Wie funktioniert Thermoregulierung?

Unter Thermoregulation versteht man die Art und Weise, wie der Mensch einen für das Leben geeigneten Temperaturbereich aufrechterhält. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da eine extrem hohe oder niedrige Innentemperatur letztendlich zu schweren Symptomen wie Krampfanfällen, Bewusstlosigkeit und sogar zum Tod führen kann.

Für den Menschen liegt der ideale Temperaturbereich für innere Organe bei etwa 37 Grad Celsius. Wenn die äußere Umgebung droht, die Kerntemperatur zu erhöhen oder zu senken, ergreift der Körper automatisch Maßnahmen, um sie durch Thermoregulation wieder auf den Normalwert zu bringen.

Die drei Mechanismen der Thermoregulation

Sensoren (Thermorezeptoren)

Thermorezeptoren sind spezialisierte Nerventeile, die Informationen über die Temperatur sammeln. Manche reagieren empfindlich auf Kälte, andere auf Hitze. Viele befinden sich in der Haut, andere befinden sich jedoch tiefer im Körper, beispielsweise im Gehirn, im Rückenmark oder im Bauchraum. Diese Thermorezeptoren senden Informationen an den Hypothalamus.

Kontrollzentrum (Hypothalamus)

Ihr Hypothalamus ist der Bereich Ihres Gehirns, der mehrere wichtige Körperfunktionen reguliert, darunter bestimmte Hormonspiegel, Blutdruck und Temperatur. Es integriert auch die sensorischen Informationen, die von Ihren Thermorezeptoren eingehen.

Sind die eingehenden Signale zu hoch oder zu niedrig, sendet der Hypothalamus Signale, um dies zu beheben. Dies geschieht hauptsächlich über das autonome Nervensystem, das Nervensystem, das unwillkürliche Körperfunktionen steuert. 

Temperaturregler (Effektoren)

Effektoren sind die Körperteile, die auf Signale des Hypothalamus reagieren, um die Kerntemperatur zu senken oder zu erhöhen. Effektoren funktionieren auf folgende Weise:

• Skelettmuskelnkann Signale empfangen, um als Reaktion auf Kälte zu zittern und Wärme zu erzeugen, undwinzige Muskeln in der Hautkann sich zusammenziehen, eine „Gänsehaut“ bilden und Hitze einschließen.
• Blutgefäße der Haut dehnt sich aus, wenn die Temperatur zu hoch ist, um Wärme abzugeben (z. B. beim Training), und verengt sich, wenn die Temperatur zu niedrig ist.
• SchweißdrüsenBeginnen Sie mit der Schweißabgabe, wenn die Temperatur zu hoch ist, um die Verdunstung und den Wärmeverlust zu erleichtern.
• Schilddrüsen- und Nebennierenhormonekann die Körpertemperatur erhöhen, sodass sich die Signale an die Drüse je nach Temperaturbedarf ändern können.

Darüber hinaus empfängt der Teil des Gehirns, der stärker für das Bewusstsein verantwortlich ist, auch Signale, die Sie warnen, zum Beispiel, einen Pullover anzuziehen, wenn Ihnen kalt ist, oder ein Glas Eiswasser zu trinken, wenn Ihnen heiß ist. 

Was ist eine durchschnittliche innere Körpertemperatur?

Die durchschnittliche Körperkerntemperatur liegt bei etwa 98,6 Grad. Dies kann jedoch von Person zu Person und sogar innerhalb derselben Person aufgrund verschiedener Faktoren wie der Tageszeit ein wenig variieren. Zwischen 97,7 und 99,5 Grad liegt die typische Grundtemperatur einiger Menschen zwischen 97,7 und 99,5 Grad.

Ihre Körperkerntemperatur ist die Temperatur in Ihrem Kopf, Ihrer Brust und Ihrem Bauch. Insbesondere kann diese Temperatur erheblich von der anderer Körperteile abweichen. Beispielsweise kann die Temperatur Ihrer Hände um mehrere Grad kühler sein.

Störungen der Thermoregulation

Hyperthermie

Hyperthermie (erhöhte Körpertemperatur als Reaktion auf äußere Faktoren) tritt auf, wenn der Körper sich nicht an die äußere Umgebung anpassen kann. Es unterscheidet sich von Fieber, das als Reaktion auf ein inneres Problem, beispielsweise eine Infektion, auftritt. 

In manchen Fällen ist Hyperthermie keine große Sache. Beispielsweise kann bei einigen gesunden Sportlern bei intensiver körperlicher Betätigung eine leichte Hyperthermie ohne gesundheitliche Probleme auftreten. Höhere Temperaturen können jedoch zu Problemen wie Muskelkrämpfen und Ohnmacht führen. Sie können auch das Risiko einer Dehydrierung und von Problemen wie Elektrolytstörungen und Nierenschäden erhöhen.

Temperaturen von 104 Grad und mehr können Symptome eines Hitzschlags wie Verwirrtheit und Krampfanfälle verursachen.Bei einer Körpertemperatur über 107 oder 108 Grad schädigt die hohe Temperatur die Zellen und führt zu Blutgerinnungsproblemen, Organversagen und schließlich zum Tod.

Unterkühlung

Bei Unterkühlung kann der Körper aufgrund einer besonders kalten Umgebung, innerer Veränderungen (z. B. erheblicher Blutverlust) oder beidem nicht mit den niedrigeren Umgebungstemperaturen mithalten. 

Unterkühlung wird manchmal als eine Kerntemperatur von weniger als 95 Grad definiert. Sobald die Temperatur unter etwa 30 °C liegt, wird die Person bewusstlos und ihre Atmung und Herzfrequenz verlangsamen sich. Das Herz stoppt bei etwa 75 Grad und der Tod tritt ein.

In einer sehr kalten Umgebung transportiert Ihr Körper mehr warmes Blut durch Ihren Kern und schränkt den Blutfluss zu Ihren Extremitäten ein. Dies trägt dazu bei, Ihre Kerntemperatur hochzuhalten, um Sie am Leben zu halten, birgt aber auch das Risiko von Erfrierungen – einer erheblichen Gewebeschädigung durch Kälte, die möglicherweise eine Amputation erforderlich macht.

Was kann Probleme mit der Thermoregulation verursachen?

Extremes Wetter

Die Einwirkung sehr heißer Temperaturen kann zu Hyperthermie führen, insbesondere wenn sie über einen längeren Zeitraum anhält. Ebenso kann eine anhaltende Einwirkung von sehr kaltem Wetter zu Unterkühlung führen, insbesondere wenn Sie nicht über die richtige Kleidung und Ausrüstung verfügen, die Sie schützt. 

Bei manchen Menschen kommt es zu einer Hyperthermie durch Hitzeeinwirkung, selbst wenn sie sitzend sind, beispielsweise bei älteren Menschen, die während einer Hitzewelle ohne Klimaanlage leben. Das Risiko einer Hyperthermie steigt jedoch mit körperlicher Betätigung und mangelndem Zugang zu Flüssigkeiten. Sportliche Betätigung erhöht die Innentemperatur, daher erhöht sich bei sehr heißem Wetter die Gefahr von Hyperthermie-bedingten Gesundheitsproblemen wie einem Hitzschlag. 

Infektion

Schwere Infektionen können zu Fieber führen. Verschiedene Substanzen in Krankheitserregern und Immunkomponenten, die der Körper als Reaktion auf sie produziert, können Fieber auslösen. Einige dieser Substanzen beeinflussen die Funktionsweise des Hypothalamus und der damit verbundenen Strukturen und erhöhen den Temperatursollwert.

Solche Fieber haben manchmal eine schützende Wirkung. Beispielsweise können sie die Replikation des Eindringlings erschweren oder die Wirksamkeit anderer Teile des Immunsystems erhöhen. Personen, die wegen schwerer Infektionen mit leichtem bis mittelschwerem Fieber ins Krankenhaus eingeliefert werden, schneiden möglicherweise tendenziell besser ab als Personen ohne Fieber.

Bei Kleinkindern kann hohes Fieber zu Fieberkrämpfen führen. Diese sind alarmierend, verursachen jedoch selten langfristige Probleme. Fieber selbst ist nur selten erheblich schädlich, obwohl Temperaturen von 104 Grad und mehr zu Hitzschlagsymptomen führen können. Menschen, die mit sehr hohem Fieber ins Krankenhaus eingeliefert werden, erkranken tendenziell auch nicht so gut wie Menschen mit leichtem oder mittelschwerem Fieber.

Alter und andere demografische Faktoren

Säuglinge haben aus mehreren Gründen das höchste Risiko für umweltbedingte Unterkühlung und Hyperthermie:

• Ihr höheres Verhältnis von Haut zu Gewicht bedeutet, dass sie im Vergleich zu Erwachsenen im Verhältnis zu ihrem geringen Gewicht mehr Haut haben
• Die Thermoregulationsmechanismen in ihrem Körper sind noch nicht vollständig entwickelt und funktionieren nicht so effektiv wie bei Erwachsenen
• Sie können ihre Umgebung nicht als Reaktion auf Temperaturänderungen ändern, beispielsweise indem sie Kleidungsschichten ausziehen, wenn es ihnen zu warm ist.

Obwohl sie nicht so gefährdet sind wie Kleinkinder, sind Kinder im Vorschul- und Grundschulalter einem höheren Risiko ausgesetzt als Jugendliche und ältere Erwachsene. Kinder haben außerdem häufiger hohes Fieber als Erwachsene. Bei älteren Erwachsenen kann es sein, dass selbst bei schweren Infektionen kein Fieber auftritt. 

Im Allgemeinen haben sehr alte Menschen im Vergleich zu jüngeren Erwachsenen auch ein höheres Risiko sowohl für umweltbedingte Unterkühlung als auch für Hyperthermie, was teilweise auf Veränderungen verschiedener thermoregulatorischer Mechanismen, der Körperzusammensetzung, der Medikamente und ihrer zugrunde liegenden Gesundheitszustände zurückzuführen ist. 

Auch der Menstruationszyklus kann die Grundtemperatur beeinflussen. Beispielsweise ist Ihre Temperatur in der Zeit nach dem Eisprung tendenziell höher. Eine Schwangerschaft kann die Thermoregulierung schwieriger machen. Und in den Wechseljahren kann es zu kurzen Zeiträumen kommen, in denen Ihre Innentemperatur ansteigt (Hitzewallungen). 

Einige der am stärksten benachteiligten Menschen leiden auch häufiger unter Problemen durch Unterkühlung oder Hyperthermie. Beispielsweise sind Menschen mit Substanzstörungen, Obdachlose und Menschen mit psychischen Erkrankungen aufgrund von Faktoren wie Unterernährung, eingeschränkter Fähigkeit, Temperaturveränderungen wahrzunehmen, und ihrer Lebenssituation einem erhöhten Risiko ausgesetzt.

Medikamente

Einige Medikamente können das Risiko einer Unterkühlung oder Hyperthermie bei extremen Wetterbedingungen erhöhen, insbesondere bei älteren und gebrechlicheren Personen. Dies kann beispielsweise passieren, wenn ein Medikament Sie weniger schwitzen lässt, das Durstgefühl verringert, die Erweiterung oder Verengung der Blutgefäße verringert oder die Flüssigkeitsmenge in Ihrem Körper verringert.

Beispiele sind:

• Alkohol
• Antibiotika wie Bactrim (Sulfamethoxazol-Trimethoprim)
• Medikamente gegen Krampfanfälle wie Tegretol (Carbamazepin)
• Diuretika wie Microzid (Hydrochlorothiazid)
• Medikamente gegen Blutdruck wie Lopressor (Metoprolol), Norvasc (Amlodipin) oder Vasotec (Enalapril)
• Medikamente gegen Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS) wie Ritalin (Methylphenidat)
• Psychopharmaka wie Lithium oder Prozac (Fluoxetin)

Darüber hinaus können bestimmte Medikamente selbst unter normalen Umweltbedingungen seltene, aber potenziell schwerwiegende Syndrome verursachen, die zu Hyperthermie führen. 

Beispielsweise kann bei einer malignen Hyperthermie die Körpertemperatur als abnormale Reaktion auf einige Medikamente, die während der Anästhesie eingesetzt werden, auf gefährlich hohe Werte ansteigen.Beim malignen neuroleptischen Syndrom (einer seltenen neurologischen Erkrankung) können als Reaktion auf bestimmte Antipsychotika sehr hohes Fieber und Symptome wie Muskelsteifheit auftreten. 

Sonstige Bedingungen

Verschiedene andere Bedingungen können ebenfalls zu zu hohen oder niedrigen Innentemperaturen führen, darunter:

• Komplikationen durch DiabetesB. diabetische Ketoazidose (ein Überschuss an Ketonen im Blut) oder schwere Hypoglykämie (hoher Blutzucker) durch ein Medikament wie Insulin, können zu Hyper- oder Unterkühlung führen.
• Erkrankungen der Nebenniere oder HypophyseB. die Addison-Krankheit, können zu einem Temperaturabfall führen, der durch niedrige Nebennierenhormone verursacht wird.
• Störungen des ZentralnervensystemsErkrankungen, die sich auf den Hypothalamus auswirken, wie Schlaganfall, Schädel-Hirn-Trauma oder Multiple Sklerose, können zu Hypo- oder Hyperthermie führen.
• Entzündliche oder AutoimmunerkrankungenB. das familiäre Mittelmeerfieber-Syndrom (FMF-Syndrom), können die Thermoregulation beeinträchtigen.
• Erheblicher Blutverlust, Verbrennungen oder Traumakann auch bei nicht extremen Temperaturen zu Unterkühlung führen.
• Schilddrüsenerkrankungenkann zu erhöhter Temperatur führen, wenn die Schilddrüsenhormone zu hoch sind, und zu niedrigeren Temperaturen, wenn die Werte zu niedrig sind.

Darüber hinaus erschweren viele chronische Erkrankungen, die sich nicht direkt auf Ihre Innentemperatur auswirken, die ordnungsgemäße Thermoregulierung als Reaktion auf Umweltveränderungen, wie z. B. Herzinsuffizienz, periphere Gefäßerkrankungen oder Anorexia nervosa.