Schwitzen und Verdunstungskühlung

Wenn trockene Wege der Wärmeabgabe unzureichend werden, verlässt sich der menschliche Körper auf die Verdunstung von Schweiß, um Wärme abzuleiten. Ekkrine Schweißdrüsen, die durch das thermoregulatorische System aktiviert werden, sondern eine verdünnte Flüssigkeit auf die Haut ab; wenn diese Flüssigkeit verdunstet, entzieht sie dem Körper die latente Verdampfungswärme und stellt den Hauptweg der Kühlung während körperlicher Anstrengung und Hitzeexposition dar.

Definition

Schwitzen ist die Sekretion von Flüssigkeit durch ekkrine Schweißdrüsen unter thermoregulatorischer (sympathisch-cholinerger) Kontrolle, und Verdunstungskühlung ist die Wärme, die dem Körper entzogen wird, wenn diese Flüssigkeit von der Haut verdunstet und dabei die latente Verdampfungswärme absorbiert.

Scope

Dieses Thema behandelt die ekkrine Schweißreaktion, ihre neuronale Aktivierung, die Zusammensetzung des Schweißes und wie sie modifiziert wird, die Physik der Verdunstungskühlung und was sie begrenzt, sowie wie Training und Hitzeakklimatisierung die Reaktion verändern. Es behandelt das Schwitzen als thermoregulatorische Physiologie und nicht als Grundlage für Empfehlungen zur Hydratation oder Elektrolyten.

Core questions

• Wie werden ekkrine Schweißdrüsen aktiviert, und was steuert die Schweißrate?
• Was bestimmt das Volumen und die Zusammensetzung (insbesondere Natrium) des Schweißes?
• Wie entzieht die Verdunstung von Schweiß Wärme, und was begrenzt die Verdunstungskühlung?
• Wie verändern Hitzeakklimatisierung und Training die Schweißreaktion?

Key concepts

• Ekkrine Schweißdrüsen
• Sympathisch-cholinerge Aktivierung des Schwitzens
• Schweißrate und ihre Determinanten
• Schweißzusammensetzung und Natriumreabsorption im Gang
• Latente Verdampfungswärme und Verdunstungskühlung
• Hautfeuchtigkeit und Umgebungsfeuchtigkeit als Grenzen
• Hitzeakklimatisierung (verstärktes, verdünnteres Schwitzen)

Mechanisms

Ekkrine Schweißdrüsen werden von sympathisch-cholinergen Fasern innerviert; mit steigendem thermischen Antrieb werden mehr Drüsen rekrutiert und jede sezerniert schneller, wodurch die Ganzkörperschweißrate erhöht wird. Die Drüsensekretionsspule produziert eine Vorläuferflüssigkeit, die Plasma ähnelt, und während sie den Gang entlangläuft, werden Natrium und Chlorid reabsorbiert, so dass der Schweiß, der die Haut erreicht, hypoton ist – umso mehr bei niedrigeren Flussraten und nach Akklimatisierung. Die Kühlung selbst ist physikalisch: Jedes Gramm Schweiß, das verdunstet, entzieht eine feste Wärmemenge (die latente Verdampfungswärme), so dass die tatsächlich erreichte Verdunstungskühlung davon abhängt, wie viel Schweiß verdunstet und nicht nur davon, wie viel sezerniert wird. Die Verdunstung wird durch die Hautfeuchtigkeit und durch den Wasserdampfgradienten zwischen Haut und Luft begrenzt, so dass bei feuchten Bedingungen Schweiß tropfen kann, ohne zur Kühlung beizutragen. Bei wiederholter Hitzeexposition akklimatisiert sich die Schweißreaktion – sie beginnt bei einer niedrigeren Kerntemperatur, erreicht höhere Raten und wird verdünnter – wodurch der evaporative Wärmeverlust verbessert und gleichzeitig Natrium konserviert wird.

Clinical relevance

Die Schweißreaktion bestimmt sowohl die Hauptkühlkapazität des Körpers als auch das Ausmaß des Flüssigkeits- und Natriumverlusts während des Trainings, was für das Verständnis der Hitzetoleranz und der trainingsbedingten Störungen des Körperwassers und der Elektrolyte relevant ist. Dieser Eintrag beschreibt die Physiologie zu Referenzzwecken und gibt keine Hydratations-, Elektrolyt- oder Behandlungsanleitungen.

Evidence & guidelines

Die Physiologie der Schweißdrüsenfunktion, der Schweißzusammensetzung und der Grenzen der Verdunstungskühlung wird von Baker (2019) umfassend rezensiert; ihre Integration mit der Hautdurchblutung sowie mit Hyperthermie und Leistung stützt sich auf Charkoudian (2003) und Nybo et al. (2014), und die Folgen des schweißbedingten Flüssigkeitsverlusts auf Cheuvront und Kenefick (2014). Dies sind deskriptive Übersichten und keine Leitlinien.

History

Die Erforschung des menschlichen ekkrinen Schwitzens wurde im Laufe des 20. Jahrhunderts durch die Physiologie vorangetrieben, die seine cholinerge sympathische Kontrolle, die duktale Reabsorption, die den Schweiß hypoton macht, und die Art und Weise, wie wiederholte Hitzeexposition die Reaktion verstärkt und verdünnt, etablierte. Zeitgenössische Übersichten haben dieses Verständnis der Schweißdrüsenfunktion und ihrer Rolle bei der Verdunstungskühlung gefestigt.

Key figures

• Lindsay B. Baker
• Nina Charkoudian
• Michael N. Sawka
• Lars Nybo

Seminal works

• baker-2019
• charkoudian-2003

Frequently asked questions

Kühlt Schwitzen an sich den Körper?

Schweiß kühlt den Körper nur, wenn er verdunstet; die Verdunstung absorbiert die latente Verdampfungswärme von der Haut. Schweiß, der abtropft, ohne zu verdunsten, trägt wenig zur Kühlung bei, weshalb hohe Luftfeuchtigkeit die Wirksamkeit des Schwitzens verringert.

Warum ist Schweiß in manchen Situationen salziger als in anderen?

Schweiß beginnt als plasmaähnliche Flüssigkeit und verliert Natrium, während er den Drüsengang entlangläuft; bei hohen Schweißraten bleibt weniger Zeit für die Reabsorption, so dass der Schweiß salziger ist, während die Hitzeakklimatisierung die Reabsorption verbessert und den Schweiß verdünnter macht.