Čeho je moc, toho je příliš. Jak vysoké teploty lidské tělo vydrží?

Na vlhkosti záleží!

Tepelný stres koreluje s takzvanou vlhkou teplotou (T_W – wet-bulb temperature). T_w se dá naměřit speciálním teploměrem, který je obalený mokrou tkaninou a v blízkosti ventilátoru. T_W pak odpovídá nejnižší teplotě, které může určitý objem vzduchu dosáhnout, pokud je chlazen pouze odpařováním.

Pokud relativní vlhkost vzduchu dosahuje 100 %, je T_W stejná jako aktuální teplota vzduchu naměřená klasickým teploměrem. S poklesem relativní vlhkosti klesá i T_W. Například při relativní vlhkosti vzduchu 25 % a teplotě 35 °C je T_W 20,8 °C; pokud relativní vlhkost vzroste na 50 %, T_W bude 26,6 °C [1].

Jaká teplota je pro lidské tělo nebezpečná?

V roce 2010 byla publikována často citovaná práce autorů z Massachusettského technologického institutu (MIT), která teoreticky vyčíslila, že horní mez bezpečnosti představuje T_W 35 °C (což odpovídá teplotě 45 °C při 50% vlhkosti). Při této T_W přestává být lidské tělo schopné ochlazovat se pocením a začíná se přehřívat [2].

Výzkumníci z Pensylvánské univerzity pod vedením profesora W. Larryho Kenneyho se rozhodli tuto hypotézu ověřit v praxi. Celkem 24 zdravých mladých dobrovolníků (průměrný věk 24 let; 11 mužů a 13 žen) spolklo malou telemetrickou pilulku, která kontinuálně monitorovala teplotu uvnitř jejich těla. Dobrovolníci pak v komoře s kontrolovanou teplotou a vlhkostí prováděli aktivity simulující běžné denní činnosti s minimální zátěží, jako je vaření, sprchování či konzumace jídla[3].

Kritická mez prostředí

Vědci ve stovkách experimentů postupně zvyšovali teplotu nebo vlhkost a pozorovali, kdy se vnitřní tělesná teplota dobrovolníků začne zvyšovat. Kombinace teploty a vlhkosti, při které vnitřní tělesná teplota začne setrvale stoupat, se nazývá „kritická mez prostředí“ (critical environmental limit). Při vlhkých teplotách pod kritickou hodnotou je lidské tělo schopno dlouhodobě udržovat stabilní tělesnou teplotu. Při delší expozici teplotám nad limitem se však organismus přehřívá, zvyšuje se srdeční zátěž, pocením dochází ke ztrátě tekutin a hrozí úpal, který může v extrémních případech vést až k úmrtí [4].

Pensylvánská studie ukázala, že kritická T_W je ještě nižší než předpokládaných 35 °C. Pozorovaná kritická T_W při experimentech v řadě prostředí s relativní vlhkostí > 50 % byla přibližně 31 °C, což odpovídá teplotě vzduchu 30,6 °C při 100% vlhkosti nebo 38 °C při 60% vlhkosti (viz obr.). V horkém suchém prostředí není kritická mez prostředí definována vlhkou teplotou, protože téměř všechen pot, který lidské tělo vytvoří, se vypaří, což tělo ochlazuje.   

Obr.  Kritická mez prostředí. Hranice mezi žlutou a červenou oblastí reprezentuje průměrnou kritickou mez prostředí mladých mužů a žen při minimální aktivitě.

Zranitelná populace

Tyto hranice platí pouze pro schopnost udržení vnitřní tělesné teploty a pouze u mladých zdravých jedinců. I nižší hodnoty teploty a vlhkosti mohou znamenat zátěž pro srdce a další orgány. Výzkum se nyní zaměřuje na testování straších jedinců, protože i zdravé stárnutí vede ke snížení tolerance horka. Ještě větší riziko než zvyšující se věk s sebou nesou srdeční onemocnění, respirační poruchy a další zdravotní problémy, a také užívání některých léků.

Jak nepříznivému dopadu horka předcházet?

Při vysokých teplotách prostředí je nutné dostatečně hydratovat organismus a vyhledávat možnosti alespoň krátkodobého ochlazení.

Závěr

Podle této empirické studie byla kritická vlhká teplota významně nižší než zpopularizovaných 35 °C. V horkých suchých prostředích činila pozorovaná odchylka až 10 °C, ve vlhkých prostředích se kritická T_w stabilně pohybovala v rozmezí 30–31 °C. Pravděpodobně tedy není možné stanovit jednu kritickou T_W platnou za všech podmínek. Další studie by měly zkoumat vliv aklimatizace na schopnost lidského těla snášet teplo a také stanovit kritické meze pro zranitelné populace, jako jsou starší či chronicky nemocní lidé.

(este)

Zdroje:
1. Żuławińska J. Wet Bulb Calculator. OmniCalculator, 2023 Jul 19. Dostupné na: www.omnicalculator.com/physics/wet-bulb
2. Sherwood S. C., Huber M. An adaptability limit to climate change due to heat stress. Proc Natl Acad Sci USA 2010; 107 (21): 9552–9555, doi: 10.1073/pnas.0913352107.
3. Vecellio D. J., Wolf S. T., Cottle R. M., Kenney W. L. Evaluating the 35°C wet-bulb temperature adaptability threshold for young, healthy subjects (PSU HEAT Project). J Appl Physiol 2022; 132 (2): 340–345, doi: 10.1152/japplphysiol.00738.2021.
4. Kenney W. L., Vecellio D., Cottle R., Wolf S. T. As heat records fall, how hot is too hot for the human body? The Conversation, 2023 Jul 19. Dostupné na: https://theconversation.com/as-heat-records-fall-how-hot-is-too-hot-for-the-human-body-210088