Thermoregulation

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 1. März 2017
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Mit der Thermoregulation erhält sich der menschliche Körper eine umgebungsunabhängige Körpertemperatur von 37 Grad Celsius aufrecht. Sowohl der Stoffwechsel, als auch die Muskeln und der Sauerstofftransport sind auf diese Temperatur angewiesen. Thermoregulatorische Störungen stellen sich zum Beispiel beim Hitzeschlag ein.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Thermoregulation?

Dank der Thermoregulation ist die menschliche Körpertemperatur von den Außentemperaturen relativ unabhängig. Damit zählt der Mensch zu den gleichwarmen Lebewesen. Davon zu unterscheiden sind wechselwarme Lebewesen, deren Körpertemperatur sich mit den Außentemperaturen bedeutend verändert.

Beim Menschen entspricht die Thermoregulation der Aufrechterhaltung einer konstanten Körperkerntemperatur von ungefähr 37 Grad Celsius. Sowohl der Stoffwechsel, als auch der Sauerstofftransport und die Muskelaktivität sind auf eine konstante Temperatur angewiesen, die ihrer optimalen Betriebstemperatur entspricht.

Zur Aufrechterhaltung der Temperatur findet zwischen dem menschlichen Körper und seiner Umgebung ein permanenter Austausch statt. Konvektion, Konduktion, Radiation und Evaporation machen diesen Austausch aus. Durch diese Mechanismen kann der Organismus seine Temperatur autonom entweder senken oder steigern.

Als Zentrum der Thermoregulation gilt der Hypothalamus, von dem aus alle genannten Prozesse eingeleitet werden. Die Umgebungstemperaturen und Innentemperaturen werden permanent von sogenannten Thermozellen in der Haut und der Schleimhaut ermittelt und an den Hypothalamus weitergegeben.

Funktion & Aufgabe

Die Thermoregulation bildet die Voraussetzung für verschiedene Prozesse im menschlichen Organismus. Temperatursteigerungen steigern zum Beispiel die elastischen Eigenschaften aller Muskeln und Sehnen. Genauso temperaturabhängig sind die Stoffwechselreaktionen im Organismus des Menschen.

Eine Temperatursteigerung steigert die kinetische Energie der beteiligten Teilchen und macht eine Reaktion damit wahrscheinlicher. Da die Proteine im menschlichen Organismus bei Temperaturen von mehr als vierzig Grad denautrieren, liegt das Ideal der Stoffwechseltemperaturen bei 37 Grad Celsius.

Sowohl die Enzymreaktionen, als auch die Fluiditätseigenschaften der Zellmembranen und die Diffusions- oder Osmoseverhaltensweisen im Organismus werden von der Kinetik der Teilchen beeinflusst, die wiederum von der Temperatur bestimmt wird.

Auch beim Sauerstofftransport durch die Blutbahnen spielen Temperaturen eine Rolle. Das Hämoglobin gibt dem Blut die Bindungsfähigkeit an Sauerstoffteilchen. Die Bindungsaffinität nimmt mit fallenden Temperaturen ab, sodass der Sauerstofftransport nur bei relativ warmen Temperaturen stattfinden kann. Ohne den Sauerstofftransport würde es zu Gewebeverlusten und letztlich zum Tod kommen. Damit ist die Thermoregulation für menschliches Leben zwingend erforderlich.

Mit der Thermoregulation erhält sich der menschliche Körper eine umgebungsunabhängige Körpertemperatur von 37 Grad Celsius aufrecht.

Körperwärme ergibt sich aus der Energiewandlung der Muskulatur und im Stoffwechsel. In den Muskeln wird chemische Energie zu kinetischer Energie, was Wärme entstehen lässt. Der Transport und die Verteilung dieser Wärme findet durch Konvektion statt, die das Blut zum Medium hat. Durch das subkutane Fettgewebe werden wie mit einer Isolationsschicht Wärmeverluste vermieden.

Wenn die Körpertemperatur durch extrem niedrige Außentemperaturen trotzdem sinkt, wird dieser Verlust dem Hypothalamus durch die Thermozellen gemeldet. Das Gehirn stimuliert daraufhin die Hirnanhangsdrüse, die das Thyreotropin Releasing Hormon freisetzt und damit den Sympathikotonus steigert. Die Herzfrequenz steigt durch das Hormon an, der Stoffwechsel wird stimuliert und die Muskulatur stellt mehr Energie bereit. So kann trotz Kälte die Körpertemperatur aufrecht erhalten werden.

Wenn der Körper wegen anhaltend hoher Umgebungstemperaturen dagegen zu warm wird, senkt der Hypothalamus den Sympathikotonus. Dadurch tritt eine periphere Gefäßweitstellung ein und die Durchblutung verbessert sich, sodass eine gewisse Fläche zum Wärmeaustausch entsteht. Durch Konvektion finden Wärmeverluste statt. Zudem wird die Schweißsekretion stimuliert, da Schweißdrüsen sympathisch innerviert sind. Über die Evaporation entsteht Verdunstungskälte, die den Organismus abgekühlt.

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Krankheiten & Beschwerden

Verschiedene Medikamente, aber auch Mangelerscheinungen wie Eisenmangel verursachen Störungen der Thermoregulation. Diese Störungen entsprechen in der Regel einem unangemessenen Schwitzen bei kalten Umgebungstemperaturen oder einem Zittern trotz warmer Temperatur.

Auch im Rahmen von nervensystemischen Erkrankungen wie Polyneuropathien kann es zu solchen Erscheinungen kommen. Davon zu unterscheiden sind reine Empfindungsstörungen, bei denen lediglich das Wärme- und Kälteempfinden gestört ist. Dieses Empfinden ist ohnehin individuellen Komponenten unterworfen. Echte Wahrnehmungsstörungen in Zusammenhang mit den Temperaturen kommen oft im Rahmen von zentralnervensystemischen Verletzungen vor, die wiederum verschiedene Ursachen haben können. Eine gestörte Temperaturwahrnehmung muss nicht gleich mit einer gestörten Thermoregulation in Zusammenhang stehen.

Tatsächliche thermoregulatorische Störungen haben ihre Ursache in der Regel im Hypothalamus oder im Sympathikus. Wenn in einem der Gehirnteile eine Läsion vorhanden ist, dann kann das Fehlregulationen des Stoffwechsels, aber auch der Muskeln verursachen, die wiederum Auswirkungen auf die Aufrechterhaltung der Körpertemperatur haben.

Ebenso schnell kann die Thermoregulation bei Erscheinungen wie dem Hitzeschlag versagen. Vom Hitzeschlag gibt es verschiedene Formen. Bei den schweren Varianten der Erscheinung stellen sich Hitzeschäden an den Zellen und manchmal sogar an den Organen ein. Die Balance der Thermoregulation wird dabei aus dem Gleichgewicht gebracht. Ein Hitzeschlag wird zum Beispiel durch eine gesteigerte Wärmeproduktion verursacht, wie sie sich beim Sport über alle Limits hinaus einstellen kann.

Auch die fehlende Abgabe von Wärme kann einen Hitzeschlag zur Folge haben. Wenn im Rahmen dessen eine Kerntemperatur von mehr als 40 Grad Celsius erreicht wird, nehmen die Enzymsysteme Schaden. Die Energiespeicher der Zellen leeren sich und die Membranpermeabilität sowie der Natriumfluss nehmen zu. Die Thermoregulationsmechanismen setzen komplett aus und die Temperatur steigt weiter an, was Nekrosen und Multiorganversagen zur Folge hat.

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