Ratgeber
Baby it's cold outside – Grundlagen der Thermogenese
Autor/in:
Dr. Simone Koch (Ärztin) 
geprüft von Sandy Bittner (Autoimmun-Expertin)
letzte Aktualisierung 12.02.2021
Am letzten Wochenende waren wir auf einem Geburtstag eingeladen. Die Feier fand stimmungsvoll in einem alten Bauerngehöft in der Tenne statt und untergebracht waren in einem der urigen, umgebauten Zimmer im alten Stall.
Für mich hatte die Sache leider nur einen kleinen Haken…. Es war klirrend kalt. Machte das zwar tagsüber eine herrliche Winteratmosphäre mit den von Raureif überzogenen Obstbaumhainen und einer strahlenden Wintersonne am Himmel. Führte der stundenlange Aufenthalt in der zugigen Tenne dazu, dass mein Körper trotz intensiver Betätigung komplett auskühlte.
Auch eine ausgiebige heiße Dusche vor dem ins Bett gehen, schaffte es nicht meine eiskalten Gliedmaßen wieder auf Normaltemperatur zu bringen. Und ich lag viele Stunden der Nacht frierend wach, bevor es meinem Körper endlich gelang den richtigen Schalter umzulegen und die Wärme zurückkehrte. Keine schöne Erfahrung, aber eine die ich schon seit einigen Jahren häufiger machen musste und die mich gelehrt hat den Winter zu fürchten.
Lange dachte ich, die Lösung wäre den Winter zu meiden und für die schlimmsten Monate aus dem kalten Deutschland zu fliehen. Aber der aktuelle Hype um Kälte-Akklimatisation und saisonale Körperfunktionen hat mich zum Umdenken gebracht.
„Das“ ist nicht normal und sollte so nicht sein. Was kaputt ist kann in den meisten Fällen auch repariert werden, aber dafür muss man erstmal verstehen, wie es funktioniert. Dem Körper zugeführte Energie kann auf zweierlei Wegen wieder verbraucht werden: Wärme und Arbeit. Wieviel in „Arbeit“ fließt hängt zum einem mit der Stoffwechselrate, also dem Grundumsatz zusammen, zum anderen mit der im Laufe des Tages erbrachten körperlichen Anstrengung. Welcher Anteil in Wärme umgesetzt wird erscheint uns weitestgehend als unserem Einfluss entzogen.
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Wir nehmen zwar wahr, wenn wir vermehrt Frieren, haben aber gefühlt nur wenig Einfluss auf diesen Zustand. Damit wir das ändern können, ist es hilfreich sich zunächst ein bisschen damit auseinanderzusetzen, wie Thermogenese, die Wärmeproduktion unseres Körpers, funktioniert.
Grundsätzlich ist unser Körper in der Lage die Wärmeproduktion an die äußeren Umstände anzupassen und z.B. bei Kälte oder erhöhter Nahrungsaufnahme mehr Wärme zu produzieren und bei verminderter Nahrungsaufnahme weniger.
Ein Blick auf unsere Umwelt mit den dick eingepackten Gestalten, die trotzdem kläglich bibbernd am Bahnstein stehen und viele Kilos zu viel auf die Waage bringen, eröffnet uns aber sofort, dass dieser Mechanismus bei einem Großteil der westlichen Bevölkerung nicht mehr optimal zu funktionieren scheint.
Werden wir Kälte ausgesetzt so erhöht sich zunächst die Wärmeproduktion durch Muskelzittern. Findet diese Exposition über einen längeren Zeitraum statt, so adaptiert der Körper und die Mitochondrien und das braune Fettgewebe produzieren vermehrt Wärme. Das Zittern hört auf. Insgesamt haben Menschen eine relativ große Temperaturkomfortzone zwischen 28° und 20°C in der so gut wie keine Anpassungen hinsichtlich der Wärmeproduktion stattfinden. Während Hunger die Wärmeproduktion um bis zu 40% absenkt, kann eine ständige etwas erhöhte Energiezufuhr den Verbrauch dauerhaft erhöhen.
Den Punkt mit dem Hunger sollten wir uns merken, denn bei bestimmten Nährstoff- oder Hormonmängeln wähnen sich unsere Mitochondrien im Hungerzustand, auch wenn grundsätzlich genug Energie zugeführt wird. Eine erhöhte Wärmeproduktion kann z.B. nur dann stattfinden, wenn die Ernährung ausreichend hochwertige Proteine enthält, das der Körper es sich nicht leisten kann Energie zu verschwenden, wenn er erhöhten Aufwand für Proteinbiosynthese betreiben muss. Überschüssige Energie wird dann sicherheitshalber in Fett umgewandelt. Bei Ratten fällt die Stoffwechselrate unter einer proteinarmen Diät z.T. um 40%.
Aber zurück zu unserer Ausgangslage:
Ich liege also bei ungefähr 15°C unter meiner Bettdecke und fühle mich eiskalt… Was sollte eigentlich passieren? Das Gehirn registriert die erniedrigte Körpertemperatur und schickt Adrenalin und Noradrenalin als erste ins Rennen, um die Umstand zu beheben. Diese docken sowohl im Hypothalamus als auch im braunen Fettgewebe an.
Jetzt wird es relativ kompliziert, da auch die Ab- oder Anwesenheit verschiedener weiterer Hormone wir Insulin und Leptin eine Rolle spielen. Aber grundsätzlich lösen Sie eine Erhöhung der Stoffwechselrate aus unter anderem getriggert und gesteuert durch die verschiedenen Achsen vom Hypothalamus in den Körper. Mitspielen dürfen unter anderem die Nebenniere und die Schilddrüse.
Ich denke bereits hier wird langsam klar, warum diese Mechanismen bei vielen Autoimmunerkrankten nicht besonders gut funktionieren, da diese beiden Organe zu denen gehören, die bei chronischen Erkrankung in ihrer Funktion oft erheblich gestört sind.
Was genau die Schilddrüse alles tut um Akklimatisation an Kälte geschehen zu lassen, bleibt weiterhin relativ unklar. Auf jeden Fall beschleunigt Sie den Citratzyklus im Mitochondrium, die direkte Abgabe von Wärme aus den Mitochondrien und die verschiedene eisenabhängige Enzymfunktionen zur Energiegewinnung.
Im Mitochondrium kann man sich die Sache ungefähr vorstellen: Zur Energiegewinnung werden Teile einer Produktionskette von einem zum anderen weitergegeben und am Ende kommt Energie in Form von ATP dabei heraus. Bei der adaptiven Thermogenese greifen die einzelnen Arbeiter nicht mehr so richtig fest zu und einige Protone fallen herunter und werden im darunter liegenden Lavabecken zu Hitze verbrannt.
Läuft die Kette einwandfrei nennt man das „gekoppelt“, gehen Teile verloren ist die Kette „entkoppelt“. Wer wissen will wie genau das alles abläuft, der kann einen Blick ins Biochemiebuch werfen, ich denke die meisten langweile ich damit eher. Wichtig für uns ist: In hohem Maße beteiligt sind hier NADH, aktiviertes Coenzym Q10 und Eisen.
Im braunen Fettgewebe findet diese Entkopplung durch sogenannte Entkopplungsproteine statt. Das braune Fettgewebe hat große Mengen von Rezeptoren für Adrenalin und und Noradrenalin. Werden diese stimuliert, so erhöht sich sofort der Spiegel an Entkopplungsproteinen.
Chronische Stimulation führt zu einer Erhöhung der Mitochondriendichte, zu einer Zunahme des braunen Fettgewebes und einer schnelleren Zunahme von Entkopplungsprozessen, wenn ebenfalls genügend Schilddrüsenhormone zur Verfügung stehen.
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Viel Hitze, hoher Energieverbrauch…. Klingt erstmal super oder?
Wichtig ist hier nochmal zurück zum ursprünglichen Bild zu gehen: Dadurch, dass die Arbeiter nicht mehr sauber arbeiten, kommt in der Produktionskette weniger zustande. Das heißt für uns, reicht die Substratzufuhr von Außen nicht, haben wir zwar mehr Hitze, aber weniger Energie zur Verfügung.
Besonders gut ist in diesem Zusammenhang Fett, da es einfach eine größere Menge Energie pro Maßeinheit hat. Dies ist wahrscheinlich einer der Gründe, warum in kälteren Gefilden, traditionell viel fetter gegessen wird als in tropischen und warum die sogenannte Winterküche meist deftig und fettreich ist.
Darüber hinaus sind es freie Fettsäuren die Protonen für die weitere Hitzeproduktion zurück in die Zelle transportieren. Stehen akut keine zur Verfügung behilft der Köper sich so gut er kann selber in dem er welche aus dem Fettgewebe freisetzt. Eine entscheidende Rolle in der Biogenese von Mitochondrien und braunem Fettgewebe spielt nach der aktuellen Studienlage das T3.
Und an dieser Stelle wurde ich dann endgültig hellhörig:
Momentmal, was wenn die Spiegel nicht optimal sind bzw. eine erkrankte Schilddrüse nicht in der Lage ist in einer besonderen Situation vermehrt T3 auszuschütten? Was meine Recherche in dieser Richtung erbracht hat, was man möglicherweise tun kann, um das zu verbessern und ob mir denn endlich wieder warm geworden ist, verrate ich Euch beim nächsten Mal.
