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Dr. Frank-Chris Schoebel
Dr. Frank-Chris Schoebel
Dr. Frank-Chris Schoebel arbeitet seid 25 Jahren als Kardiologe in Düsseldorf und war über 16 Jahre Mitarbeiter in der Klinik für Kardiologie, Pneumologie und Angiologie am Universitätsklinikum Düsseldorf, davon 6 Jahre als Oberarzt.Zum Profil.

Wie reguliert der Mensch die Körpertemperatur?

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Die Regulation Ihrer Köpertemperatur hat eine große Bedeutung für Ihre Gesundheit, denn ohne stabile Körpertemperatur im biologisch optimalen Bereich kommt es zu Temperaturstress und Erkrankungen, wie zum Beispiel Bluthochdruck können die Folge sein. Hier erfahren Sie mehr zur Regulation Ihrer Körpertemperatur.

 

Wie reguliert der Mensch die Körpertemperatur?

Für eine gute körperliche und geistige Leistungsfähigkeit benötigt Ihr Körper eine stabile Körpertemperatur. Das liegt daran, dass biochemische Stoffwechselprozesse nur im richtigen Temperaturbereich optimal funktionieren. Die mittlere Körpertemperatur liegt bei den meisten Menschen bei 36,5 0C und schwankt im Sollwerbereich um ca. 0,3 0C nach oben und nach unten.

Liegt Ihre Körpertemperatur außerhalb Ihres individuellen Sollwertbereiches, dann muss Ihr Körper gegensteuern, um wieder in diese Temperaturzone zu gelangen. Die schnellste und für den Körper am feinsten regulierbare Stellgröße ist dabei die Durchblutung der Körperoberfläche. Wenn die Köpertemperatur nicht in den adäquaten Sollwertbereich zurückgeführt werden kann, dann tritt thermischer Stress auf, welcher auch Einfluss auf Ihr Herz-Kreislaufsystem hat.

regelkreis koerpertemperatur abbildung

Regelkreis Körpertemperatur

Ihre Körpertemperatur wird über einen Regelkreis mit unterschiedlichen Regelelementen in engen Grenzen gesteuert.

  • Regelgröße (Sollwert mit Sollwertbereich)
  • Führungsgröße
  • Messfühler
  • Ist-Wert
  • Störgrößen
  • Regler
  • Stellgröße
  • Stellglieder

Sollwert der Körpertemperatur – Schwankung nur ein einem engen Sollwertbereich

Ausgangspunkt für die Thermoregulation und damit eine optimale Körpertemperatur ist der von Ihrem Körper benötigte Soll-Wert. Das biologische Regelkreissystem mit all ihren Regelkreiselementen hat zum Ziel den Sollwert in einem sehr engen Schwankungsbereich, dem Sollwertbereich von circa +/- 0,3 0C stabil zu halten. Liegt der Wert außerhalb dieses Sollwertbereichs, dann fühlen Sie sich in der Regel nicht nur unwohl, sondern die körperliche und geistige Leistungsfähigkeit funktionieren neben anderen biologischen Funktionen eingeschränkt.

Der Soll-Wert für die Körpertemperatur ist als Regelgröße ein stabiler Wert, wird aber durch Führungsgrößen beeinflusst. Führungsgrößen passen den Sollwert dem jeweiligen Bedarf an Körpertemperatur an. Diese Anpassungen können tageszeitlich, monatlich und saisonal schwanken oder eine Reaktion auf außergewöhnliche Einflüsse sein.

zirkardianer rthythmus koerpertemperatur

Sollwert der Körpertemperatur – Anpassung durch längerfristigen Bedarf

Natürliche tageszeitliche Schwankungen werden durch Ihre sogenannte Innere Uhr gesteuert, so dass der Soll-Wert am frühen Abend am höchsten und in der Nacht zwischen 2:00h und 4:00h am niedrigsten ist, um dann im Sinne eines „Vorglühens“ vor dem Aufwachen wieder anzusteigen.

Monatliche Schwankungen kennen Frauen vom weiblichen Zyklus mit einem Anstieg der Körpertemperatur um circa 0,5 0C nach dem Eisprung in der 2. Zyklushälfte. Der Temperaturanstieg zielt hier, so wie beim außergewöhnlichen Einfluss einer Schwangerschaft darauf ab, dass das Kind, welches seine eigene Körpertemperatur noch nicht regulieren kann, in der flüssigkeitsgefüllten Fruchtblase, die zwar Wärme leitet, aber nicht selbst bildet, ebenfalls eine ausreichende Körpertemperatur hat.

Einen weiteren außergewöhnlichen Einfluss auf den Soll-Wert der Körpertemperatur kennen wir von der Infektabwehr, dann wenn Ihr Körper versucht mittels Temperaturerhöhung versucht Bakterien und Viren abzutöten.

Messfühler für Körpertemperatur – Wahrnehmung von Außentemperatur und Innentemperatur

Im Regelkreissystem wird der aktuelle Ist-Wert der Körpertemperatur über periphere Messfühler in der Haut und im Körperkern wahrgenommen. Der Ist-Wert wird sowohl durch innere „Störgrößen“, so zum Beispiel von der Stoffwechselaktivität, als auch durch äußere „Störgrößen, das heißt klimatische Schwankungen der Umgebungstemperatur beeinflusst. Die Informationen zum Ist-Wert werden an den zentralen Regler in der Hirnregion des Hypothalamus weitergeleitet.

Regelung für Körpertemperatur im Gehirn

Im Regler, dem Hypothalamus werden Ist-Wert und der Soll-Wert der Körpertemperatur miteinander abgeglichen. Besteht eine Differenz, dann werden die Stellgrößen der Stellglieder für die Wärmebildung, zum Beispiel Muskelaktivität oder Stoffwechselaktivität von braunem Fettgewebe und Wärmeabgabe, zum Beispiel die Durchblutung und Schwitzen entsprechend angepasst, so dass wieder der Soll-Wert erreicht wird mit dem Ziel: Ist-Wert = Soll-Wert.

Regelkreis Körpertemperatur – Störgrößen müssen ausgeglichen werden

Die Homöostase der Körpertemperatur, und damit der thermoregulatorische Regelkreis wird wesentlich durch die “Störgrößen” der Wärmebildung und der Wärmeabgabe bestimmt.

stoffwechsel aktivität Körpertemperatur

Wärmebildung – Stoffwechsel wichtig für normale Körpertemperatur

Die Wärmebildung des Menschen setzt sich im Wesentlichen aus den folgenden Faktoren zusammen.

  • basale Stoffwechselrate
  • körperliche Aktivität
  • thermischer Effekt von Ernährung
  • körperliche Entzündungsaktivität

Basale Stoffwechselrate zur Wärmebildung im menschlichen Körper

Die basale Stoffwechselrate dient der Aufrechterhaltung der Körperfunktionen in körperlicher Ruhe, z.B. auch im Schlaf. Bei Menschen mit überwiegend sitzender Tätigkeit, so also wie bei den meisten Menschen in den Industrieländern macht sie 60% des Energieverbrauchs aus. Damit hat die basale Stoffwechselrate folglich den wesentlichen Einfluss auf die Körpertemperatur.

Ein wesentlicher Faktor für die Basale Stoffwechselrate wiederum ist der Anteil an Muskelmasse, je mehr Muskelmasse desto mehr basaler Stoffwechsel und desto mehr Wärmebildung.

körperliche aktivität

Wärmebildung durch körperliche Aktivität

Wir unterscheiden hier bei Menschen mit überwiegend sitzender Tätigkeit die sportliche körperliche Aktivität von der nicht-sportlichen Aktivität. Die nicht nicht-sportliche Aktivität, die wir auch Alltagsaktivität nennen können, kann dabei mit 300-2.300 kcal von Mensch-zu-Mensch erheblich variieren.

Thermischer Effekt von Nahrung auf die Wärmebildung

Die Nahrungsaufnahme einschließlich von deren Verarbeitung in Ihrem Körper ist ein energieverbrauchender Prozess, der ebenfalls zur Körpertemperatur beiträgt. So macht es z.B. einen Unterschied, ob Sie scharfe Stoffwechsel-aktivierende Speisen essen oder kühlende Speisen, wie z.B. Salate oder Buttermilch zu sich nehmen. Bei kalten Nahrungsmitteln ist die Stoffwechselarbeit und damit der Energieverbrauch zur Aufbereitung der Nahrung im Körper höher als bei kalten Speisen.

Bedeutung von Entzündungsaktivität für die Körpertemperatur

Entzündungen im Körper erhöhen Ihre Temperatur. Das können offensichtliche Entzündungen, wie z.B. eine Erkältung, aber auch unterschwellige entzündliche Prozesse sein. Ein wichtiger Faktor bei der unbemerkten entzündlichen Aktivität ist das Körperfett, welches hier ein eigenständiger Risikofaktor ist.

Wie gibt der menschliche Körper Wärme an die Umgebung ab?

Die Wärmeabgabe Ihres Körpers erfolgt wesentlich über 3 Mechanismen.

  • Abstrahlung
  • Wärmeleitung und Konvektion
  • Verdunstung

Dabei variieren diese Mechanismen in ihren prozentualen Anteilen in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur.

Abstrahlung als Mechanismus der Wärmeabgabe

Die physikalische Abstrahlung von Wärme beträgt bei normaler Umgebungstemperatur ca. 60% der gesamten Wärmeabgabe und macht folglich den größten Anteil aus. Die Abstrahlung ist passiv, das heißt sie benötigt kein Vehikel, wie zum Beispiel Durchblutung oder Feuchtigkeit (Schwitzen). Die Wärmeabstrahlung ist aber sehr wohl von 2 andere wichtigen Faktoren abhängig, der Umgebungstemperatur und dem individuellen Verhältnis von Körpermasse zu Körperoberfläche eines Menschen.

Mit zunehmender Umgebungstemperatur sinkt der prozentuale Anteil der Wärmeabstrahlung, so dass bei einer Angleichung zwischen Körpertemperatur und Umgebungstemperatur auf 36 0C die Wärmeabgabe durch Strahlung bis auf 0% sinken kann. Umkehrt steigt der prozentuale Anteil bei absinkender Außentemperatur.

Je höher das Verhältnis von Körpermasse zu Körperoberfläche ist desto geringer ist der prozentuale Anteil der physikalischen Abstrahlung in Relation zu den anderen Mechanismen. Das Verhältnis von Körpermasse zu Körperoberfläche wird beim Menschen annähernd durch den Body-Mass-Index (kg pro (Körperlänge in Meter x 2) abgebildet. Folglich ist bei einem Menschen mit hohem Body-Mass-Index in der Regel die Durchblutung erhöht und er schwitzt leichter. Umgekehrt verhält es sich bei Menschen mit einem niedrigen Body-Mass-Index, hier nimmt der Anteil der Wärmeabstrahlung zu.

Wärmeleitung und Konvektion als Mechanismus der Wärmeabgabe

Wärmeleitung macht ca. 25% der Wärmeabgabe aus und kann in Bezug auf biologische Organismen und damit auch für den Menschen mit Durchblutung gleichgesetzt werden.

Wenn die Notwendigkeit der Wärmeabgabe erhöht ist, dann steigert Ihr Körper die Durchblutung an Armen und Beinen, so dass mehr Blut zu Körperoberfläche transportiert wird und so mehr Wärme abgegeben werden kann (Wärmeabgabe = Wärmedissipitation). Umgekehrt ist es, wenn zum Beispiel die Außentemperatur niedrig ist und Ihr Körper versucht Wärme im Körper zu halten, das heißt die Abgabe zu verringern, dann sinkt die Durchblutung (Wärmebewahrung = Wärmekonservierung).

Im Gegensatz zur Abstrahlung und zum Schwitzen erlaubt die Regulierung des Wärmehaushaltes über die Steuerung der Durchblutung eine wesentlich bessere Feinabstimmung. Das gilt vor allen Dingen bei Schwankungen im Bereich moderater Außentemperaturen um 24 0C. Für das Gleichgewicht von Wärmebildung und Wärmeabgabe ist die Regulierung der Durchblutung ist folglich eine besonders wichtige Steuerungsgröße.

Wärmeabgabe durch Verdunstung und Schwitzen

Die Verdunstung von Körperflüssigkeit macht im Bereich der menschlichen Wohlfühltemperatur ca. 15% der Wärmeabgabe aus und kann bei steigenden Temperaturen bis zu 100% betragen. Die Wärmeabgabe erfolgt hier über die Atemluft, aber vor allen Dingen durch das Schwitzen.

Das Schwitzen wird von Menschen als der Hauptmechanismus der Wärmeregulierung wahrgenommen, was nicht richtig ist, weil bereits viel früher eine Regulierung über die Durchblutung stattfindet. In diesem Sinne ist Schwitzen bei der Wärmeregulierung ein Reservemechanismus.

thermischer stress koerpertemperatur abbildung

Thermischer Stress – Bedeutung von Kälteempfindlichkeit und Wärmeempfindlichkeit für Bluthochdruck

Die Thermoregulation dient dazu das Gleichgewicht der Wärmebildung und der Wärmeabgabe aufrecht zu erhalten, so dass der Sollwert in einem engen Sollwertbereich von +/- 0,3 0C konstant gehalten wird. Liegen Ihre Körpertemperaturen außerhalb des Sollbereichs und damit der subjektiven Wohlfühlzone, dann tritt thermischer Stress auf. Diese kann sich als Kältestress oder als Hitzestress manifestieren.

Thermischer Stress hat auch eine Bedeutung für unterschiedliche Formen des Bluthochdrucks. Typischerweise hat Kältestress einen sogenannten Wärmekonservierungskreislauf, häufig mit begleitendem Bluthochdruck zur Folge. Hitzestress ist wiederum ist dadurch gekennzeichnet, dass der Körper versucht Wärme im Sinne eines Wärmedissipitationskreislaufs durch eine gesteigerte Durchblutung abzugeben, was ebenfalls mit einem erhöhten und häufig einem stark schwankenden Blutdruck verbunden sein kann.

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