Kälteakklimatisation  

Physiologische Aspekte der Kälteakklimatisation

Regelmäßige Kälteexposition beeinflusst die Kältetoleranz und kann in Kombination mit einem geeigneten Bekleidungskonzept (s. Abbildung) zur Verträglichkeit von kalten Umgebungsbedingungen bspw. in Wettkampfsituationen und zur Prävention von Kälteschäden beitragen. Insgesamt ist die Anpassung an ungewohnte kalte Umgebungstemperatur geringer als an ungewohnt heiße Temperatur.

Der körpereigene Thermostat im Gehirn, der Hypothalamus, regelt die Körperkerntemperatur gleichbleibend bei ca. 37°C. In seinem preoptischen und anterioren Kern laufen viele hitze- und kältedetektierenden Informationen zusammen [1]. Temperaturschwankungen von ± 1°C können dabei durch den zirkadianen Rhythmus oder bei Frauen der Menstruation bedingt sein [2].

Läufer, die sich regelmäßig niedrigen Witterungsverhältnissen aussetzten, zeigen vasokonstriktive und –dilative Gefäßanpassungen, [3] wodurch der Wärmeverlust in den entsprechenden Körperregionen minimiert und  gleichzeitig das Kälteempfindens im Gegensatz zu nicht-kälteexpositionierten Läufern abnimmt [4]. Personen aus wärmeren Regionen verfügen zudem über schlechtere kälte-induzierte Vasodilatation als bspw. Bewohner arktischer Regionen, wofür sowohl genetische Faktoren als auch Langzeitakklimatisationsprozesse als Kälteschutz angenommen werden.[3][5] Durch ein künstlich angelegtes und durchgeführtes Akklimatisierungsprotokoll (tägliche, 30 min Kaltwasserimmersionen bei 8°C der Hände und Füße über 2-3 Wochen) konnte in Laborsituationen allerdings keine systematische Veränderung der kälte-induzierte Vasodilatation erzielt werden,[6] sodass eher Veränderungen der Schmerzwahrnehmung bzw. Erhöhungen der Kältetoleranz ursächlich für die Kälteanpassung scheinen.[3][7] Als akute Anpassungsmechanismen an kältere Umgebungstemperaturen gelten die kurzfristige Erhöhung der temperaturregulierenden Schilddrüsenhormone T3 und T4,[8] sowie eine Steigerung der Mitochondrienanzahl zur Erhöhung der Wärmeproduktion.[9]

Praktische Empfehlungen

  1. Langsames Aufwärmen beugt kältebedingten Verletzungen vor;
  2. Kälteangepasste Kleidung: Lose und in mehreren Lagen getragene Kleidung isoliert besser (=gibt weniger Wärme ab) als eng getragene Kleidung;
  3. Das American College of Sports Medicine empfiehlt kurze, intensive Kältexposition (<1h, mehrmals pro Woche) zur Kältegewöhnung [10];
  4. Längere und wiederholte Kälteperioden (>8h, >2 Wochen) führen zu einer Abnahme der Körperkerntemperatur als „hypothermischer Akklimatisationsvorgang“ [10].

 

 

Einzelnachweise

  1. Cooper, K. E. (2002). Some historical perspectives on thermoregulation. Journal of Applied Physiology, 92(4), 1717-1724. doi: DOI 10.1152/japplphysiol.01051.2001→ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11896042
  2. Cheung, S. S., McLellan, T. M., & Tenaglia, S. (2000). The thermophysiology of uncompensable heat stress. Physiological manipulations and individual characteristics. Sports Med, 29(5), 329-359.→ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10840867
  3. Cheung, S.S., Advanced environmental exercise physiology. Advanced exercise physiology series2010, Champaign, IL: Human Kinetics.
  4. Baum, E., K. Brück, and H.P. Schwennicke, Adaptive modifications in the thermoregulatory system of long-distance runners. Journal of applied physiology, 1976. 40(3): p. 404-410.→ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/931855
  5. Daanen, H.A. and N.R. van der Struijs, Resistance Index of Frostbite as a predictor of cold injury in arctic operations. Aviation, space, and environmental medicine, 2005. 76(12): p. 1119-1122.→ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16370261
  6. Reynolds, L.F., I.B. Mekjavic, and S.S. Cheung, Cold-induced vasodilatation in the foot is not homogenous or trainable over repeated cold exposure. Eur J Appl Physiol, 2007. 102(1): p. 73-78.→ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17891413
  7. Adams, T. and R.E. Smith, Effect of chronic local cold exposure on finger temperature responses. Journal of Applied Physiology, 1962. 17(2): p. 317-322.→ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/13859354
  8. Laurberg, P., S. Andersen, and J. Karmisholt, Cold Adaptation and Thyroid Hormone Metabolism. Hormone and Metabolic Research, 2005. 37(9): p. 545-549.→ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16175491
  9. Klingenspor, M., Cold-induced recruitment of brown adipose tissue thermogenesis. Experimental physiology, 2003. 88(1): p. 141-148.→ http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1113/eph8802508/abstract
  10. Castellani, J.W., et al., American College of Sports Medicine position stand: prevention of cold injuries during exercise. Med Sci Sports Exerc, 2006. 38(11): p. 2012-2029.→ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17095937