Graue Zellen im Hitzestress: Interview mit dem Magdeburger Neurowissenschaftler Wenzel Glanz

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Extreme Hitzewellen sind ein Merkmal dieses Sommers und eine Belastung für
den Menschen – insbesondere für das Gehirn. Dr. Wenzel Glanz,
Neurowissenschaftler und Leitender Arzt der gemeinsamen
Gedächtnissprechstunde von DZNE und Universitätsklinik für Neurologie
Magdeburg spricht über die Hintergründe und die vielfältigen Auswirkungen
übermäßiger Hitze auf unser Denkorgan.

Herr Glanz, wie reagiert der menschliche Körper auf Hitze?

Unser Organismus ist auf eine innere Betriebstemperatur von etwa 37 Grad
Celsius eingestellt. Der menschliche Stoffwechsel arbeitet dann optimal,
deswegen ist unser Körper bemüht, diesen Temperaturbereich einzuhalten und
insbesondere eine Überhitzung zu vermeiden. Dazu muss er Wärme loswerden.
Das geschieht vor allem durch Schwitzen und dadurch, dass verstärkt Blut
in die äußeren Körperbereiche geleitet wird.

Was bewirkt das?

Wenn Schweiß auf der Haut verdunstet, wird dem Körper Wärme entzogen. Das
sorgt für Kühlung. Anderseits kann der Kreislauf warmes Blut aus dem
Körperinneren in äußere Körperpartien befördern, so dass die Wärme an die
Umgebung abgegeben wird. Durch den verstärkten Blutfluss weiten sich die
Gefäße. Liegen diese dicht unter der Haut, sind die Folgen meist gut
sichtbar. Bei Hitze bekommt man daher einen roten Kopf.

Was bedeutet das für unser Gehirn?

Das sind ganz normale Reaktionen, unser Körper kommt zunächst damit klar.
Problematisch wird es allerdings, wenn die Außentemperatur zu sehr
ansteigt oder die Hitze zu lange anhält. Weil sich die Durchblutung nach
außen verlagert, gelangt weniger Blut in die inneren Organe. Das gilt
insbesondere auch für das Gehirn.

Welche Folgen kann das haben?

Das Gehirn wird weniger durchblutet, erhält also weniger Sauerstoff und
Nährstoffe. Durch die Erweiterung der Blutgefäße kann zudem der Blutdruck
abfallen. Auch der Flüssigkeitsverlust durch Schwitzen kann diesen Effekt
haben. Schwindel ist eine mögliche Folge.

Durch das Schwitzen verliert der Körper außerdem Mineralstoffe. Dies
betrifft geladene Teilchen wie Natrium-, Magnesium- oder Kalziumionen. Für
den Stoffwechsel ist es aber wesentlich, dass deren Konzentration im Blut,
im Nervenwasser und ebenso in anderen Körperflüssigkeiten innerhalb
bestimmter Normbereiche liegt.

Deshalb soll man bei Hitze Mineralwasser trinken?

Genau. Das gilt auch beim Sport, weil man schwitzt. Mineralwasser oder
isotonische Getränke wirken nicht nur dem Flüssigkeitsverlust entgegen,
sondern auch einem Elektrolytmangel, also der Verknappung gelöster
Mineralstoffe.

Und um auf das Gehirn zurückzukommen: Dessen Funktion beruht ja auf der
Aktivität von Nervenzellen, die innerhalb von Netzwerken elektrische
Signale austauschen. Dafür ist ein fein austariertes Gleichgewicht
verschiedener Elektrolyte erforderlich. Gerät dieses Gleichgewicht
durcheinander, führt das zu Konzentrationsstörungen, das Denken fällt
schwerer. Eine Studie mit Feuerwehrleuten konnte zeigen, dass bei
Hitzestress Konzentration und Aufmerksamkeit nachließen.

Was ist mit Kopfschmerzen?

Auch Kopfschmerzen können eine Folge von Hitze sein und sind ein typisches
Symptom eines Sonnenstichs. Dabei werden die Hirnhäute gereizt und können
anschwellen. Diese Gewebeschichten umhüllen das Gehirn und sind äußerst
schmerzempfindlich – anders als das Gehirn selbst.

Eine andere für die Homöostase – also die Aufrechterhaltung eines stabilen
inneren Gleichgewichts im Gehirn – wichtige Struktur, die sogenannte Blut-
Hirn-Schranke, kann durch Überhitzung ebenfalls beeinträchtigt werden. Sie
kontrolliert den Stoffaustausch zwischen Blut und Gehirngewebe und hat
auch die Aufgabe, Schadstoffe fernzuhalten. Vor allem bei schwerer
Hyperthermie, also schwerer Überhitzung, beziehungsweise einem Hitzschlag
weisen experimentelle Untersuchungen darauf hin, dass diese Barriere
durchlässiger wird, wodurch Entzündungsprozesse und
Flüssigkeitseinlagerungen im Gehirn begünstigt werden können.

Auch Botenstoffsysteme des Gehirns reagieren auf Hitze. Dazu gehört das
serotonerge System. Das ist das Netzwerk von Nervenzellen, das mithilfe
des Botenstoffs Serotonin verschiedene Körper- und Gehirnfunktionen
steuert. Es gibt Hinweise auf eine erhöhte Serotoninfreisetzung im Gehirn
bei Überhitzung, die auf eine verstärkte Aktivität des Serotoninsystems im
Gehirn zurückzuführen ist. Serotonin wird sowohl im Gehirn als auch
außerhalb davon gebildet; der größte Teil des Serotonins im Körper
entsteht im Darm. Die beiden Systeme sind jedoch weitgehend voneinander
getrennt, da Serotonin aus dem Blut normalerweise nicht in nennenswertem
Umfang ins Gehirn gelangt. Ob eine hitzebedingte Schädigung der Blut-Hirn-
Schranke dazu führt, dass peripheres Serotonin in relevanten Mengen ins
Gehirn eintritt, ist bislang nicht ausreichend belegt.

Welche Funktion hat das Serotonin im Gehirn?

Serotonin dreht an verschiedenen Stellschrauben unseres Stoffwechsels, es
beeinflusst zum Beispiel den Schlaf-Wach-Rhythmus und die Impulskontrolle.
Wie bei Elektrolyten kommt es auch beim Serotonin auf die richtige
Konzentration an. Wie Hitze diese Funktionen über das serotonerge System
verändert, ist allerdings komplex und bislang nicht vollständig
verstanden. Ein gestörtes Serotonin-Gleichgewicht findet sich unter
anderem bei psychischen Erkrankungen wie Depressionen, Zwangserkrankungen
und Angststörungen. Ein ausgeglichener Serotonin-Spiegel ist also wichtig
für das emotionale Wohlbefinden. Letztlich resultieren die Symptome einer
Überhitzung aber aus vielen ineinander verzahnten Prozessen, bei denen
auch andere Botenstoffe eine Rolle spielen.

Apropos Schlaf-Wach-Rhythmus: Was passiert, wenn es nachts ungewöhnlich
warm ist?

Dann leidet die Schlafqualität. Man wacht zwischenzeitlich auf, die
Tiefschlafphasen können sich verändern. Für das Gehirn ist gestörter
Schlaf schädlich, unter anderem weil natürliche Reinigungs- und
Reparaturprozesse beeinträchtigt werden.

Hitze kann das Gehirn also auf unterschiedliche Weise unter Stress setzen
– vom Flüssigkeits- und Elektrolytverlust bis zum Schlafmangel. Es gibt
nicht den einen Mechanismus. Vielmehr wirken mehrere Faktoren zusammen.

Wenn sich schon ein gesundes Gehirn mit Hitze schwertun kann, was ist dann
im Krankheitsfall?

Einem geschwächten Gehirn fällt es grundsätzlich schwerer, mit Hitze
umzugehen. Es kann nicht so gut gegensteuern und die Belastung
ausgleichen, da die zerebrale Reservekapazität – also seine Fähigkeit,
zusätzliche Belastungen zu kompensieren – ohnehin schon eingeschränkt ist.
Das kann zum Beispiel den sogenannten Hypothalamus betreffen, eine
Hirnregion, die wiederum für die Regulierung der Körpertemperatur wichtig
ist.

Epidemiologische Studien konnten einen Zusammenhang zwischen hohen
Umgebungstemperaturen und Verhaltensauffälligkeiten, zum Beispiel
vermehrten Gewaltverbrechen oder auch einer höheren Suizidrate, zeigen.
Studien deuten zudem darauf hin, dass sich die Symptome psychiatrischer
und neurologischer Erkrankungen bei Hitze verstärken können. Bei Menschen
mit solchen Erkrankungen hat man auch eine Zunahme der
Krankenhausaufnahmen und der Sterblichkeit, also die Häufigkeit von
Todesfällen, beobachtet. Entsprechende Hinweise gibt es unter anderem für
Schizophrenie, Parkinson und Demenz.

Gibt es weitere Effekte?

Durchaus. Bei Hitze steigt für Menschen mit Demenz das Risiko für ein
Delir, das ist ein Zustand extremer Verwirrtheit. Und falls sie bei
Hitzeperioden für längere Zeit zu Hause bleiben, weil es dort kühler ist,
kommen Kontakte zu anderen Menschen zu kurz. Diese soziale Isolation kann
sich ebenfalls negativ auf die Psyche auswirken. Auch gewohnte
Tagesabläufe und Routinen können durch die Hitze durcheinandergeraten.

Bei hohen Temperaturen sind deshalb nicht nur Menschen mit Herz-Kreislauf-
Erkrankungen besonders gefährdet, auch wenn sie meist als die Risikogruppe
wahrgenommen werden. Problematisch ist Hitze auch für Menschen mit
psychiatrischen oder neurologischen Erkrankungen.

Wie steht es eigentlich um Medikation?

Ein wichtiger Aspekt. Unabhängig von der jeweiligen Erkrankung sollte man
beachten, dass viele Medikamente hitzeempfindlich sind und kühl gelagert
werden müssen. Manche Arzneimittel wirken auch anders als bei
Normaltemperatur, weil der Stoffwechsel bei Hitze anders reagiert.

Einige Wirkstoffe beeinflussen die Schweißproduktion oder das Durstgefühl.
Und es gibt auch Medikamente, die als Pflaster verabreicht werden, sodass
der Wirkstoff durch die Haut aufgenommen wird. Diese Möglichkeit gibt es
zum Beispiel bei einem gängigen Antidementivum. Es kann als Tablette
eingenommen werden, wird dies jedoch nicht vertragen, ist ein Pflaster
eine sinnvolle Alternative. Bei starkem Schwitzen besteht allerdings die
Gefahr, dass es sich ablöst bzw. der Wirkstoff schlechter aufgenommen
wird.

Der sichere Umgang mit Medikamenten bei Hitze ist daher ein weites Feld.
Es gibt dazu spezielle Empfehlungen: die sogenannte CALOR-Liste. Ihr Name
leitet sich vom lateinischen Wort für Wärme ab.

Ihre Tipps zum Umgang mit Hitze?

Die allgemein bekannten Ratschläge sind auch die wirksamsten: Ausreichend
trinken, sich körperlich wenig belasten und möglichst ein schattiges
Plätzchen aufsuchen.

Interview: Dr. Marcus Neitzert