• Zračenje: prijenos topline tijela izravno u hladniji okoliš procesom infracrvenog zračenja, koje ne zahtijeva kretanje zraka ili direktni kontakt.

• Isparavanje: hlađenje isparavanjem vode (npr.. znojenje)

• Konvekcija: prijenos topline na hladniji zrak (ili tekućinu) koja prelazi preko gole kože

• Provođenje: prijenos topline s toplije na hladniju površinu koje su u izravnom kontaktu

Svaki od ovih mehanizama ovisi o temperaturi i vlazi okoliša. Kada je temperatura okoliša niža od tjelesne temperature, hlađenju doprinosi 65% zračenja. Isparavanje normalno osigurava 30% hlađenja, a izdisanje te proizvodnja mokraće i fecesa doprinose oko 5%.

Pri temperaturi okoliša > 35 ° C isparavanje doprinosi za oslobađanje topline gotovo u cijelosti jer drugi mehanizmi funkcioniraju samo kada je temperatura okoliša niža od tjelesne temperature. Međutim, učinkovitost znojenja je ograničena. Znoj koji kaplje s kože ne isparava i ne doprinosi hlađenju. Učinkovitost znojenja također je ograničena površinom tijela i količinom vlage. Kada je vlažnost zraka> 75%, gubitak topline isparavanjem se znatno smanjuje. Dakle, ako su temperatura i vlažnost okoliša previsoki, gube se svi mehanizmi oslobađanja topline što znatno povećava rizik od toplinske bolesti.

Tijelo može kompenzirati velike varijacije toplinskog opterećenja, no značajno i dugotrajno izlaganje toplini koje prelazi kapacitete otpuštanja iste, povećava unutarnju temperaturu tijela. Umjerena, prolazna povišenja unutarnje temperature su podnošljiva, no visoke vrijednosti (>41 °C) dovode do denaturacije bjelančevina, te osobito prilikom napornog rada na vrućini, otpuštanja upalnih citokina (npr. TNF–α, IL–1β). Zbog toga dolazi do stanične disfunkcije te pokretanja upalne kaskade, što remeti funkciju većine organa i pokreće koagulacijsku kaskadu. Ova patofiziološka zbivanja slična su onima u sindromu višeorganskog zatajenja , uslijed protrahiranog šoka.

Kompenzatorni mehanizmi uključuju odgovor akutne faze citokinima koji moduliraju upalni odgovor (npr. stimulirajući produkciju bjelančevina koje smanjuju stvaranje slobodnih radikala i inhibiraju otpuštanje proteolitičkih enzima). Povišena unutarnja temperatura tijela potiče produkciju bjelančevina toplinskog šoka. Ove bjelančevine prolazno olakšavaju podnošenje topline na nedovoljno razjašnjen način (npr. možda sprječavaju denaturaciju bjelančevina) i upravljaju kardiovaskularnim odgovorom. Kod dugotrajnog ili ekstremnog povišenja temperature, kompenzatorni mehanizmi bivaju savladani ili ne djeluju, što omogućuje pojavu upale i višeorganskog zatajenja.

Na otpuštanje topline utječu promjene u kožnom protoku krvi i stvaranje znoja. Na normalnim temperaturama, protok krvi kroz kožu iznosi 200–250 ml/mi, ali se kod toplinskog stresa povećava na 7–8 L/min, za što je potreban pojačani rad srca. Također, toplinski stres povećava proizvodnju znoja od zanemarivog na > 2 L / h; što ne olakšava hlađenje, ali značajno doprinosi dehidraciji. Pri vrlo vrućem i suhom zraku, značajno znojenje može biti nezamjetno zbog brzog isparavanja s površine kože. Uz proizvodnju znoja veću od 2L po satu, dehidracija može nastupiti vrlo brzo. Budući da znoj sadrži elektrolite, gubitak može biti popriličan. Međutim, dugotrajno izlaganje pokreće fiziološke promjene kako bi se tijelo prilagodilo toplinskom opterećenju (aklimatizacija); primjerice, razina Na u znoju neaklimatiziranih osoba iznosi 40 do 100 mmol / L, dok u aklimatiziranih osoba se smanjuje na 10 do 70 mmol / L .

• Nemogućnost toleriranja povećanih kardiovaskularnih potreba (npr. zbog starenja, zatajenja srca, kronične bolesti bubrega, bolesti dišnih organa, zatajenje jetre)

• Dehidracija

• Poremećaj elektrolita

• Upotreba određenih lijekova (vidi tablicu)

Starije osobe i vrlo mladi su u povećanom riziku. Starije osobe su pod većim rizikom, zbog korištenja lijekova, većeg stupnja dehidracije i rizika zatajenja srca te s dobi povezanog gubitka bjelančevina toplinskog šoka. Djeca su pod visokim rizikom, zbog većeg omjera tjelesne površine i mase, (što rezultira većim prihvaćanjem topline iz okoline), ali i smanjene produkcije znoja. Djeca se teže aklimatiziraju i imaju smanjeni odgovor na žeđ. Starije osobe i djeca mogu biti teže pokretni zbog čega im duže treba da napuste ugrožavajući okoliš.

• Za jako vrućeg vremena starije i vrlo mlade osobe ne bi trebale boraviti u neprozračenim prostorima bez klima uređaja.

• Djecu se ne smije ostavljati u automobilima na suncu.

• Ako je moguće treba izbjegavati tjelesne napore u vrlo vrućem okružju ili onom koje je loše prozračeno i ne smije se nositi debela, izolirajuća odjeća.

• Dehidracija se može pratiti gubitkom težine nakon vježbanja ili fizičkog rada; osobe koje gube 2–3% tjelesne težine treba podsjetiti da piju više tekućine te trebaju varirati u rasponu od 1 kg početne težine, prije ponovnog fizičkog napora u sljedećim danima. Ako osoba gubi >4%, aktivnosti treba ograničiti na 1 dan.

• Ako se napor u vrućem okolišu ne može izbjeći, tekućinu (često neprimjetno izgubljenu na vrlo vrućem, vrlo suhom zraku) treba nadomjestiti čestim uzimanjem vode, a isparavanje treba olakšati nošenjem lagane, mrežaste odjeće ili korištenjem ventilatora.

Održavanje adekvatne razine tekućine i natrija sprječava toplinske bolesti. Žeđ je loš pokazatelj dehidracije i potrebe za zamjenom tekućine tijekom napora, jer se ne javlja dok osmolalnost plazme ne dostigne 1 do 2% iznad normalne. Bez obzira na žeđ svakih nekoliko sati treba piti. Budući da je maksimalna apsorpcija vode u crijevima oko 20 ml / min (1200 ml / h manje od gornje granice znojenja od 2000 ml / h), produljeni napor koji uzrokuje vrlo visok gubitak znoja zahtijeva odmor koji smanjuje stopu znojenja i omogućuje vrijeme za rehidraciju.

Najbolji fluid za hidraciju ovisi o očekivanom gubitku vode i elektrolita, što ovisi o trajanju i stupnju napora, kao i okolišnim čimbenicima, te je li osoba aklimatizirana. Za maksimalnu apsorpciju tekućine, napitak koji sadrže ugljikohidrate apsorbira se i do 30% brže od obične vode. Najbrže se apsorbiraju napitci koji sadrže 6 ili 7% ugljikohidrata. Veće koncentracije ugljikohidrata treba izbjegavati, jer mogu uzrokovati grčeve u želucu i odgođenu apsorpciju. Međutim, za većinu situacija i aktivnosti, obična voda je prikladna za hidraciju dok se izbjegava prekomjeran unos. Značajna hiponatrijemija se događa kod izdržljivih sportaša koji često piju običnu vodu prije, za vrijeme i nakon vježbanja bez nadoknade izgubljenog natrija. Posebne otopine za hidraciju (npr. sportski napit-ci) nisu potrebne, no njihov okus povećava konzumaciju, a nizak sadržaj soli je prikladan kod velikih potreba za tekućinom.

Radnici, vojnici, izdržljivi sportaši, ili drugi koji se obilno znoje mogu izgubiti ≥ 20 g Na / dan, što povećava učestalost grčeva; takve osobe trebaju nadoknaditi gubitak natrija unosom hrane i tekućina. U većini situacija, konzumiranje slane hrane je dovoljno; osobe na low-salt dijeti trebale bi povećati unos soli. U ekstremnim okolnostima (npr. produženi napor neaklimatiziranih osoba) može se koristiti oralna otopina soli. Idealna koncentracija 0.1% NaCl, koji se mogu pripraviti otapanjem tableta od 1 g soli ili jedne četvrtine žličice kuhinjske soli u litri (ili četvrtini) vode. Trebalo bi popiti ovu otopinu u umjerenim i ekstremnim okolnostima. Neotopljene tablete soli se ne preporučuje gutati. One nadražuju želudac, mogu izazvati povraćanje, a ne liječiti osnovnu dehidraciju.

Najbolji pokazatelj toplinskog stresa na okoliš je temperatura vlažnog termometra (TVT), koji je naširoko koristi od strane vojne, industrije i sporta. Osim temperature, TVT odražava učinke vlage, vjetra i Sunčeva zračenja. TVT može se koristiti kao vodič za preporučljivu aktivnost (vidi tablicu).

Iako je TVT složen i može biti nepouzdan, može se procijeniti samo na temelju temperature i relativne vlage u uvjetima blagog vjetra i sunca. (vidi tablicu).

Temperatura vlažnog termometra na temelju temperature i relativne vlage.

Vrijednosti su izvedene iz približne formule koja ovisi o temperaturi i vlažnosti i koja vrijedi za uvjete jakog sunca i blagog vjetra. Toplinski stres može biti precijenjen u drugim uvjetima