Wärmeregulation

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 28. Februar 2024

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Die Wärmeregulation bezeichnet alle Regulationsprozesse zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur. Warmblütler halten, unabhängig von den Außentemperaturen, eine Konstant-Temperatur. Das Zentrum der Wärmeregulation ist der Hypothalamus.

Was ist die Wärmeregulation?

Die Wärmeregulation bezeichnet alle Regulationsprozesse zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur.

Warmblüter müssen ihre Körpertemperatur aufrechterhalten, denn die verschiedenen Systeme und Körperprozesse in ihrem Organismus sind auf eine bestimmte Idealtemperatur ausgerichtet. Der Mensch hat relativ unabhängig von den Außentemperaturen eine Körpertemperatur von 37 Grad Celsius. Bei diesen Temperaturen besteht für seine Körperprozesse ein ideales Temperaturmilieu.

Wie alle anderen Warmblütler sind auch Menschen auf regulative Prozesse zur Aufrechterhaltung von konstanten Körpertemperaturen angewiesen. Diese Prozesse werden als Wärmeregulation oder Thermoregulation zusammengefasst. In Abhängigkeit von den Außertemperaturen initiiert der Organismus im Rahmen der Wärmeregulation unterschiedliche Prozesse, so zum Beispiel Kältezittern, Schwitzen, Stoffwechselanpassungen oder Fettverbrennung.

Die Wärmeregulation entzieht sich der willentlichen Steuerung und verläuft gänzlich automatisiert. Ein physiologischer Regelkreis steht zu diesem Zweck zur Verfügung. Seine erste Instanz stellen die Thermorezeptoren dar. Die detektierten Temperaturinformationen werden von den Rezeptoren an den Thalamus im zentralen Nervensystem übermittelt. Der mit ihm verbundene Hypothalamus ist das eigentliche Zentrum der Wärmeregulation. Von diesem Teil des zentralen Nervensystems aus werden Befehle in den Körper ausgesandt, die regulatorisch auf die Körpertemperatur wirken.

Funktion & Aufgabe

Der Körper des Menschen produziert in der Thermogenese von Muskulatur und Stoffwechsel ständig Wärme. Gegenüber der Umwelt ist er durch subkutanes Fettgewebe relativ gut isoliert. Darüber hinaus besitzt er die Fähigkeit zur Senkung seiner Temperatur, die sich als zwingende Erfordernis aus der ständig stattfindenden Thermogenese ergibt.

Die Thermorezeptoren binden permanent und unwillkürlich an Temperaturreize. Die Sinneszellen des Tastsinns sitzen nicht nur auf der oberflächlichen Haut, sondern auch in den Geweben und vor allem den Schleimhäuten. Sie projizieren die gemessenen Temperaturen über den Thalamus an den Hypothalamus, wo sie ausgewertet und bei Bedarf mit regulatorischen Prozessen beantwortet werden.

Bei niedrigen Außentemperaturen erhöht der Hypothalamus den Tonus des Sympathikus, was verschiedenste Prozesse mit dem Effekt der Wärmeeinsparung und Wärmeproduktion zur Folge hat. So wird beispielsweise ein Temperaturgefälle eingeleitet. Vom Körperkern und den Organen des Kopfes, des Brustraums und der Bauchhöhle aus fällt die Temperatur in den peripheren Geweben gegenüber der Umgebung ab, so vor allem in der Muskulatur der Peripherie.

Innerhalb der äußeren Körperschicht vermindert sich die Durchblutung. So wird die Wärmezufuhr mit Blut aus stoffwechselaktivem Gewebe reduziert. Auf diese Art und Weise isoliert die Peripherie sozusagen den Kern des Körpers. Die peripheren Blutgefäße werden weniger durchblutet, um Wärmeverluste über das Blut zu minimieren.

Die Hautporen ziehen sich zum selben Zweck zusammen. Sie leiten zudem die Gänsehaut ein. Die aufgerichteten Haare erzeugen eine kleine isolierende Luftschicht, durch die die abstrahlende Körperwärme langsamer entweicht. Bei extremer Kälte wird außerdem Muskelzittern eingeleitet. Muskelarbeit lässt Wärme entstehen. Aus diesem Grund werden die Muskeln unwillkürlich zu Kontraktionen angeregt. Effizient ist das Kältezittern allerdings nur in Maßen. Daher setzt es meist erst bei akutem Unterkühlungsrisiko ein.

Deutlich mehr Effizienz zeigt die bei Kälte eingeleitete Verbrennung von braunem Fettgewebe. Daher dienen Wärmblütlern vor allem Verbrennungsprozesse als regulatorische Maßnahmen bei Kälte.

Die Außentemperaturen zeigen außerdem Auswirkungen auf die Stoffwechselaktivität, die vom Hypothalamus vor allem hormonell beeinflusst wird. Der Stoffwechsel wird bei kalten Temperaturen automatisch erhöht, da erhöhte Stoffwechselraten Wärme produzieren. Bei Hitze reduziert der Hypothalamus den Tonus des Sympathikus. Der Stoffwechsel wird daraufhin herunterreguliert, um keine zusätzliche Wärme zu produzieren. Die Gefäße erweitern sich, um Wärmverluste über das Blut zu stimulieren.

Die für den Menschen wichtigste Wärmeregulation bei heißen Außentemperaturen ist allerdings die Schweißverdunstung. Die Schweißdrüsen werden bei Hitze automatisch zu vermehrter Flüssigkeitsabsonderung stimuliert und die Verdunstung von Schweiß zeigt einen kühlenden Effekt auf den Körper.

Krankheiten & Beschwerden

Erkrankungen der Schweißdrüsen oder Stoffwechselerkrankungen können ebenso an Fehlregulationen Schuld tragen. Dasselbe gilt für Erkrankungen von Hormondrüsen, wie dem hypophysären Vorderlappen.

Bei Phänomenen wie dem Hitzeschlag versagt die Temperaturregulation grundsätzlich. Die Balance der Wärmregulation wird dabei durch Hitzeschäden der Zellen und Organellen aus dem Gleichgewicht geworfen. Hitzeschlägen geht häufig eine gesteigerte Wärmeproduktion voraus, zB durch Extremsport bei heißen Temperaturen. Beim Hitzeschlag mit Körperkerntemperaturen von 40 Grad Celsius wird das Enzymsystem beschädigt. Die Thermoregulationsmechanismen versagen bei diesem Phänomen in der Regel komplett. Das hat oft einen unkontrollierten Temperaturanstieg zur Folge, der in der Endkonsequenz sogar Nekrosen oder Multiorganversagen verursachen kann.

Generell ist abnormes Temperaturempfinden nicht unmittelbar mit Störungen der Wärmeregulation gleichzusetzen. Temperaturempfindung ist individuell und hängt von vielen Faktoren ab, die nicht zwingend mit Krankheitswert assoziiert sind.

Quellen

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