A5 Thermische Deregulierung

Thema

Thermische Dysregulation bezeichnet die Unfähigkeit eines Säugetiers, seine Körperkerntemperatur innerhalb des funktionellen Bereichs zu halten. Dieser Bereich variiert je nach Art, liegt aber im Allgemeinen zwischen etwas über 36 Grad Celsius und fast 42 Grad Celsius. Diese Unfähigkeit entsteht durch übermäßige Wärmeproduktion bei intensiver körperlicher Anstrengung, durch Einwirkung extremer Umgebungstemperaturen oder durch den Verlust der normalerweise schützenden Wärmeisolationsmechanismen. Der Wärmehaushalt des Körpers ist im Grunde ein ständiger Wärmeaustausch, der nie einen statischen Zustand erreicht: Die Körperkerntemperatur ändert sich immer dann, wenn die vom Körper produzierte Wärme nicht mehr der an die Umgebung abgegebenen Wärme entspricht.

Die vom Körper während körperlicher Anstrengung produzierte Wärme ist direkt proportional zum Sauerstoffverbrauch der arbeitenden Muskulatur: Je mehr Sauerstoff die Muskulatur zur Verrichtung mechanischer Arbeit verbraucht, desto mehr Wärme wird als Nebenprodukt freigesetzt, da nur ein Bruchteil der Gesamtenergie – typischerweise zwischen einem Fünftel und einem Viertel – tatsächlich in nutzbare mechanische Arbeit umgewandelt wird, während der Rest als Wärme im Körper selbst abgegeben wird.

Die vom Körper an die Umgebung abgegebene Wärme entweicht über vier verschiedene physikalische Wege. Durch Wärmeleitung gelangt Wärme direkt an Oberflächen, die mit dem Körper in Kontakt stehen. Die abgegebene Wärmemenge ist proportional zur Temperaturdifferenz zwischen Körper und Umgebung sowie zur Wärmeleitfähigkeit des dazwischenliegenden Gewebes. Durch Konvektion wird Wärme an die den Körper umgebende Luft oder das Wasser abgegeben. Die abgegebene Wärmemenge ist proportional zur Temperaturdifferenz zwischen Körper und Medium sowie zur Erneuerungsrate des Mediums in Hautnähe. Durch Wärmestrahlung gibt der Körper Wärme ab, deren Menge viel schneller ansteigt als seine eigene Temperatur. Daher führen bereits geringe Temperaturerhöhungen zu einer signifikanten Steigerung der abgestrahlten Wärme. Schließlich verliert der Körper durch Verdunstung Wärme, wenn der Schweiß auf der Haut vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht und dabei Wärme aufnimmt. Dieser Weg ist der dominierende Mechanismus der Wärmeabgabe bei trainingsbedingter Hyperthermie, wenn die anderen drei Wege nicht mehr ausreichen, um die gesamte produzierte Wärme abzuführen.

Der eingangs erwähnte Verlust der Wärmedämmung lässt sich durch das Verhalten des Fells erklären, das als Isolierschicht gegen Wärmeverlust und -aufnahme aus der Umgebung wirkt. Diese Schicht verhält sich wie ein poröses Material, dessen Wärmewiderstand von ihrer Dicke und dem Lufteinschluss zwischen den Haaren abhängt. Ein komprimiertes, nasses oder beschädigtes Fell bietet daher einen deutlich geringeren Wärmewiderstand als ein intaktes.

Wenn die Wärmeproduktion abnimmt und die Wärmedämmung des Fells gegenüber einer kalten Umgebung nicht mehr ausreicht, wird die Körperkerntemperatur nicht aufrechterhalten, sondern sinkt allmählich in Richtung der Umgebungstemperatur. Dieser Abfall verläuft exponentiell und verlangsamt sich, je näher die Körpertemperatur der Umgebungstemperatur kommt. Die Geschwindigkeit des Gesamtabfalls hängt von der Masse des Tieres und seiner verbleibenden Isolierung ab – ein größeres oder besser isoliertes Tier kühlt langsamer ab als ein kleineres oder schlecht isoliertes. Ab einem bestimmten Punkt haben sowohl ein Überschuss als auch ein Mangel an Körperkerntemperatur Folgen, die nicht mehr allmählich verlaufen. Steigt die Körperkerntemperatur durch körperliche Anstrengung aufgrund von Hyperthermie deutlich über 42 Grad Celsius, denaturieren die Enzymproteine ​​des Körpers, was zu Organversagen mit gleichzeitiger Beteiligung mehrerer Organe führt. Sinkt die Körperkerntemperatur hingegen aufgrund von Hypothermie deutlich unter 30 Grad Celsius, gerät das Herz aus dem Rhythmus und es entwickeln sich schwere Herzrhythmusstörungen. In beiden Fällen ist es dieselbe Körperkerntemperatur, mit der diese Beschreibung begann, die, wenn sie über einen längeren Zeitraum außerhalb ihres funktionellen Bereichs verbleibt, letztendlich die Funktion des gesamten Organismus beeinträchtigt.

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