Regulierung der Körpertemperatur

Einführung

Überblick

• Die reguläre innere Körpertemperatur des Menschen liegt bei circa 37 °C.
• Thermoregulierung:
  • Die Regulierung der Körpertemperatur ist unabhängig von der Außentemperatur.
  • Dreigliedriger Ablauf:
    • Afferente Wahrnehmung
    • Zentrale Steuerungsmechanismen
    • Efferente Antwort
• Der Hypothalamus Hypothalamus Hypothalamus ist das wichtigste thermoregulatorische Zentrum des Gehirns.

Physiologische Prozesse im Zusammenhang mit der Thermoregulation

• Fieber Fieber Fieber:
  • Kontrollierter Anstieg der Körpertemperatur, am häufigsten aufgrund einer Infektion
  • Ausgelöst durch Pyrogene (z. B. bakterielle oder nichtbakterielle Moleküle)
  • Pyrogene, die die Area preoptica (POA) des Hypothalamus Hypothalamus Hypothalamus erreichen, stimulieren die Cyclooxygenase-2 (COX-2).
  • Die COX-2-Expression in den Endothelzellen der POA des Hypothalamus Hypothalamus Hypothalamus führt zur Produktion von Prostaglandin E₂ (PGE₂).
  • PGE₂ wirkt über lokale EP3-Rezeptoren, welche die Aktivität der hypothalamischen POA-Neuronen hemmen. Da diese die Körpertemperatur normalerweise senken, entsteht durch die Hemmung der Neuronen Neuronen Nervensystem: Histologie Fieber Fieber Fieber.
• Schlaf:
  • Beim Einschlafen fällt die Körpertemperatur ab.
  • Während der REM-Schlaf-Phase wird die Thermoregulation signifikant gehemmt.
• Appetit und Regulierung der Nahrungsaufnahme: Die aus der Nahrung gewonnene Energie wird für die Temperaturhomöostase genutzt.
• Flüssigkeitshomöostase: Für eine effektive Schweißproduktion ist eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr erforderlich.

Afferenter thermoregulatorischer Weg

Periphere Temperaturerfassung

• Afferente Signale entstehen im peripheren Gewebe.
• Gewebstypen, die einen thermoregulatorischen Input liefern:
  • Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion
  • Rückenmark Rückenmark Rückenmark
  • Viszerale Organe
  • Gehirn:
    • Die Area preoptica des Hypothalamus Hypothalamus Hypothalamus ist die wärmeempfindlichste Stelle des Körpers.
    • Sie erhält Signale aus der Peripherie und fungiert außerdem als Autosensor.
• Es gibt zwei Klassen von temperaturempfindlichen, sensorisch afferenten Neuronen Neuronen Nervensystem: Histologie:
  • Durch Wärme aktivierte Neuronen Neuronen Nervensystem: Histologie (ca. 34 bis 42 °C)
  • Durch Kälte aktivierte Neuronen Neuronen Nervensystem: Histologie (ca. 14 bis 30 °C)
  • Sensorische Neuronen Neuronen Nervensystem: Histologie haben ihren Zellkörper:
    • Im Ganglion trigeminale (zur Innervation des Kopfes sowie des Gesichts)
    • In den Spinalganglien (zur Innervation des restlichen Körpers)
  • Axone teilen sich in zwei Äste:
    • Ein Ast innerviert die Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion (oder viszerale Organe).
    • Der andere Ast projiziert zum Hinterhorn des Rückenmarks oder zu den Trigeminuskerngebieten im Hirnstamm Hirnstamm Hirnstamm.

Zirkumventrikuläre Organe

• Hirnareale mit fehlender oder sehr eingeschränkter Blut-Hirn-Schranke Blut-Hirn-Schranke Nervensystem: Histologie
• Können Signale im Blut wahrnehmen und diese Informationen neuronal an andere Bereiche des Gehirns weitergeben
• Durchlässig für Prostaglandine
• Zwei zirkumventrikuläre Organe sind aufgrund ihrer Nähe zum Hypothalamus Hypothalamus Hypothalamus für die Thermoregulation besonders wichtig:
  • Subfornikales Organ (SFO)
  • Organum vasculosum laminae terminalis (OVLT)
• Andere zirkumventrikuläre Organe:
  • Eminentia mediana
  • Hypophysenhinterlappen
  • Glandula pinealis
  • Area postrema

Zentrale Steuerung und efferente Antwort

Zentrale Steuerung

• Die Area preoptica und der anteriore Hypothalamus Hypothalamus Hypothalamus sind wichtige Kontrollstellen für die Thermoregulation im Gehirn.
• Efferente Bahnen zu thermoregulatorischen Effektoren aktivieren negative Feedback-Reaktionen, wenn die Körperkerntemperatur von 37 °C abweicht.

Efferente Antwort

Vier physiologische Effektoren sind für die Thermoregulation bei Säugetieren besonders wichtig:

• Braunes Fettgewebe Fettgewebe Fettgewebe: Histologie:
  • Spezialisiertes Organ zur schnellen Wärmeerzeugung
  • Stark innerviert durch sympathische Nerven
  • Die Freisetzung von Noradrenalin induziert eine mitochondriale Entkopplung, wodurch Wärme produziert wird.
  • Der rostrale Nucleus raphe pallidus ist die primäre Stelle innerhalb des Nucleus preopticus, an welcher absteigende Signale das Gehirn in Richtung des braunen Fettgewebes verlassen.
• Kontrolle der Hautdurchblutung:
  • Der Wärmeaustausch zwischen der Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion und der Umgebung ist von der Durchblutung der Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion abhängig.
  • Die Vasokonstriktion Vasokonstriktion Physiologie des Blutkreislaufs verhindert einen Wärmeverlust in kalten Umgebungen.
  • Die Vasodilatation ermöglicht die Wärmeabgabe in heißen Umgebungen.
  • Kontrolliert durch adrenerge und cholinerge Innervation der Blutgefäße in der Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion
• Zittern:
  • Schnelle, sich wiederholende Kontraktion der Skelettmuskulatur Skelettmuskulatur Muskelphysiologie der Skelettmuskulatur zur Erzeugung von Wärme („Schüttelfrost“)
  • Tritt auf, wenn die Körperkerntemperatur unter 35 °C fällt
• Wärmeverlust durch Evaporation:
  • Thermoregulatorischer Mechanismus zur Wärmeableitung
  • Hauptsächlich in Form von Schwitzen
  • Erfolgt durch Stimulation der Schweißdrüsen durch cholinerge, postganglionäre Innervation

Thermoregulatorische Einflussfaktoren

• Alter: Altern ist mit einer verringerten durch Kälte induzierten Thermoregulation verbunden, welche auf eine Kombination aus erhöhtem Wärmeverlust und verminderter metabolischer Wärmeproduktion zurückzuführen ist.
• Körperliches Training
• Extreme Umgebungsbedingungen führen zu:
  • Unterkühlung
  • Hitzschlag Hitzschlag Hitzeerschöpfung/Hitzschlag
• Hormonspiegel: Die Menopause Menopause Menopause, die aufgrund eines Östrogenmangels und einer erhöhten zentralen sympathischen Stimulation auftritt, ist mit einer beeinträchtigten Thermoregulation verbunden.
• Die Thermoregulation kann medikamentös durch folgende Mechanismen beeinträchtigt werden:
  • Diurese und Elektrolytungleichgewicht
  • Sedierung und kognitive Beeinträchtigung
  • Reduzierte Durstwahrnehmung
  • Reduzierte Schweißproduktion
  • Hypotonie Hypotonie Hypotonie und reduziertes Herzzeitvolumen Herzzeitvolumen Herzmechanik
  • Häufige, ursächliche Medikamente:
    • Diuretika Diuretika Medikamentöse Therapie der Herzinsuffizienz und der Angina pectoris
    • ACE-Hemmer
    • Angiotensin-Rezeptorantagonisten
    • Anticholinergika Anticholinergika Anticholinergika
    • Psychopharmaka
• Alkoholkonsum:
  • Beeinträchtigung des Schwitzens und der Gefäßerweiterung der Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion
  • Verhaltensänderungen
• Erkrankungen des Stoffwechsels:
  • Diabetes Mellitus Diabetes Mellitus Diabetes Mellitus
  • Hypothyreose Hypothyreose Hypothyreose
  • Hyperthyreose Hyperthyreose Thyreotoxikose und Hyperthyreose
  • Nebenniereninsuffizienz Nebenniereninsuffizienz Nebenniereninsuffizienz und Morbus Addison (Hypoadrenalismus)
  • Hypopituitarismus Hypopituitarismus Hypopituitarismus

Temperaturmessung

Klinische Relevanz

Die folgenden Pathologien treten auf, wenn die Thermoregulationsmechanismen durch die Umgebungsbedingungen überlastet werden:

• Hyperthermie: tritt auf, wenn die Körperkerntemperatur aufgrund intensiver körperlicher Belastung ansteigt und die Gegenmechanismen zur Wärmeabgabe unzureichend sind. In ihrem extremen Zustand wird die Hyperthermie als Hitzschlag Hitzschlag Hitzeerschöpfung/Hitzschlag bezeichnet. Dieser wird von einer systemischen Entzündungsreaktion begleitet, welche eine potenziell letale Funktionsstörung mehrerer Organe verursachen kann. Therapeutisch ist eine schnelle äußere und innere Kühlung zur Absenkung der Körpertemperatur notwendig.
• Hypothermie Hypothermie Hypothermie: eine Abnahme der Körperkerntemperatur auf weniger als 35 °C, die in die Schweregrade leicht (32–35 °C), mittel (28–32 °C) oder schwer (< 28º C) eingeteilt wird. Die Symptome reichen von Zittern über Verwirrung, Lethargie, bis hin zum Koma Koma Koma, mit potenziell tödlichem Ausgang. Besonders gefährdet sind Personen, die unter Alkohol- oder Subtanzgebrauchsstörungen leiden und in kalter Umgebung das Bewusstsein verlieren. Therapeutisch ist eine aktive und passive Wiedererwärmung des Körpers erforderlich.
• Erfrierung Erfrierung Erfrierung: direkte Gefrierverletzung des peripheren Gewebes, die auftritt, wenn die Hauttemperatur unter -0,5 °C fällt. Häufige Stellen von Erfrierungen sind die Nase Nase Anatomie der Nase, Ohren, Finger und Zehen. Bei schwer betroffenem Gewebe kann sich ein Gangrän entwickeln, welches eine Autoamputation verursachen kann. Die Behandlung erfolgt durch Wiederaufwärmen des Körpers und einer lokalen Gewebepflege. Wenn eine Nekrose auftritt, ist manchmal eine Operation erforderlich.