Zur Hitzekrankheit gehören eine Reihe von Erkrankungen, die in ihrem Schweregrad von Muskelkrämpfen über Hitzeerschöpfung bis hin zu Hitzschlag (was ein lebensbedrohlicher Notfall sein kann) reichen. Nach aktuellen Schätzungen der Zentren für Krankheitskontrolle und -prävention (Centers for Disease Control and Prevention) sind hitzebedingte Todesfälle in den Vereinigten Staaten für über 700 Todesfälle pro Jahr verantwortlich (1). Es wird erwartet, dass diese Zahl in den nächsten Jahrzehnten erheblich ansteigen wird, da die globalen Temperaturen weiter zunehmen (2).
Patienten mit Hitzeerschöpfung behalten die Fähigkeit zur Wärmeableitung und haben eine normale Funktion des Zentralnervensystems (ZNS). Bei einem Hitzschlag, versagen die Kompensationsmechanismen für die Wärmeableitung und die ZNS-Funktion ist beeinträchtigt. Bei allen Patienten mit Hyperthermie und verändertem mentalen Status sollte ein Hitzschlag in Betracht gezogen werden.
Maligne Hyperthermie, neuroleptisches malignes Syndrom und Serotonin-Syndrom sind weitere Erkrankungen, bei denen Hyperthermie (erhöhte Körpertemperatur) lebensbedrohlich sein kann.
Allgemeine Literatur
1. Vaidyanathan A, Malilay J, Schramm P: Heat-related deaths—United States, 2004–2018. MMWR 69(24);729-734, 2020.
2. Khatana SAM, Werner RM, Groenveld PW: Association of extreme heat with all-cause mortality in the contiguous US, 2008-2017. JAMA Netw Open 5(5):e2212957, 2022. doi: 10.1001/jamanetworkopen.2022.12957
Pathophysiology of Heat Illness
Wärmeeinwirkung kommt aus
der Umwelt
dem Metabolismus
Wärmeabgabe erfolgt durch die Haut über die folgenden Mechanismen:
Strahlung: Unmittelbarer Transfer von Körperwärme in eine kühlere Umgebung mittels Infrarotstrahlung, einem Prozess, der keine Luftbewegung oder direkten Kontakt benötigt
Verdampfung: Kühlung durch Wasserverdampfung (z. B. Schweiß)
Konvektion: Übertragung von Wärme an kühlere Luft (oder Flüssigkeit), die über freiliegende Haut geht
Konduktion: Übertragen von Wärme von einer wärmeren Oberfläche zu einer kühleren Oberfläche, die in direktem Kontakt ist
Die Beteiligung eines jeden dieser Mechanismen variiert mit der Umgebungstemperatur und der Luftfeuchtigkeit. Wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist als die Körpertemperatur, bietet Strahlung 65% der Kühlung. Eindampfen liefert in der Regel 30% der Kühlung und Ausatmung von Wasserdampf und Produktion von Urin und Fäkalien stellen etwa 5% bereit.
Bei einer Umgebungstemperatur von > 35° C wird praktisch die gesamte Wärme durch Verdunstung abgeführt. Die Wirksamkeit des Schwitzens wird jedoch durch die Körperoberfläche und die Umgebungsfeuchtigkeit begrenzt. Wenn die Luftfeuchtigkeit > 75%, nimmt die Verdunstungskälte deutlich ab. Wenn also sowohl die Umgebungstemperatur als auch die Luftfeuchtigkeit hoch sind, steigt das Risiko einer Hitzeerkrankung deutlich an.
Der Körper kann große Schwankungen in der Wärmebelastung kompensieren, aber bei längerer oder übermäßiger Hitzeeinwirkung, die die Fähigkeit zur Wärmeableitung übersteigt, steigt die Körperkerntemperatur. Leichte, vorübergehende Erhöhungen der Kerntemperatur sind tolerabel, aber schwere Erhöhungen (typischerweise > 41° C) können zur Denaturierung von Proteinen und zur Freisetzung von entzündlichen Zytokinen führen. Infolgedessen kann es zu einer zellulären Dysfunktion kommen und eine Entzündungskaskade aktiviert werden, die zu einer Multiorganfunktionsstörung führt, ähnlich wie nach einem lang anhaltenden Schock.
Kompensationsmechanismen beinhalten eine Akute-Phase-Reaktion, die die Entzündungsreaktion mäßigt (z. B. durch Stimulation der Synthese von Proteinen, die die Produktion freier Radikale vermindert und die Freisetzung proteolytischer Enzyme hemmt). Ebenso löst eine erhöhte Körperkerntemperatur die Expression von Hitzeschockproteinen aus. Diese Proteine erhöhen vorübergehend die Hitzetoleranz durch noch wenig erforschte Mechanismen (z. B. möglicherweise durch Verhindern von Proteindenaturierung) und durch die Regulation kardiovaskulärer Reaktionen. Bei verlängerter oder extremer Erhöhung der Temperatur sind die Kompensationsmechanismen überlastet; dies begünstigt das Entstehen von Entzündungen und des multiplen Organversagens.
Die Wärmeabgabe wird durch Veränderungen im kutanen Blutfluss und in der Schweißproduktion moduliert. Der kutane Blutfluss liegt bei 200–250 ml/Minute bei normalen Temperaturen, steigt aber bei Hitzebelastung bis zu 7 oder 8 l/Minute (und erleichtert den Hitzeverlust durch konvektive, leitfähige, strahlenförmige und evaporative Mechanismen) was eine deutliche Zunahme des Herzminutenvolumens erfordert. Außerdem erhöht sich bei Hitzestress die Schweißproduktion von vernachlässigbar auf > 2 l/Stunde, was schnell zu schwerer Dehydrierung und Elektrolytverlust führen kann. Jedoch löst eine verlängerte Exposition physiologische Veränderungen aus, die den Körper an die Hitzebelastung gewöhnen (Akklimatisierung); z. B. beträgt die Natriumkonzentration im Schweiß 40– 100 mEq/l (oder 40 bis 100 mmol/l) bei nichtakklimatisierten Personen, sinkt aber bei akklimatisierten Personen auf 10–70 mEq/l (mmol/l).
Ätiologie der Hitzekrankheit
Hitzekrankheiten werden durch eine Kombination von erhöhter Wärmezufuhr und vermindeter Wärmeabgabe verursacht (siehe Tabelle Häufige Faktoren, die zu Hitzekrankheiten beitragen).
Eine übermäßige Wärmezufuhr resultiert normalerweise aus übermäßiger Anstrengung, hohen Umgebungstemperaturen oder aus beidem. Medizinische Erkrankungen und die Verwendung von Stimulanzien erhöhen die Erzeugung von Wärme.
Ein eingeschränkter Kühlungseffekt kann von Fettleibigkeit, hoher Luftfeuchtigkeit, hohen Temperaturen in der Umgebung oder warmer Kleidung herrühren und von allem, was das Schwitzen oder die Verdunstung von Schweiß beeinträchtigt.
Klinische Auswirkungen von Hitzekrankheiten werden durch folgende Bedingungen verstärkt:
Unfähigkeit, erhöhte kardiovaskuläre Anforderungen zu tolerieren (z. B. durch Alterung, Herzinsuffizienz, chronische Nierenerkrankungen, Erkrankungen der Atemwege, Leberversagen).
Dehydratation
Elektrolytstörung
Einnahme bestimmter Arzneimittel (siehe Tabelle Häufige Faktoren, die zu Hitzekrankheiten beitragen)
Ältere und ganz junge Menschen haben ebenfalls ein erhöhtes Risiko. Ältere Erwachsene haben ein hohes Risiko, weil sie häufiger Medikamente einnehmen, die das Risiko erhöhen können, höhere Raten von Dehydration und Herzinsuffizienz aufweisen und altersbedingten Verlust von Hitzeschockproteinen haben. Kinder besitzen ein hohes Risiko aufgrund ihrer größeren Oberfläche-zum-Körpermasse-Verhältnis (was zu einem größeren Wärmegewinn aus der Umgebung an einem heißen Tag führt) und langsamerer Schweißproduktion. Kinder sind langsamer zu akklimatisieren und reagieren weniger auf Durst. Sowohl ältere Menschen als auch Kleinkinder können relativ unbeweglich sein und somit Schwierigkeiten haben, eine heiße Umgebung zu verlassen.
Prävention von Hitzekrankheit
Ärzte sollten die folgenden Maßnahmen empfehlen (1), um Hitzekrankheit zu verhindern:
Bei übermäßig heißem Wetter sollten sich ältere Erwachsene und Kinder nicht in ungelüfteten Wohnungen ohne Klimaanlage aufhalten.
Kinder und ältere Menschen sollten in der heißen Sonne nicht im Auto sitzen.
Wenn möglich, sollten anstrengende Übungen in sehr heißer Umgebung oder in unzureichend ventilierten Räumen vermieden werden, und es sollte keine dicke, isolierende Kleidung getragen werden.
Der Gewichtsverlust nach dem Training oder der Arbeit kann zur Überwachung der Dehydrierung verwendet werden; Menschen, die 2–3% ihres Körpergewichts verlieren, sollten daran erinnert werden, zusätzliche Flüssigkeit zu sich zu nehmen, und ihr Gewicht sollte vor der Belastung am nächsten Tag nicht mehr als 1 kg vom Ausgangsgewicht abweichen. Wenn ein Mensch > 4% (des Gewichtes) verliert, sollte die Aktivität auf einen Tag begrenzt werden.
Wenn eine Anstrengung bei Hitze nicht zu vermeiden ist, sollte die Flüssigkeit (die oftmals in sehr heißer und trockener Luft unmerklich verloren geht) durch häufiges Trinken ersetzt und die Verdunstung sollte durch das Tragen weitmaschiger Kleidung oder durch die Benutzung von Fächern erleichtert werden.
Hydratation
Ausreichend Flüssigkeit und Natrium kann Hitzekrankheiten verhindern. Durst ist ein schlechter Indikator für die Dehydration und die Notwendigkeit eines Flüssigkeitsersatzes während der Belastung, weil Durst nicht stimuliert wird, bis das die Plasmaosmolalität auf 1 bis 2% über dem Normalwert steigt. Daher sollte jeweils nach wenigen Stunden – ungeachtet des Durstes – Flüssigkeit getrunken werden. Da die maximale Nettowasserabsorption im Darm etwa 20 ml/Minute (1200 ml/Stunde—niedriger als die maximale Schwitzrate von 2000 ml/Stunde) beträgt, erfordert eine längere Anstrengung, die sehr hohen Schweißverlust verursacht, Ruhezeiten, die die Schwitzrate verringern und Zeit für die Rehydrierung ermöglichen.
Welche Hydratisierungslösung am besten zu verwenden ist, hängt von dem erwarteten Wasser-und Elektrolytverlust ab, der wiederum von der Dauer und dem Grad der Anstrengung zusammen mit Umweltfaktoren, und ob die Person akklimatisiert ist, abhängt. Für eine maximale Flüssigkeitsaufnahme kann ein kohlenhydrathaltiges Getränk durch den Körper bis zu 30% schneller als reines Wasser absorbiert werden. Ein Getränk mit einer Kohlenhydratkonzentration von 6 oder 7% wird am schnellsten absorbiert. Höhere Kohlenhydratkonzentrationen sollten vermieden werden, weil sie Magenkrämpfe verursachen und die Absorption zu verzögern. Für die meisten Situationen und Aktivitäten ist jedoch Wasser allein als Flüssigkeitszufuhr ausreichend, solange Überwässerung vermieden wird. Signifikante Hyponatriämie ist bei Ausdauersportlern, die freies Wasser trinken, sehr häufig vor, während und nach dem Training ohne Ersatz von Natrium-Verlusten aufgetreten. Besondere Hydratisierungslösungen (z. B. Sportlergetränke) sind nicht erforderlich, aber ihr Geschmack erhöht den Konsum, und ihr gemäßigter Salzgehalt ist hilfreich, wenn der Flüssigkeitsbedarf hoch ist.
Arbeiter, Soldaten, Ausdauersportler oder andere Personen, die kräftig schwitzen, können ≥ 20 g Natrium/Tag verlieren, was die Wahrscheinlichkeit für Hitzekrämpfe erhöht; solche Menschen müssen den Natriumverlust mit Getränken und Nahrung ersetzen. In den meisten Situationen ist es ausreichend großzügig gesalzte Speisen zu konsumieren; Menschen, die eine Diät mit niedrigem Kochsalzgehalt befolgen, sollten die Kochsalzaufnahme erhöhen. Bei extremere Umständen (z. B. längerer Belastung bei nicht akklimatisierten Personen) kann eine orale Salzlösung verwendet werden. Die ideale Konzentration ist 0,1% Natriumchlorid, das durch Auflösen einer 1-g Salztablette oder eines Viertel Teelöffels Kochsalz in einem Liter (oder Quart) Wasser hergestellt werden kann. Diese Lösung sollte unter mäßigen bis extremen Umständen getrunken werden. Ungelöste Salztabletten sollten nicht aufgenommen werden. Sie reizen den Magen, könne Erbrechen verursachen und behandeln nicht die zugrunde liegende Entwässerung.
Tipps und Risiken
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Akklimatisierung
Wenn die Schwere und Dauer der in der Hitze verrichteten Arbeit allmählich anwächst, tritt schließlich eine Akklimatisierung ein, was die Menschen in die Lage versetzt, sicher bei Temperaturen zu arbeiten, die zuvor intolerabel oder lebensbedrohlich gewesen wären. Um den maximalen Nutzen zu erreichen, erfordert eine Akklimatisierung in der Regel einen Aufenthalt von 8 bis 11 Tagen in heißer Umgebung mit etwas Training jeden Tag (beispielsweise 1 bis 2 Stunden/Tag mit von Tag zu Tag erhöhter Intensität). Durch die Akklimatisierung wird die Schweißmenge (und damit die Kühlung) bei einer bestimmten Anstrengung deutlich erhöht und der Elektrolytgehalt des Schweißes sowie das Risiko einer Hitzeerkrankung deutlich gesenkt. Menschen, die nicht akklimatisiert sind, leiden bei längerer Anstrengung eher unter Hitzekrämpfen oder anderen Hitzekrankheiten und müssen möglicherweise ihre Natriumzufuhr erhöhen.
Tipps und Risiken
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Mäßigung des Aktivitätsniveaus
Wenn möglich, sollten die Menschen ihr Bewegungsniveau anpassen, basierend auf die Umwelt und Zubehör, das den Wärmeverlust beeinträchtigt (z. B. Brandbekämpfung oder Chemikalienschutzbekleidung) und getragen werden muss. Arbeitszeiten sollten verkürzt und Ruhezeiten erhöht werden, wenn
die Temperatur ansteigt
die Luftfeuchtigkeit steigt
die Arbeitsbelastung schwerer ist
die Sonne stärker wird
Es gibt keine Luftbewegung
Schutzkleidung oder Ausrüstung verschlissen sind
Der beste Indikator für Umweltwärmebelastung ist die "wet bulb globe temperatur" (WBGT), die allgemein von Militär, Industrie und Sport verwendet wird. Neben der Temperatur spiegelt der WBGT-Index die Auswirkungen von Feuchtigkeit, Wind und Sonnenstrahlung wieder. Die WBGT kann als Leitfaden für empfohlene Aktivität verwendet werden (siehe Tabelle "Wet Bulb Globe Temperature" und empfohlener Aktivitätslevel).
Obwohl die WBGT komplex ist und möglicherweise nicht zur Verfügung steht, kann sie basierend allein auf Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit unter sonnigen Bedingungen und wenn der Wind leicht ist, eingeschätzt werden (siehe Abbildung "Wet bulb globe temperature" basierend auf Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit).
"Wet bulb globe temperature" basierend auf Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit
Die Werte werden von einer ungefähren Formel, die von Temperatur und Luftfeuchtigkeit abhängt, abgeleitet und die bei vollem Sonnenschein und einem leichten Wind gültig ist. Hitzestress kann unter anderen Bedingungen überschätzt werden. |
Allgemeiner Hinweis
1. Lipman GS, Gaudio FG, Eifling KP, et al: Wilderness Medical Society clinical practice guidelines for the prevention and treatment of heat illness: 2019 Update. Wilderness Environ Med. 30(4S):S33-S46, 2019. doi: 10.1016/j.wem.2018.10.004
Wichtige Punkte
Wenn die Umgebungstemperatur > 35° C ist, beruht die Kühlung weitgehend auf Verdampfung, aber wenn die Feuchtigkeit > 75%, nimmt die Verdampfung deutlich ab, sodass ein hohes Risiko für Hitzekrankheit besteht, wenn sowohl die Temperatur als auch die Feuchtigkeit hoch sind.
Unter den vielen Risikofaktoren für Hitzekrankheit sind bestimmte Medikamente und Gesundheitsstörungen (einschließlich derer, die den Elektrolythaushalt stören oder die kardiovaskulären Reserven verringern) und extremes Alter.
Prävention beinhaltet Maßnahmen, die der gesunde Menschenverstand gebietet sowie Aufrechterhaltung und Ersatz von Flüssigkeiten und Natrium.
Eine Akklimatisierung, die ein tägliches Training für 8 bis 11 Tage erfordert, vermindert das Risiko für eine Hitzekrankheit nachhaltig.
Aktivitätsniveaus sollten mit ansteigender Temperatur, Feuchtigkeit, Sonneneinstrahlung sowie der Menge der Kleidung oder Ausrüstung eingeschränkt werden, und wenn sich die Luftbewegung verringert.