Leseprobe PTAheute 15+16/2019 – Erfrischung gefällig?

Thermoregulation

Bild: filadendron – iStockphoto.com

Der Mensch gehört zu den homöothermen Lebewesen, bei denen die Körpertemperatur im Wesentlichen unabhängig von der Umgebungstemperatur ist. Was für uns selbstverständlich klingt, ist tatsächlich ein hochkomplexer Regulationsmechanismus. Doch wie funktioniert dieser eigentlich?

Damit sämtliche Stoffwechselvorgänge in unserem Körper optimal ablaufen können, muss die Temperatur lebenswichtiger Organe wie Herz, Leber, Nieren, Gehirn und Rückenmark bei etwa 37 °C liegen. Diese sogenannte Körperkerntemperatur unterliegt leichten natürlichen Schwankungen, die sich beispielsweise durch die Tageszeit, durch körperliche Aktivität und bei Frauen durch die verschiedenen Zyklusphasen ergeben. Der Körperkern ist von der Körperschale umgeben, wozu die Haut und die Extremitäten zählen. Die hier gemessene Oberflächen- oder Schalentemperatur liegt in der Regel deutlich unter der Körperkerntemperatur. Unter bestimmten Voraussetzungen kann die Oberflächentemperatur aber auch über der Körperkerntemperatur liegen, wie beispielsweise an heißen Sommertagen oder bei einem Saunabesuch.

Komplexer Mechanimus

Die Konstanthaltung der Körpertemperatur erfordert eine genaue Thermoregulation. Nur wenn Wärmeproduktion beziehungsweise -aufnahme und Wärmeabgabe im Gleichgewicht sind, bleibt die Körpertemperatur konstant. Zentrales Steuerorgan für die Thermoregulation ist der Hypothalamus – ein bestimmter Bereich des Zwischenhirns. Die Thermoregulation des Körpers ist ein Beispiel für einen sogenannten kybernetischen Regulationsprozess. Thermorezeptoren messen ununterbrochen die Temperatur (= Regelgröße) im Körperkern, in der Haut und im Rückenmark. Über Nervenbahnen werden die gemessenen Istwerte an das thermoregulatorische Zentrum im Hypothalamus (= Regler) geleitet und mit dem vorgegebenen Sollwert verglichen. Stimmt der Istwert nicht mit dem Sollwert überein, wird je nach Abweichung über Stellglieder wie beispielsweise Muskulatur, Hautdurchblutung oder Schweißproduktion nachreguliert, siehe Grafik Seite 18.

Schweißtreibende Angelegenheit

Bei einer kurzfristigen Wärmebelastung wird das körpereigene Kühlsystem aktiviert und die Wärmeabgabe erhöht. Dazu wird einerseits durch Gefäßerweiterung (Vasodilatation) die Hautdurchblutung und somit die Wärmeabgabe an die Umgebung erhöht. Gerötete Haut bei körperlicher oder psychischer Anstrengung ist die Folge dieses Regelmechanismus. Andererseits wird die Schweißproduktion gesteigert, dazu treten etwa zwei Millionen Schweißdrüsen in Aktion. Die meisten Schweißdrüsen befinden sich beim Menschen auf dem Kopf, an den Händen und den Füßen. Damit der Schweiß seine Kühlung bewirken kann, muss er auf der Haut verdunsten.

Reichen die genannten Mechanismen der Wärmeabgabe nicht aus, wie beispielsweise bei tropischen Außentemperaturen oder großen körperlichen Aktivitäten und/oder unzureichender Schweißbildung, staut sich die Wärme im Körper. Dies löst bei sehr hohen Temperaturen einen Hitzschlag aus. Beim Hitzschlag ist die ­Körpertemperatur bei normalem Temperatursollwert erhöht – man spricht von Hyperthermie. Der Betroffene hat starke Kopfschmerzen, Schwindel, eine beschleunigte Atmung sowie einen schnellen Pulsschlag. Der Hitzschlag ist immer ein medizinischer Notfall, unbehandelt drohen Bewusstlosigkeit und Tod durch Überwärmung des Körpers. Im Gegensatz dazu spricht man ab einer Körpertemperatur unter 35 °C von einer Unterkühlung (Hypothermie). Der Betroffene zittert, klagt über Schmerzen und hat eine blasse, kalte Haut. Unter 30 °C verschwindet das Zittern, der Unterkühlte verliert das Bewusstsein und die Reflexe bis hin zum Atemreflex erlöschen.

Das Wichtigste in Kürze

  • Die ideale Körpertemperatur des menschlichen Organismus liegt bei etwa 37 °C.
  • Das Wärmeregulationszentrum unseres Körpers befindet sich im Hypothalamus, einem Teil des Zwischenhirns. 
  • Über Gefäßerweiterung (Vasodilatation) und gesteigerte Schweißproduktion gibt der Körper überschüssige Wärme ab und vermeidet so eine Überhitzung.
  • Durch Gefäßverengung sowie unwillkürliche und willkürliche Muskelbewegungen wirkt der Körper einem Auskühlen entgegen.

Erhöhung des Sollwerts

Fieber ist eine Erhöhung der Körperkerntemperatur auf über 38 °C infolge der Erhöhung des Temperatursollwerts. Häufig wird Fieber durch Pyrogene ausgelöst, die von Viren oder Bakterien freigesetzt werden. Über Zytokine (Botenstoffe des Immunsystems) führen sie zu einer Erhöhung des Temperatursollwerts im Hypothalamus. Aufgrund dieser Sollwerterhöhung liegt die Körperkerntemperatur unter dem Sollwert. Um die Differenz auszugleichen, regelt der Körper die Temperatur nach, indem er die Hautgefäße verengt und Kältezittern auslöst. Folglich friert der Betroffene bei Fieberanstieg, obwohl seine Körpertemperatur eventuell schon erhöht ist. Ist die Erkrankung überwunden, sinkt der Sollwert im Hypothalamus wieder auf 37 °C ab. Der Istwert ist nun im Vergleich zum Sollwert zu hoch. In dem sich anschließenden Fieberabfall erweitern sich die Gefäße und der Patient schwitzt und fühlt sich heiß an.

Registrieren die Thermorezeptoren der Haut eine zu niedrige Außentemperatur, laufen entgegengesetzte Vorgänge ab. Noch bevor die Körperkerntemperatur sinkt, drosselt der Körper die Hautdurchblutung, um die Wärmeabgabe einzuschränken. Durch eine gesteigerte Wärmeproduktion wird dem Auskühlen weiter entgegengewirkt. Dazu dienen einerseits willkürliche Muskelbewegungen, wie sie beispielsweise mit den Füßen stampfende Menschen an einer Bushaltestelle im Winter ausführen. Reichen die willkürlichen Muskelbewegungen nicht aus, löst das thermoregulatorische Zentrum unwillkürliche Muskelaktionen aus. Das Kältezittern, bei dem viele winzige Muskelfasern aktiviert werden, dient der Wärmebildung und wirkt dem Auskühlen des Körperkerns entgegen. Ebenso typisch wie das Kältezittern ist die sogenannte Gänsehaut. Durch das Aufstellen der Härchen auf der Haut schafft sich der Körper ein kleines Luftpolster, welches den Körper ein wenig gegenüber der Kälte abschirmen kann. Somit können die Auswirkungen einer niedrigen Außentemperatur auf das Körperinnere verringert werden. 

Wie erkläre ich es meinem Kunden?

  • „Unser Körper verfügt über verschiedene Strategien, mit denen er die Körpertemperatur unabhängig von der jeweiligen Umgebungstemperatur konstant hält.”
  • „An heißen Tagen wird der Körper durch eine vermehrte Schweißbildung gekühlt. Um diesen Mechanismus zu unterstützen, sollten Sie luftige Kleidung anziehen und ausreichend trinken.“
  • „Fieber ist ein natürlicher Mechanismus, welcher der Abwehr von Infektionserregern dient.“