Prinzipien der Thermoregulation

Die Primäraufgabe der Temperaturregelung ist es, trotz der Schwankungen von Wärmeaufnahme, Wärmebildung und Wärmeabgabe die Körperkerntemperatur annähernd konstant zu halten. Die Thermoregulation ist ein kompliziertes Wärme-Regelungssystem, das vereinfacht als Regelkreis abgebildet werden kann (vgl.Abb. 1).

Im schematischen Regelkreis derThermoregulation des Menschen stellt die Körperkerntemperatur die Regelgröße dar, der Hypothalamus den Regler, die warmen und kalten Thermorezeptoren die Messfühler bzw. Sensoren und alle Mechanismen zur Wärmeproduktion bzw. -abgabe die Stellgrößen. Als externe Einfluss­ faktoren der Körperkerntemperatur treten u.a. die Umgebungstemperatur, die Luftfeuchtigkeit, Wind und Strahlung auf, aber auch die Tageszeit, als interne Einflussfaktoren z.B. die körperliche Arbeit bzw. sportliche Betätigung. Jede Abweichung vom Sollwert der Körperkerntemperatur (36,5 bis 37° C) veranlasst den Hypothalamus zu entsprechenden thermoregulatorischen Maßnahmen.

Das Temperaturfeld des Menschen

Die im Körper produzierte Wärme gelangt mittels Konduktion (Wärmeleitung im Gewebe) und Konvektion (Wärmetransport durch das Blut) an die Körperoberfläche. Die Konvektion über den Blutstrom stellt dabei den bedeutend-« sten Wärme-Abtransport aus der Muskulatur dar (Nadel, 1993, S. 174). Es besteht somit generell ein Temperaturgefälle zwischen dem Körperkern (annähernd konstant warmer Temperaturkern im Inneren von Rumpf und Schädel) und der Körperschale (Gewebeschichten unter der Haut und die Haut selbst). Die Körperschale dient der Isolation des Körperkerns. Die Körpertemperatur nimmt sowohl von innen nach außen (radial) als auch entlang der Extremitäten (axial) ab. Im Körperkern wird die Wärme produziert und über den primären Wärmetransmitter Blut aufgrund des Temperaturgefälles zur Körperoberfläche transportiert (vgl.Abb. 2).

Kalte und warme Umgebungstemperaturen

In kalter Umgebung wird aus Schutz vor Unter­kühlung die Hautdurchblutung zur Reduzierung des Wärmeverlustes abgesenkt, ausgelöst durch die Vasokonstriktion. Dabei kühlen nicht nur die Körperoberfläche, sondern auch tiefere Schichten aus, sodass der Körperkern „schrumpft" und die Schale „wächst". Umgekehrt verhält es sich in warmer Umgebung: Aus Schutz vor einem extremen Anstieg der Körpertemperatur wird die Wärmeabgabe erhöht. Die Verminderung des Sympathikotonus aufgrund der reduzierten Freisetzung von Noradrenalin bewirkt eineVasodilatation, d.h. eine Weit-stellung der Gefäße. Haut und Extremitäten werden verstärkt durchblutet, wodurch die Wärmetransportrate von innen nach außen deutlich erhöht wird und in der Regel auch das Schwitzen auftritt - pro Liter verdunsteter Flüssigkeit werden dem Körper 2418 kJ (580 kcal) an Wärme entzogen (Silbernagl & Despo- poulos, 1991, S. 192). Die vermehrte Schweißsekretion kühlt die Hautoberfläche und schafft en erforderlichen Temperaturgradienten zur Wärmeabgabe. Der Körperkern wird größer und die Körperschale reduziert sich bis auf die Haut (vgl. Abb. 3). Die erhöhte Hautdurchblutung findet dabei zuungunsten der Durchblutung der Muskulatur statt.

Die beiden thermoregulatorischen Hauptmechanismen des Körpers sind bei extremer Kälte die Wärmeproduktion, bei extremer Wärme die Wärmeabgabe. Kommt es zu keinem Ausgleich der Wärmebilanz, spricht man von Hypothermie (Unterkühlung) oder Hyperthermie (Überwärmung). Im Gegensatz zur Körperkerntemperatur, die annähernd konstant bleibt, weist die Körperschalentemperatur eine höhere Temperaturvariabilität auf. Arbeits-und Belastungshyperthermie zeigen, dass eine über 37° Celsi­us erhöhte Temperatur keine generelle Krankheitsreaktion (wie z.B. Fieber) darstellt. Als Regeln gelten:

- Je höher die Belastungsintensität, desto höher ist die Körperkerntemperatur.

- Je höher die Belastungsintensität, desto niedriger ist die untere und obere Temperatur-Komfortschwelle

In klimatischen Verhältnissen, die die Behaglichkeitstemperaturen beeinflussen, d.h. bei extremer Kälte oder Wärme, reagiert der Körper ganz unterschiedlich auf körperliche Belastungen. Unter Hitzebedingungen entsteht bei hohen sportlichen Belastungen ein größerer (Wärme-)Diskomfort als bei niedrigen. Dagegen entsteht unter Kältebedingungen bei niedrigen Belastungen ein größerer (Kälte -) Diskomfort für den Körper als bei hohen.

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