🌞 Die Wärmeregulation unseres Körpers 🧘 Thermoregulation ☄

[★ Ronald Johannes deClaire Schwab]

 🌞 Wichtige Fakten zum Thema Hitze, Überhitzung und Hitzetod – und was dagegen hilft.
☄ Das ist individuell sehr unterschiedlich und wird auch von äusseren Faktoren mitbestimmt, etwa davon, ob jemand Zugang zu einem gekühlten Raum hat oder im Freien an der prallen Sonne arbeiten muss. Auf Bevölkerungsebene lässt sich aber schon bei 30 Grad Celsius ein erhöhtes Sterberisiko nachweisen. Ab dieser Temperatur wird auch von einem Hitzetag gesprochen.
Die Wärmeregulation des menschlichen Körpers ist ein komplexer Prozess, der dazu dient, die Körpertemperatur auf einem stabilen Niveau zu halten, um eine optimale Funktion der Organe und Zellen zu gewährleisten. Die normale Körpertemperatur eines gesunden Menschen liegt in der Regel bei etwa 37°C (98.6°F). Um diese Temperatur aufrechtzuerhalten, gibt es verschiedene Mechanismen, die der Körper nutzen kann:
    Thermoregulation des Hypothalamus: Der Hypothalamus ist eine Region im Gehirn, die als "Thermostat" des Körpers fungiert. Er überwacht die Körperkerntemperatur und passt sie bei Bedarf an. Wenn die Körpertemperatur steigt, leitet der Hypothalamus Gegenmaßnahmen ein, um sie zu senken, und umgekehrt.
    Schwitzen: Wenn der Körper überhitzt, aktiviert der Hypothalamus die Schweißdrüsen, um Schweiß auf die Hautoberfläche zu bringen. Wenn der Schweiß verdunstet, entzieht er dem Körper Wärme und kühlt ihn ab.
    Vasodilatation und Vasokonstriktion: Durch Erweiterung (Vasodilatation) oder Verengung (Vasokonstriktion) der Blutgefäße in der Haut kann der Körper die Wärmeabgabe regulieren. Bei Hitze erweitern sich die Blutgefäße, um mehr Wärme an die Umgebung abzugeben, während sie sich bei Kälte verengen, um die Wärme im Körper zu halten.
    Muskelaktivität: Körperliche Aktivität kann die Wärmeproduktion erhöhen und so den Körper erwärmen. Dies ist ein Grund, warum man bei Bewegung schneller ins Schwitzen gerät.
    Zittern: Wenn es dem Körper zu kalt wird, kann er durch Muskelzittern zusätzliche Wärme erzeugen, um die Körpertemperatur zu erhöhen.
    Stoffwechsel: Der Stoffwechselprozess selbst erzeugt Wärme als Nebenprodukt. Dies kann zur Erhaltung der Körpertemperatur beitragen.
Die Wärmeregulation ist ein fein abgestimmter Mechanismus, der sich an verschiedene Umweltbedingungen anpassen kann. Eine Fehlfunktion dieses Systems kann zu Problemen wie Hitzschlag oder Unterkühlung führen. Deshalb ist es wichtig, den Körper vor extremen Temperaturen zu schützen und angemessene Kleidung und Verhaltensweisen zu wählen, um eine gesunde Körpertemperatur zu erhalten.
☄ Wann spricht man von einer Hitzewelle?
Das sind typischerweise mehrtägige Phasen, in denen es am Tag über 30 Grad warm ist und in der Nacht nicht unter 20 Grad abkühlt. Wegen der ungenügenden Abkühlung in der Nacht kann sich der Körper nicht richtig vom hitzebedingten Stress erholen. Die Hitzebelastung wird dann schlechter verkraftet, und es kommt eher zu einem gefährlichen Hitzestau im Körper.
☄ Warum ist die «richtige» Körpertemperatur so wichtig?
Der menschliche Stoffwechsel funktioniert bei rund 37 Grad Celsius am besten. Deshalb setzt der Körper viel Energie ein, um die Temperatur in seinem Innern auf diesem Wert zu halten, unabhängig von der Umgebungstemperatur. Das gelingt aber nur, wenn die körpereigene Wärmeproduktion und Wärmeaufnahme im Gleichgewicht sind mit der Wärmeabgabe. Die körpereigene Wärmeproduktion stammt dabei aus Stoffwechselvorgängen, die vor allem in den inneren Organen und der Muskulatur stattfinden. Bei Fieber oder bei Marathonläufern kann die Kerntemperatur auch einmal kurzfristig auf 40 Grad oder noch höher ansteigen.
☄ Wie weiss der Körper, dass er zu heiss hat?
Für die Regulation der Kerntemperatur gibt es auf der Haut und im Körperinnern natürliche Sensoren, die laufend die Temperatur messen. Die Resultate werden über Nerven ans Gehirn gemeldet. Dort werden die gemessenen Temperaturen mit dem Sollwert abgeglichen. Droht eine Überhitzung, ergreift das oberste Steuerzentrum der Thermoregulation (im Hypothalamus) Massnahmen zur Kühlung des Körpers.
☄ Was unternimmt der Organismus gegen Überhitzung?
Bei Hitze schaltet der Körper ein mehrstufiges Kühlsystem ein. Als Erstes erhöht er über das autonome Nervensystem die Durchblutung in der Haut. Dazu werden in diesem Bereich die Blutgefässe erweitert. Mit dem Blut wird auch Wärme aus dem Körperinnern an die Oberfläche transportiert. Das funktioniert so lange, wie die Temperatur der Haut geringer ist als die des Körperkerns. Die verstärkte Hautdurchblutung erkennt man bei sich daran, dass Hände und Füsse leicht anschwellen. Dadurch lassen sich Ringe schlechter von den Fingern streifen.
Die zur Haut transportierte Wärme wird dann in einem zweiten Schritt an die Umgebung abgegeben. Dabei handelt es sich physikalisch um Wärmestrahlung und Wärmeleitung. Die Wärmeleitung an die Luft funktioniert so lange, wie die Luft kühler ist als die Haut. Stark gefördert wird die Wärmeabgabe, wenn die Luftschicht auf der Haut durch Wind, einen Zimmerventilator oder das Wedeln mit einem Fächer regelmässig wegbewegt wird (Konvektion).
☄ Hat dieses Kühlsystem auch Nebenwirkungen?
Ja. Denn die verstärkte Hautdurchblutung geht auf Kosten der Durchblutung der inneren Organe. So fliesst etwa weniger Blut durch den Darm, was zu Durchfall führen kann. Werden auch die Skelettmuskeln weniger durchblutet, nimmt die körperliche Leistungsfähigkeit ab. Das kann ein Grund sein, weshalb wir uns bei grosser Hitze schnell erschöpft fühlen.
Zudem wird der Kreislauf nicht nur in Richtung Haut umverteilt. Um die überschüssige Wärme rasch aus dem Körperinnern zu bringen, muss das Herz bei Hitze mehr und stärker pumpen. Statt 5 Liter Blut pro Minute können es rasch einmal 15 Liter sein, die durch den Körper bewegt werden müssen. Dieser Kraftakt kann gerade ältere und angeschlagene Herzen rasch überfordern – und ein wichtiger Grund sein, weshalb es bei Hitzewellen schon am zweiten oder dritten Tag zu Todesfällen kommt.
☄ Was passiert, wenn die Umgebungstemperatur höher ist als die Körpertemperatur?
Dann lässt sich die Wärme nicht mehr so einfach an die Umgebung abgeben. Im Gegenteil: Über die Wärmeleitung nimmt der Körper jetzt sogar Wärme auf. Um nicht zu überhitzen, muss der Organismus sein wirksamstes Kühlsystem einschalten: das Schwitzen. Die Wärmeabgabe erfolgt hier über das Verdunsten von Wasser. Bei Umgebungstemperaturen über ungefähr 36 Grad ist das der einzige Weg, um Wärme loszuwerden. Das für die Verdunstung benötigte Wasser gelangt über Diffusion und die aktivierten Schweissdrüsen auf die Hautoberfläche.
☄ Hat starkes Schwitzen auch Risiken?
Mit dem Wasser gehen immer auch Salz (Natriumchlorid) und andere für die Körperfunktionen lebenswichtige Mineralstoffe (Elektrolyte) verloren. Diese Verluste müssen mit regelmässigem Trinken und der Nahrung ersetzt werden. Andernfalls drohen Flüssigkeitsverlust (Dehydrierung) und Elektrolytmangel. Letzteres kann zum Beispiel schmerzhafte Muskelkrämpfe auslösen (Hitzekrampf).
☄ Stösst die Abkühlung über Schwitzen an Grenzen?
Ja, und das aus zwei Gründen. Erstens hat das Schwitzen selbst Grenzen. So kann ein Erwachsener meist nur ein bis zwei Liter pro Stunde schwitzen. Bei einem trainierten Sportler oder einer an die Hitze adaptierten Person können es auch einmal vier Liter sein. Zweitens funktioniert die Wärmeabgabe durch Verdunstung am besten, wenn die Umgebungsluft relativ trocken ist. Das ist in der Wüste oder in der Sauna der Fall. Im tropischen Urwald dagegen können viele Menschen selbst in Ruhe nur Aussentemperaturen bis etwa 33 Grad tolerieren.
☄ Warum ist die Kombination von Hitze und hoher Luftfeuchtigkeit so gefährlich?
Weil bei sehr hoher Luftfeuchtigkeit der Schweiss auf der Haut nicht mehr verdunsten kann. Das nehmen wir nicht nur als sehr unangenehm wahr. Bei schwüler Hitze droht auch besonders rasch ein Hitzestau im Körper. Dieser begünstigt einerseits akute Ereignisse wie einen Herzinfarkt oder einen Hirnschlag. Andererseits können sich auch chronische Krankheiten wie Diabetes oder Nierenprobleme verschlechtern. In diesem Fall wirkt feuchte Hitze als stiller Killer.
☄ Gibt es einen Messwert für feuchte Hitze?
Die beiden Faktoren Temperatur und Luftfeuchtigkeit fliessen in die sogenannte Kühlgrenztemperatur ein. Sie ist die tiefste Temperatur, die sich – in einer Umgebung mit einer bestimmten Temperatur und Luftfeuchtigkeit – mit der Verdunstung erreichen lässt. Dieser Wert ist für unsere Wärmeregulation zentral. Ist die Kühlgrenztemperatur zu hoch, können wir keine Wärme mehr an die Umgebung abgeben. Es kommt dann unweigerlich zur tödlichen Überhitzung des Körpers.
Im Englischen heisst die Kühlgrenztemperatur «Wet-bulb»-Temperatur. Der Name verweist auf die Art, wie diese Temperatur bestimmt werden kann: indem man die Birne eines Thermometers (bulb) in ein nasses Tuch wickelt und dann schaut, welche Temperatur das Thermometer anzeigt. Die Birne des Thermometers entspricht dabei unserem Körper, das nasse Tuch ist die schwitzende Haut. Die registrierte Temperatur zeigt uns die minimale Körpertemperatur an, die wir in dieser Umgebung erreichen können. Wegen der Verdunstungskälte liegt der Wert – ausser bei 100 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit – unter der gerade herrschenden Lufttemperatur.
☄ Ab welcher Kühlgrenztemperatur wird es gefährlich?
Wenn der Wert über 32 Grad Celsius liegt, kann körperliche Aktivität gefährlich werden. Bei einer Kühlgrenztemperatur von 35 Grad Celsius oder höher besteht akute Lebensgefahr. Denn an diesem Punkt versagt der menschliche Kühlmechanismus komplett. Fachleute schätzen, dass selbst eine gesunde, im Schatten ruhende Person eine Kühlgrenztemperatur von 35 Grad nur etwa sechs Stunden lang überleben kann.
☄ Kommen so hohe Kühlgrenztemperaturen überhaupt vor?
Im Mai dieses Jahres sind im indischen Gliedstaat Kerala «Wet-bulb»-Temperaturen von über 34 Grad Celsius gemessen worden. Das ist ein Rekord in dieser Gegend. Die höchsten Werte der Kühlgrenztemperatur werden in der Golfregion gemessen. Dort hat sich dieser Wert 2015 dem Wert von 35 Grad Celsius genähert. Eine Kühlgrenztemperatur von 35 Grad Celsius wird beispielsweise bei einer Lufttemperatur von 45 Grad Celsius und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 Prozent erreicht.
Fachleute gehen davon aus, dass sich das Problem mit den Kühlgrenztemperaturen global verschärfen wird. Denn mit dem Klimawandel steigen nicht nur die Lufttemperaturen an, sondern auch der Wassergehalt der Atmosphäre.
☄ Wie beeinflusst der Klimawandel die Hitzewellen in der Schweiz?
Mit dem Klimawandel steigen auch bei uns die durchschnittlichen Sommertemperaturen an. Nach Modellrechnungen von Meteo Schweiz dürften Hitzewellen damit häufiger, länger und heisser werden. Bei einem Szenario mit mittleren Treibhausgasemissionen wird es demnach 2035 im Stadtzentrum von Zürich ungefähr 22 Hitzetage geben. Im Referenzzeitraum zwischen 1981 und 2010 waren es noch 13 solcher Hitzetage gewesen.
☄ Welcher Sommer war bisher besonders mörderisch?
Gemäss dem Bundesamt für Gesundheit war der Hitzesommer von 2003 in der Schweiz der heisseste Sommer der letzten 500 Jahre. Er führte zu knapp tausend vorzeitigen Todesfällen. Betroffen waren vor allem ältere Personen. In ganz Westeuropa starben in diesem Jahr zwischen Juni und August schätzungsweise 70 000 Menschen mehr, als das in einem Sommer ohne Hitzewelle der Fall gewesen wäre. Besonders hart traf es Italien und Frankreich mit jeweils knapp 20 000 Hitzetoten, in Deutschland waren es knapp 10 000.
☄ Kann man sich an grosse Hitze gewöhnen?
Ja, bis zu einem gewissen Grad. Eine solche Akklimatisation sieht man zum Beispiel bei Menschen, die sich in den Tropen an erhöhte Umgebungstemperaturen anpassen. Dabei wird innerhalb von etwa zwei Wochen die Schweisssekretion gesteigert. Gleichzeitig nimmt auch der Salzgehalt im Schweiss ab, so dass beim Schwitzen weniger Elektrolyte verlorengehen. Im weiteren Verlauf kann auch das Blutvolumen gesteigert werden, so dass das Herz für die gleiche Leistung weniger schlagen muss.
☄ Wie wird in der Schweiz vor Hitzewellen gewarnt?
Seit 2021 basiert die Warnung auf der mittleren Tagestemperatur. Dieser Wert berücksichtigt neben den Temperaturen am Tag auch jene in der Nacht. Die Luftfeuchtigkeit wird dabei indirekt mitberücksichtigt. So führt zum Beispiel eine erhöhte Luftfeuchtigkeit am Tag zu einer geringeren Abkühlung in der Nacht. Laut dem Schweizerischen Tropen- und Public-Health-Institut in Basel, das die Schwellenwerte für das neue Hitzewarnkonzept erarbeitet hat, korreliert die mittlere Tagestemperatur gut mit den Auswirkungen der Hitzebelastung, insbesondere der Sterblichkeit.
☄ Wie viele Hitze-Gefahrenstufen gibt es?
Das Schweizer Warnsystem beruht auf vier Stufen, wobei erst ab Stufe zwei eine Warnung ausgesprochen wird. Als Schwellenwerte für die Gefahrenstufen gelten eine mittlere Temperatur von 25 beziehungsweise 27 Grad Celsius.
☄ Vier Gefahrenstufen für Hitze
Vier Gefahrenstufen für Hitze - Mittlere Tagestemperatur
Lesebeispiel: Drei Tage mit mittleren Tagestemperaturen über 27° Celsius führen zu einer Warnung der Stufe 4 (violett).
Gibt es eine Hitzewarnung, weist Meteo Schweiz diese auf ihrer Homepage bei den Lokalprognosen aus – inklusive Verhaltensempfehlungen.
Stufe 1 (grün): Die Temperaturen liegen noch in einem Bereich, in dem keine verbreiteten Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit zu erwarten sind. Trotzdem können sich einzelne Personen bereits unwohl fühlen.
Stufe 2 (gelb): Warnung vor kurzer, intensiver Hitzephase, sobald die mittlere Tagestemperatur die Schwelle von 25 Grad Celsius für ein bis zwei Tage erreicht hat.
Stufe 3 (rot): Warnung, sobald die mittlere Tagestemperatur mindestens drei Tage lang 25 Grad Celsius oder mehr beträgt.
Stufe 4 (violett): Warnung, wenn die mittlere Tagestemperatur an mindestens drei Tagen 27 Grad Celsius oder mehr beträgt.
☄ Wer ist besonders gefährdet bei Hitzewellen?
Alte Menschen und Kleinkinder reagieren besonders empfindlich auf hohe Temperaturen. Das hängt auch damit zusammen, dass bei Senioren die physiologischen Mechanismen zur Körperkühlung eingeschränkt und sie bei Neugeborenen und Babys noch nicht richtig ausgebildet sind. Ältere Personen haben zudem oft ein reduziertes Durstgefühl. Das begünstigt insbesondere die Entwicklung eines Hitzekollapses. Ebenfalls ein erhöhtes Hitzerisiko besteht bei schwangeren Frauen und Personen mit tiefem Blutdruck und bereits bestehenden Herz-, Lungen- oder Stoffwechselkrankheiten. Auch Medikamente können anfälliger für hitzebedingte Gesundheitsprobleme machen.
☄ Hitzestau, Sonnenstich, Hitzschlag, Hitzekollaps: Ist alles das Gleiche?
Nein. Anders als der Begriff Hitzestau bezeichnen die anderen Termini mehr oder weniger klar definierte Krankheitsbilder. So werden bei länger andauernder, direkter Sonneneinstrahlung auf den unbedeckten Kopf die Hirnhäute und das Hirngewebe angegriffen: Ein Sonnenstich droht. Die Betroffenen leiden typischerweise unter Schwindel, Kopfschmerzen und Übelkeit bis zum Erbrechen. In schweren Fällen kann es auch zu Störungen des Bewusstseins kommen. Die Kerntemperatur ist bei dieser rein thermischen Irritation des Gehirns typischerweise nicht erhöht.
Anders beim Hitzschlag. Diese lebensbedrohliche Folge von Hitzestau im Körper entwickelt sich, wenn die Kapazität des körpereigenen Kühlungssystems überschritten wird. Dabei kann die Kerntemperatur auf über 40 Grad ansteigen. In dieser Situation werden die Zellstrukturen in den Organen geschädigt. Die akute Überhitzung des Körpers lässt das Hirn anschwellen. Ohne rasche medizinische Hilfe droht der Tod oder eine bleibende Schädigung des Zentralnervensystems.
Der Hitzekollaps schliesslich kann als fehlgeleitete Stressreaktion des Körpers auf die Hitze verstanden werden. Wie beim Sonnenstich ist auch hier die Kerntemperatur nicht oder nur leicht erhöht. Das Problem beim Hitzekollaps ist die forcierte Kühlung, die – wie eine grosse sportliche Leistung – mit einem erhöhten Sauerstoffbedarf in den Organen einhergeht. Um diesen Bedarf zu decken, muss das Herz seine Leistung hochfahren. Das äussert sich in einem beschleunigten Puls.
Das Herzrasen wird durch die – zur Kühlung – erweiterten Blutgefässe in der Haut zusätzlich verstärkt. Denn wenn das Blut in den peripheren Gefässen «versackt», bekommt das Herz weniger Blut angeboten, um es weiterzupumpen. Zur Kompensation muss es schneller schlagen. Reduziert sich in dieser angespannten Situation – wegen des oft vorhandenen Flüssigkeitsmangels – auch noch das Blutvolumen in den Gefässen, kann der Blutdruck abfallen. Die betroffene Person kann dann kurz das Bewusstsein verlieren. Bei korrekter Betreuung und raschem Flüssigkeitsersatz sollte sich dieser hitzebedingte Kreislaufkollaps aber wieder beheben lassen.
☄ Wie überstehe ich eine Hitzewelle unbeschadet?
An Tagen mit grosser Hitze sollten Sie Ihr körpereigenes Kühlsystem möglichst schonen. Das gelingt am besten, wenn Sie die Hitze meiden und sich in kühlen Räumen aufhalten. Im Freien sollten Sie auf körperliche Anstrengung verzichten oder diese auf die Morgen- und Abendstunden legen. Dieser Ratschlag ist deshalb so wichtig, weil bei Muskelarbeit die körpereigene Wärmebildung um ein Mehrfaches zunimmt und bis auf 90 Prozent der gesamten Wärmeproduktion ansteigen kann. Dadurch kann die Thermoregulation rasch an ihre Grenzen stossen.
Die Wohnung können Sie kühl halten, wenn Sie sie frühmorgens und in der Nacht durchlüften. Tagsüber sollten die Räume abgedunkelt werden, am besten mit einem Sonnenschutz an der Aussenseite des Fensters. Gerade bei kleineren Wohnungen ist es nicht ratsam, sie tagsüber hermetisch abzuschliessen, da sonst die Luftfeuchtigkeit steigt. Besser ist es, Sie lassen ein Fenster auf und nutzen einen Ventilator zur Kühlung. Ihren Körper können Sie mit einer kalten Dusche oder einem erfrischenden Bad im Fluss oder im See aktiv kühlen. Besonders wichtig ist, dass Sie den durch das Schwitzen verursachten Flüssigkeits- und Elektrolytverlust zeitnah kompensieren.
☄ Welche Getränke eignen sich für den Flüssigkeitsersatz?
Ideal sind Leitungs- und Mineralwasser, aber auch verdünnte Obst- und Gemüsesäfte, ungesüsste Früchte- und Kräutertees sowie Bouillons. Weniger geeignet sind stark gesüsste Getränke. Auf Alkohol oder koffeinhaltige Getränke sollte man verzichten. Denn sie belasten den Kreislauf.
☄ Sollen die Getränke heiss oder kalt getrunken werden?
Das ist eine vieldiskutierte Frage. Und es gibt gute Gründe für beide Ansichten. In unseren Breitengraden werden meist kühle, aber nicht eiskalte Getränke empfohlen. Dahinter steckt die Überlegung, dass kühle Getränke einen angenehm kühlenden und erfrischenden Effekt haben. Sind sie allerdings zu kalt, braucht der Körper unnötig viel Energie, um sie aufzuwärmen. Bei all diesen Fragen – dazu gehört auch jene, ob scharfe Speisen bei Hitze gut oder schlecht seien – geht leicht das Wesentliche vergessen: Für den Körper ist weniger die Temperatur der Getränke wichtig, als vielmehr eine ausreichende Menge davon.
☄ Trinke ich genug?
Oft wird eine minimale tägliche Trinkmenge von eineinhalb Litern angegeben. Dieser Wert ist während einer Hitzephase wenig hilfreich, da der Bedarf bei starkem Schwitzen rasch ein Vielfaches davon betragen kann. Wenn Sie also Ihrem Durstgefühl nicht trauen (können) und sich Sorgen machen, dass Sie zu wenig trinken, hilft der folgende Tipp: Stellen Sie sich täglich auf die Waage, am besten morgens und abends nach dem Wasserlassen. Zeigt die Waage am Abend ein bis zwei Kilogramm weniger an als am Morgen, ist der Fall klar – und mehr Flüssigkeit nötig.
° Thermoregulation
Synonyme: Temperaturregulation, Körpertemperaturregulation
Englisch: Thermoregulation
    1 Definition
    2 Bedeutung der Thermoregulation
        2.1 Stoffwechsel
        2.2 Sauerstofftransport
        2.3 Muskelaktivität
    3 Grundlagen der Thermoregulation
        3.1 Thermogenese und Wärmetransport
        3.2 Isolation
        3.3 Senkung der Körpertemperatur
    4 Körperkern- und Körperschalentemperatur
    5 Steuerung der Thermohomöostase
        5.1 Temperaturerhöhung
            5.1.1 TRH und Schilddrüsenhormone
            5.1.2 Sympathikotonus
        5.2 Temperatursenkung
            5.2.1 Periphere Vasodilatation
            5.2.2 Schweißsekretion
° 1. Definition
Der Begriff Thermoregulation umfasst alle Mechanismen des menschlichen Körpers zur Aufrechterhaltung einer konstanten Körperkerntemperatur von etwa 37°C.
° 2. Bedeutung der Thermoregulation
Der Stoffwechsel und die mechanischen Abläufe des Körpers sind auf eine optimale "Betriebstemperatur" angewiesen. Zu den wichtigsten temperaturabhängigen Prozessen zählen:
° 2.1. Stoffwechsel
Stoffwechselreaktionen des Körpers sind chemische Reaktionen. Sie folgen der RGT-Regel (Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel):
Steigende Temperaturen führen zu einer Steigerung der kinetischen Energie der Teilchen und erhöhen somit die Reaktionswahrscheinlichkeit.
Da es sich bei den Reaktionspartnern im menschlichen Körper um Proteine handelt, deren Sekundärstruktur, Tertiärstruktur und somit auch Quartärstruktur sich bei Temperaturen > 40°C zu ungunsten ihrer Funktion verändern (beginnendeDenaturierung), besteht ein Temperaturoptimum, das der Körperkerntemperatur von etwa 37°C entspricht. Die Teilchenkinetik beeinflusst folgende Prozesse:
    Enzymreaktionen
    Fluidität der Zellmembran
    Diffusions
    - und
    Osmoseverhalten
° 2.2. Sauerstofftransport
Der Sauerstofftransport ist an zwei temperaturabhängige Mechanismen gekoppelt, die oben genannten Diffusionsprozesse und die Bindung an Hämoglobin als Trägermolekül. Die Bindungsaffinität des Sauerstoffs zum Hämoglobin nimmt mit steigender Temperatur ab. Abgesehen von starker Unterkühlung ist dieser Temperatureffekt für Warmblüter kaum von Bedeutung.
° 2.3. Muskelaktivität
Eine Steigerung der Temperatur erhöht die Elastizität von Muskeln und Sehnen.
° 3. Grundlagen der Thermoregulation
Der menschliche Körper befindet sich in einem ständigen Wärmeaustausch mit seiner Umgebung. Dieser beruht auf folgenden Mechanismen:
    Konduktion
    : Wärmeübertragung durch direkten Kontakt
    Konvektion
    : Wärmeaustausch über ein Medium (Luft, Wasser)
    Radiation
    : Wärmestrahlung durch elektromagnetische Wellen
    Evaporation
    : Wärmeverlust durch Verdunstung
Die Austauschmechanismen verursachen Wärmeverluste als auch passive Erwärmung des Körpers.
Für die Konstanthaltung der Körpertemperatur ergeben sich daraus folgende Erfordernisse:
    ständige Wärmeproduktion des Organismus (Thermogenese)
    Isolation gegenüber der Umwelt
    Fähigkeit zur Senkung der Körpertemperatur
° 3.1. Thermogenese und Wärmetransport
Die Körperwärme entsteht durch Energiewandlung zweier Systeme, der Muskulatur und des Stoffwechsels. Die Muskulatur wandelt chemische Energie in kinetische Energie und Wärme. Muskelkontraktionen können willkürlich oder unwillkürlich (Herz,glatte Muskulaturder Gefäße und viszerale Hohlorgane) erfolgen. Der Wärmetransport erfolgt mittels erzwungener Konvektion über ein flüssiges Medium, das Blut.
° 3.2. Isolation
Eine natürliche Isolationsbarriere zur Verminderung der Wärmeverluste über die Haut stellt das subkutane Fettgewebe dar. Eine artifizielle Isolationsbarriere ist die Kleidung.
° 3.3. Senkung der Körpertemperatur
s.u.
° 4. Körperkern- und Körperschalentemperatur
Aufgrund unterschiedlicher Stoffwechselaktivität verschiedener Körperregionen ergibt sich eine regional divergierende Wärmeverteilung. Bauchraum und Schädel bilden mit den stoffwechselaktiven
Viszera
den Körperkern, dessen Temperatur zentral überwacht und konstant auf ca. 37°C gehalten wird (Körperkerntemperatur). Extremitäten und Akren bilden die Körperschale. Ihre Temperatur liegt abhängig von der Umgebungstemperatur meist unterhalb der Körperkerntemperatur.
° 5. Steuerung der Thermohomöostase
Die Konstanthaltung der Körperkerntemperatur (Homoiothermie) erfordert eine ständige Temperaturkontrolle peripherer und viszeraler Thermorezeptoren ( Thermosensoren). Thermorezeptoren sind freie Nervenendigungen sensibler Neurone. Ihre Signale werden zentral über neuronale Konvergenzen des 1. Neuron summiert und über den Tractus spinothalamicus an den Thalamus übermittelt. Hier erfolgt die Umschaltung auf das 2. Neuron, dessen Projektionsfasern im Hypothalamus terminieren. Der Hypothalamus stellt das Regelzentrum der Körpertemperatur dar.
° 5.1. Temperaturerhöhung
Sinkt die Körpertemperatur durch hohen Wärmeverlust (niedrige Außentemperatur) ab, reagiert der Hypothalamus durch Stimulation des Hypophysenvorderlappens
(HVL) zur Ausschüttung von TRH (Thyreotropin-Releasing-Hormon) und eine Steigerung des Sympathikotonus.
° 5.1.1. TRH und Schilddrüsenhormone
TRH ist ein Tripeptid , das zwei Wirkungen entfaltet. Einerseits wirkt es als
Neurotransmitter und -modulator insbesondere im Hypothalamus. Andererseits regt es in der
Hypophyse die TSH -Sekretion an. TSH seinerseits stimuliert in der Schilddrüse die Sekretion von Thyroxin (T4). In peripheren Geweben, insebesondere in braunem Fettgewebe und im Skelettmuskel wird T4 in das wirksamere Trijodthyronin (T3) umgewandelt, das auf vier Arten die Thermogenese fördert:
    Stoffwechsel: Steigerung des
    Grundumsatzes
    Muskulatur: Erhöhte Energiebereitstellung durch Steigerung der
    Glukoneogenese
    der Leber
    Braunes Fettgewebe: Zitterfreie Wärmebildung durch Entkoppelung der oxidativen Phosphorylierung
    Steigerung der
    Herzfrequenz
Die Effektivität von Schilddrüsenhormonen wird inbesondere im braunen Fettgewebe noch dadurch gesteigert, dass
Katecholamine die von noradrenergen Nervenendigungen freigesetzt werden, die Dejodierung stimulieren und damit das lokale T3-Angebot weiter erhöhen (s. unten).
° 5.1.2. Sympathikotonus
Die hypothalamische Erhöhung des Sympathikotonus wirkt auf verschiedene Effektororgane, unter anderem
    Periphere Blutgefäße: α-adrenerg vermittelt der Sympathikus eine periphere Vasokonstriktion. Die Durchblutung der Extremitäten und der damit verbundene Wärmeverlust über die Körperoberfläche wird gedrosselt.
    Musculi arrectores pilorum
    : Das Aufrichten der Haare (Gänsehaut) führt zu einem Verschluss der Hautporen und verhindert einen sekretorisch bedingten Wärmeverlust.
    Braunes Fettgewebe
    : Nicht nur bei Säuglingen induziert der Sympathikus ß-adrenerg die Wärmeproduktion über eine Steigerung der
    Lipolyse
    im braunen (plurivakuolären) Fettgewebe, teils direkt, teils über eine Interaktion mit Schilddrüsenhormonen (s. oben).
    Muskulatur:
    Extrapyramidale
    Efferenzen erzeugen durch Steigerung des Muskeltonus der Skelettmuskulatur das Kältezittern. Die erhöhte Muskelaktivität führt im Sinne der Energiewandlung zu einer erhöhten Wärmefreisetzung.
° 5.2. Temperatursenkung
Bei Überwärmung des Körpers in Folge hoher Umgebungstemperatur reagiert der Hypothalamus durch eine Senkung des Sympathikotonus. Im Folgenden kommt es zu einer peripheren Vasodilatation und gesteigerten Schweißsekretion.
° 5.2.1. Periphere Vasodilatation
Die periphere Gefäßweitstellung vergrößert durch eine verbesserte Durchblutung der Extremitäten die Wärmeaustauschfläche. Dies bedingt einen erhöhten Wärmeverlust durch Konvektion.
° 5.2.2. Schweißsekretion
Sympathisch cholinerg innervierte Schweißdrüsen (Glandulae sudoriferae) steigern ihre Sekretionsleistung. Über die durch die Verdunstung des Schweißes entstehende
Verdunstungskälte wird die Haut gekühlt (Evaporation).
Thermoregulation ist der Prozess, den Organismen, einschließlich des Menschen, verwenden, um ihre Körpertemperatur auf einem relativ konstanten Niveau zu halten, das für ihre biologischen Prozesse am besten geeignet ist. Dieser Mechanismus ermöglicht es dem Körper, sich an verschiedene Umweltbedingungen anzupassen, sei es Hitze oder Kälte, um die optimale Funktion der Organe und Enzyme aufrechtzuerhalten.
Die Thermoregulation ist ein komplexes Zusammenspiel aus physiologischen und verhaltensbezogenen Mechanismen:
    Physiologische Mechanismen:
        Schwitzen: Wenn der Körper heiß wird, aktiviert das Gehirn die Schweißdrüsen, um Schweiß auf die Hautoberfläche zu bringen. Wenn der Schweiß verdunstet, entzieht er dem Körper Wärme und kühlt ihn ab.
        Vasodilatation und Vasokonstriktion: Durch die Erweiterung (Vasodilatation) oder Verengung (Vasokonstriktion) der Blutgefäße in der Haut kann der Körper die Wärmeabgabe regulieren. Bei Hitze erweitern sich die Blutgefäße, um mehr Wärme an die Umgebung abzugeben, während sie sich bei Kälte verengen, um die Wärme im Körper zu halten.
        Muskelzittern: Wenn es dem Körper zu kalt wird, kann er durch Muskelzittern zusätzliche Wärme erzeugen, um die Körpertemperatur zu erhöhen.
        Stoffwechsel: Der Stoffwechselprozess selbst erzeugt Wärme als Nebenprodukt. Dies kann zur Erhaltung der Körpertemperatur beitragen.
    Verhaltensbezogene Mechanismen:
        Suche nach Schatten oder kühlenden Orten bei Hitze.
        Suchen nach Wärmequellen oder Schutz vor Kälte.
        Anpassung der Kleidung entsprechend der Umgebungstemperatur.
Der Hypothalamus, eine Region im Gehirn, spielt eine entscheidende Rolle bei der Thermoregulation, da er die Körpertemperatur überwacht und die entsprechenden Reaktionen auslöst, um sie zu regulieren. Wenn die Körpertemperatur steigt, werden Maßnahmen ergriffen, um sie zu senken, und umgekehrt.
Die Thermoregulation ist für die Aufrechterhaltung der Homöostase im Körper entscheidend. Wenn die Körpertemperatur stark von der normalen Range abweicht, können verschiedene Gesundheitsprobleme auftreten, wie Hitzschlag, Hitzekrämpfe, Erfrierungen oder Unterkühlung. Aus diesem Grund ist es wichtig, den Körper vor extremen Temperaturen zu schützen und auf seine Bedürfnisse zu achten, um eine gesunde Thermoregulation zu gewährleisten.
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