PPE - Wärmehaushalt

Question 1

Was ist der Unterschied von Körperkern und Körperschale?

Answer 1

Der Körperkern besteht aus Innerem von Rumpf und Schädel ist bei 37 °C homoiotherm. Die Körperschale liegt außerhalb des Körperkerns und passt sich graduell der Umgebungstemperatur an. Sie hängt ab von der Umgebungstemperatur und der Hautdurchblutung.

Question 2

Wie variiert die Körperkerntemperatur?

Answer 2

• zirkadian, also tageszeitabhängig (minimum in den frühen Morgenstunden)
• zyklusabhängig, präovulatorisch ist die Körperbasaltemperatur insgesamt niedriger und nimmt postovulatorisch Progesteron-vermittelt circa ein halbes Grad zu

Question 3

Welches Hormon vermittelt die postovulatorische Erhöhung der Basaltemperatur?

Answer 3

Progesteron

Question 4

In welchen Organen liegt der Anteil der Wärmeproduktion in Ruhe und bei Aktivität?

Answer 4

In Ruhe nehmen die Eingeweide und das Gehirn den größten Anteil an der Wärmeproduktion und Haut und Muskeln nur circa 18 %. Dieser Anteil steigt in körperlicher Aktivität auf 90 % an. Insgesamt steigt die Wärmeabgabe auf das 10-fache an.

Question 5

Wie wird eine Konstanz der Körperkerntemperatur erreicht?

Answer 5

Der Körperkern bleibt stets gleichwarm, während Haut und Extremitäten intensiv an Temperatur zu- und abnehmen.

Question 6

Was sind die Vorraussetzungen für die aktive Regulation der Körpertemperatur?

Answer 6

• Messfühler (Thermosensoren)
• ein zentrales Termperaturregulationszentrum (Hypothalamus)
• Mechanismen zur Veränderung der Körpertemperatur (Wärmeabgabe und -bildung)

Question 7

Wie wird die Wärmeabgabe reguliert?

Answer 7

1. zentrale und periphere Thermosensoren messen einen Temperaturunterschied
2. der Hypothalamus leitet über den Sympathikus a) cholinerg Signale an die Schweißdrüsen, die durch Verdunstung Wärme abgeben oder b) über alpha1-adrenerge Rezeptoren Signale an Blutgefäße in der Haut, die den inneren Wärmestrom erhöhen (mehr Blut in die Schale, sodass die Energie an die Umwelt abgegeben werden kann)

Question 8

Wie sind die Thermosensoren auf dem Körper verteilt?

Answer 8

Kaltpunkte/Kaltsensoren sind vor allem im Hals, im Brustbereich und am Bauch vertreten und wenig an Armen und Beinen, fast gar nicht an den Händen.

Question 9

Um was für Rezeptoren handelt es sich bei den Wärme- und Kältesensoren?

Answer 9

Langsamleitende A-delta-Fasern als Kältesensoren und C-Fasern als Wärmesensoren mit Temperaturempfindlichen Kationen-Kanälen

Question 10

Wie detektieren Wärme- und Kältesensoren Temperaturunterschiede?

Answer 10

Die Wärmerezeptoren feuern bei hoher Temperatur in hoher Rate Aktionspotentiale und gleichzeitig die Kälterezeptoren nicht. Bei Kälte ist es anders herum. Die Aktionspotentialsfrequenz nimmt aber mit der Zeit ab.

Question 11

Welche Besonderheit haben Kälterezeptoren?

Answer 11

Sie leiten auch bei Temperaturen über 45 °C Signale weiter, die ein Kälteempfinden bei sehr heißer Temperatur vermitteln.

Question 12

Wie ist eine Empfindung einer bestimmten Temperatur möglich, wenn nur Temperaturdifferenzen detektiert werden?

Answer 12

Es gibt TRP-Rezeptoren (transient receptor potential), die sich jeweils unterscheiden und einem unterschiedlichen Temperaturbereich zugeordnet werden können. Noxisch kalt und noxisch heiß steht dafür bereits für Schmerzempfinden, was beispielsweise durch Capsaicin der Chilli oder Allicin des Knoblauchs ausgelöst werden kann (TRPA1 = Allicin)

Question 13

Warum wird Minze als kühlend empfunden?

Answer 13

Menthol bindet an TRPM8-Rezeptoren, welche ein Kälteempfinden vermitteln. (M für Menthol)

Question 14

Warum brennt Alkohol auf offenen Wunden?

Answer 14

Ethanol bindet an TRPV1-Rezeptor, der Hitze vermittelt.

Question 15

Wie sind im Vergleich von Körperinnerem zu Körperäußerem die Kalt und Wärmerezeptoren verteilt?

Answer 15

Im Körperinneren hauptsächlich Wärmesensoren und im Körperäußeren Kaltsensoren, was einen Schutz vor Auskühlung bietet.

Question 16

Wie reagiert der Körper mit unterschiedlicher Durchblutung auf Wärme- oder Kältebelastung?

Answer 16

Wärme: Der Körper weitet die peripheren Blutgefäße, was deren Durchblutung erhöht und zur Wärmeabgabe führt.

Kälte: verringerte Durchblutung der Extremitäten durch sympathische Aktivierung von alpha1-adrenorezeptoren in den Blutgefäßen der Haut, was zu einer Vasokonstriktion und damit einem verringerten Blutfluss führt.

Question 17

Wie unterscheidet man Schweißdrüsen?

Answer 17

• ekkrine Schweißdrüsen, welche ohne Zytoplasmaverlust Schweiß für die Thermoregulation produzieren
• apokrine Schweißdrüsen (Duftdrüsen), welche einen Teil der apikalen Zellmembran und damit Proteine, Lipide und Steroide als Duftstoffe mit abgeben (Angstschweiß); vorwiegende Mündung in Haartrichter, also Achselhöhle oder Genitalregion

Question 18

Wie funktioniert die Schweißproduktion in Drüsen?

Answer 18

1. cholinerge Aktivierung von Schweißdrüsen über muskarinische ACh-Rezeptoren am Endstück
2. transzelluläre Cl und parazelluläre Na-Sekretion in der Azinuszelle
   - > Entstehung einer plasmaisotonen, NaCl-reichen Flüssigkeit im Lumen
3. im Ausführungsgang wird NaCl apikal rückresorbiert durch einen ENaC und CFTR, was basolateral durch Na/K-ATPase sowie Kalium und Chloridkanäle angetrieben wird
   - > Entstehung hypotoner Schweiß

Question 19

Warum wurde früher an neugeborgenen Babies geleckt?

Answer 19

Zur Feststellung, ob Mucoviszidose vorliegt.

Der CFTR ist gestört, was dazu führt, dass der Schweiß salzig bleibt.

Question 20

Wie führen Antitranspirantien mit Aluminium zur verringerten Schweißproduktion?

Answer 20

Durch Aluminiumchlorohydrat ziehen sich die Hautporen zusammen und ein gelartiger Aluminium-Protein-Komplex blockiert die Schweißkanäle.

Question 21

Wie funktioniert die Wärmeabgabe in Form von Strahlung?

Answer 21

Wärmeabgabe ohne direkten Kontakt auf der Basis von elektromagnetischer Wellen. Die Aufnahme ist dann abhängig von der Austauschfläche und der Temperaturdifferenz der Objekte und der Umgebung.

Question 22

Wie funktioniert die Wärmeabgabe in Form von Konvektion?

Answer 22

Wärmeabgabe durch Strömung, welche abhängig von der Wärmeleitfähigkeit und der Strömungsgeschwindigkeit ist.

Question 23

Wie funktioniert die Wärmeabgabe in Form von Verdunstung?

Answer 23

Wärmeabgabe durch die spezifische Verdampfungsenthalpie von Wasser beim Wechsel vom flüssigen in den gasförmigen Zustand, wobei die Verdunstung von der Luftfeuchtigkeit und der Luft- und Körpertemperatur abhängt. (funktioniert nicht in heißer Sauna)

Question 24

Wie funktioniert die kurzfristige im Vergleich zur langfristigen Wärmeakklimatisation? (zB Sauna vs. Wüste)

Answer 24

Kurzfristig = Kreislaufanpassung

• Temperaturanstieg
• erhöhte Schweißsekretion
• erhöhtes Herzzeitvolumen
• erhöhte Hautdurchblutung
• erhöhte Herzfrequenz
• verringerter diastolische Blutdruck

langfristig = Schweißproduktionsanpassung bei konstanter Kerntemperatur:

• gleichbleibende Temperatur
• erhöhte Schweißsekretion
• erniedrigte Schwitzschwelle
• verringerte Aldosteronwirkung = vermehrte NaCl-Rückresorption
• verändertes Schweißprofil (Extremitäten mehr als Rumpf)
• gesteigerter Durst

Question 25

Welche Faktoren beeinflussen außer der Außentemperatur die Kerntemperatur?

Answer 25

• Wasserhaushalt (verringerte Wasseraufnahme erhöht die Kerntemperatur)
• Belastungsintensität (erhöhte körperliche Aktivität erhöht die Kerntemperatur; mit Anpassung über längere Zeit außer bei sehr hoher Belastung; außerdem stellt sich die Temperatur mit höherer Belastung auch auf höherem Level ein)
• Zeit im Weltraum vermutlich durch latente, chronische Entzündungsreaktionen, kosmische Strahlung (Belastung) und verschlechterte Wärmeabgabe durch Mikrogravitation

Question 26

Wie verändert sich die Leistungsfähigkeit bei Hitze?

Answer 26

Sie nimmt ab, weil das Gehirn weniger durchblutet wird.

Question 27

Gibt es bei Leistungsfähigkeit bei Hitze Geschlechterunterschiede?

Answer 27

Frauen zeigen vergleichsweise immer höhere Leistung bei höheren Raumtemperaturen.

Question 28

Was ist Hypothermie?

Answer 28

Absinken der Körperkerntemperatur auf unter 36 °C

Question 29

Was sind Gegenreaktionen des Körpers gegen eine Hypothermie Grad I (<36 °C)?

Answer 29

periphere Vasokonstriktion (Minderung der Energieabgabe), Erhöhung des Energieumsatzes (Erhöhung Wärmeproduktion)

Question 30

Was sind Gegenreaktionen des Körpers gegen eine Hypothermie Grad II (<34 °C)?

Answer 30

Versagen der Wärmeproduktion, Atemdepression, Bewusstseinsstörungen

Question 31

Was sind Gegenreaktionen des Körpers gegen eine Hypothermie Grad III (<30 °C)?

Answer 31

Herzrhythmusstörungen, Kammerflimmern

Question 32

Was sind Gegenreaktionen des Körpers gegen eine Hypothermie Grad IV (<27 °C)?

Answer 32

Koma, Reflexlosigkeit, Pulslosigkeit, Tod

Question 33

Was bewirken Narkoseverfahren, die eine Hypothermie 2. Grades induzieren?

Answer 33

Ausschalten der Kältegegenregulation verringert die Stoffwechselrate verringert Sauerstoffverbrauchs und erhöht damit die Hypoxietoleranz

Question 34

Wie wird die Wärmeabgabe zentral reguliert?

Answer 34

sympathiko-cholinerge gesteigerte Schweißproduktion und alpha-adrenerge Vasodilatation = erhöhte Hautdurchblutung

Question 35

Wie wird die Wärmebildung zentral reguliert?

Answer 35

• nikotinerge Aktivierung von Muskelzittern
• ß-adrenerge Aktivierung der zitterfreien Wärmeenergie im braunen Fettgewebe
• alpha-adrenerge Aktivierung der Vasokonstriktion führt zur verringerten Hautdurchblutung

Question 36

Wie läuft die zitterfreie Thermogenese ab?

Answer 36

• im braunen Fettgewebe (durch Mitochondrienreichtum) in verschiedenen Körperregionen
  1. Pyruvat und freie Fettsäuren werden in den Tricarbonsäurezyklus eingeschleust.
  2. ein Protonengradient wird aufgebaut
  3. statt der Erzeugung von ATP wird das UCP1 verwendet, um den Protonentransport von der Atmungskette zu entkoppeln und stattdessen Energie in Form von Wärme zu produzieren.

Question 37

Warum haben Babies mehr braunes Fettgewebe?

Answer 37

Weil sie noch nicht Muskelzittern können.

Question 38

Was hätte Scott bei seiner Antarktismission beachten müssen?

Answer 38

Er hätte nicht nur die Körperliche Anstrengung an sich, sondern auch den erhöhten Energieverbrauch für die Thermogenese bedenken müssen.
Außerdem hätte die Diät fettreich und Kohlenhydratreich und nicht Proteinreich sein sollen, da Proteine die geringste Kaloriendichte haben.

Question 39

Was ist Fieber?

Answer 39

Eine Erhöhung der Körperkerntemperatur durch Zytokine des Immunsystems, auch Pyrogene genannte.

Question 40

In welche Pyrogene kann man unterscheiden?

Answer 40

Exogene Pyrogene (durch Bakterien oder Viren, zB Lipopolysaccharide)

Endogene Pyrogene (zB Interleukine (IL1ß), Tumornekrosefaktor alpha oder das Interferon alpha)

Question 41

Wie läuft die Fiebergenese ab?

Answer 41

1. Exogene Pyrogene aktivieren Makrophagen
2. Freisetzung endogener Pyrogene durch die Makrophagen
3. in der lamina terminalis ist die Bluthirnschranke nicht vorhanden, sodass die endogene Pyrogene eindringen können, zur Produktion von PLA2 und dann Prostaglandin E2 (PGE2) führen, welche im Hypothalamus thermosensitive Neurone aktivieren
4. Wärmerezeptoren werden im Hypothalamus gehemmt und Kälterezeptoren aktiviert, was zu einer Verstellung des Sollwertes führt
   - > Differenz zwischen Soll und Ist führt zu einem Kältegefühl setzt eine Kälte-Gegenregulation in Gang

Question 42

Warum führen Fiebersenkende Mittel zum Schwitzen?

Answer 42

Senken der Soll-Temperatur wieder, sodass die reale Ist-Temperatur wieder wahrgenommen wird. Um das Plus an Energie wieder loszuwerden fängt man an zu Schwitzen.

Question 43

Wie wirken Antipyretika (Fiebermittel)?

Answer 43

• PGE2 ist ein Derivat der Arachidonsäure, die aus Omega-6-Fettsäuren synthetisiert wird oder mit der Nahrung aufgenommen wird
• die endogenen Pyrogene aktivieren genau diese Freisetzung von Arachidonsäure, sodass PGE2 durch die COX2 entstehen kann
• Glucokortikoide hemmen die
  PLA2, also den ursprünglichen Angriffspunkt der endogenen Pyrogene
• Fiebersenkende Mittel wie ASS oder Paracetamol hemmen die COX2, sodass kein PGE2 gebildet werden kann