condiții normotermice, bărbații mai în vârstă (64-81 ani) au avut o creștere atenuată a rezistenței vasculare a antebrațului comparativ cu cei tineri (19-28 ani) bărbați (37). Cu toate acestea, în acest studiu, rezistența vasculară splanchnică a crescut într-o măsură mai mare la grupul vârstnic. Aceste descoperiri sugerează că modificările legate de vârstă în structura și reglarea vasculaturii periferice necesită modificări ale mecanismelor de control homeostatic ale sistemului cardiovascular.

În concluzie, capacitatea adulților mai în vârstă de a menține Tc în timpul stresului termic nu este de obicei compromisă odată cu vârsta. Deși producția glandei sudoripare indusă farmacologic este atenuată la persoanele în vârstă, rata transpirației este mai strâns legată de V ‡ o 2 max. Cu toate acestea, atât cu încălzirea locală, cât și cu cea a întregului corp, reducerile SkBF apar în funcție de vârsta cronologică. Asociate cu scăderi ale SkBF în timpul stresului de căldură al întregului corp sunt debitele cardiace reduse și redistribuții mai mici ale fluxului sanguin din circulațiile splanchnice și renale ale persoanelor în vârstă. Aceste ajustări cardiovasculare centrale în timpul stresului termic par să aibă o componentă de gen care nu a fost identificată clar. Figura 3 rezumă modificările legate de vârstă ale termoreglării în timpul stresului termic.

FIG. 3.Rezumatul modificărilor legate de vârstă ale termoreglării în timpul stresului termic. Comparativ cu adulții tineri în timpul stresului de căldură, indivizii mai în vârstă răspund de obicei cu ieșiri individuale atenuate ale glandelor sudoripare, scăderea fluxurilor sanguine ale pielii, scăderea debitelor cardiace și redistribuții mai mici ale fluxului sanguin din circulațiile splanchnice și renale.

Dovezile epidemiologice ale mortalității crescute în rândul bărbaților și femeilor în vârstă prin hiper- și hipotermie nu ar trebui interpretate ca implicând faptul că îmbătrânirea în sine conferă o intoleranță extremelor de mediu. Relativ puține studii au încercat să delimiteze efectele vârstei cronologice de factorii concomitenți (de exemplu, scăderea valorilor maxime, scăderea nivelurilor obișnuite de activitate și modificări ale masei corporale și ale compoziției) în determinarea răspunsurilor termoreglatorii la odihnă și exerciții fizice în medii extreme . Când efectele bolilor cronice și ale sedentarismului sunt reduse la minimum, toleranța termică pare să fie minim compromisă de vârstă.