6. Diskussion

6.1. Die Messung, Regelung und Abhärtung des Kreislaufes

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Die vorliegende Arbeit weist ein für die "Abhärtung" genannte allgemeine Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegenüber Krankheiten unspezifisches Korrelat nach. Dazu eignet sich die Untersuchung von Personengruppen, die jeweils eine von verschiedenen physikalischen Abhärtungsmaßnahmen gewohnheits- und regelmäßig halb- oder ganzjährig mindestens wöchentlich anwenden. Betrachtet werden hier untrainierte Kontrollpersonen im Vergleich mit an wechselwarme (Saunagänger) sowie an intensive Kaltreize (Eisbader oder auch Winterschwimmer genannte) gewöhnte Probanden.

Mit der Laser-Doppler-Flowmetrie existiert ein Meßverfahren, das in Bezug auf Änderungen der Hautdurchblutung erheblich rascher reagiert als ältere Verfahren wie Nagelbettmikroskopie, Thermographie, Plethysmographie, Thermometrie oder Xenon-Muskelclearance. Die Dopplermethode erfaßt die Vasomotion der kutanen Gefäße ebenso wie die der Thermoregulation dienende Vasomotorik.

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Betrachtet man die Widerstandsverteilung im Körperkreislauf, entfallen 47 % auf kleine Arterien und Arteriolen, 27 % auf die Kapillaren, 19 % auf Arterien und 7 % auf die Venen. Umgekehrt stellen hinsichtlich der Volumenverteilung das venöse System 64 % und nur 5 % die Kapillaren dar. Ferner sind mit je 7 % die großen Arterien und das Herz in der Diastole beteiligt, zu 8 % kleine Arterien und Arteriolen sowie 9 % der Lungenkreislauf. Die kleinen Arterien und Arteriolen stellen fast 50 % des totalen peripheren Widerstandes dar, denn bekanntermaßen führt nach HAGEN-POISEUILLE eine Radiusabnahme von nur 16 % zur Verdopplung des Widerstandes. Die Kapillaren hingegen haben zwar einen noch kleineren Radius bzw. einen viel höheren Widerstand als die Arteriolen, jedoch ist ihre Gesamtzahl derart hoch, daß ihr Anteil am totalen peripheren Widerstand doch 27 % beträgt. Die Kapillaren und postkapilläre Venolen bewerkstelligen den Stoff- und Flüssigkeitsaustausch durch sehr niedrige Strömungsgeschwindigkeit, minimaler Wandstärke und extremer Gesamtoberfläche von etwa 1000 m² (SILBERNAGL et al. 2001).

Bei der Abhärtung infolge thermischer Reize nehmen akrale Durchblutungsänderungen die Schlüsselstellung ein, vermittelt insbesondere durch den hohen Anteil glatter Muskelzellen in den Terminalarterien und Arteriolen. Mittels dieser Muskulatur wird der Gefäßdurchmesser eingestellt, hier kommt es zu den größten Druckabfällen im Kreislaufsystem. Die neuronale Kontrolle der Durchblutung setzt vor allem an den kleinen Arterien und den größeren Arteriolen an, die Regelung des venösen Rückstroms zum Herzen hingegen an den Venen mittels Änderung ihrer Blutspeicherkapazität. Beides läuft meist über den Sympathikus ab, wobei der postganglionäre Transmitter (mit Ausnahme der Schweißdrüsen) das Noradrenalin ist. Es bindet an die α-1-Adrenorezeptoren der Gefäße und wirkt damit vasokonstriktorisch. Eine Vasodilatation wird durch Nachlassen des Sympathikotonus erreicht.

Die neuronale Koordination der Organdurchblutung erfolgt prinzipiell hauptsächlich auf zwei Wegen: a) über eine zentrale Mitinnervation - beispielsweise geht bei einer Aktivierung einer Muskelgruppe von der Hirnrinde gleichzeitig ein Impuls zu den Kreislaufzentren - oder b) über eine neuronale Rückmeldung von den Organen, deren Aktivität und Stoffwechsel sich geändert haben. Stehen neuronale und lokal-metabolische Einflüsse im Widerstreit, z.B. bei der Sympathikuserregung während der Skelettmuskelarbeit, überwiegen die metabolischen Einflüsse, sodaß es im tätigen Muskel zur Vasodilatation kommt, während in der restlichen Muskulatur der Sympathikus die Durchblutung drosselt (SILBERNAGL et al. 2001).

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Die Durchblutung der Haut wird vorwiegend neuronal reguliert und steht einerseits im Dienste der Thermoregulation, andererseits werden die Hautgefäße bei Volumenmangel stark verengt, um die Versorgung lebenswichtiger Organe zu erhöhen, was bei Kreislaufzentralisation als Blässe imponiert. Bei starker Kälte wird die thermisch bedingte Vasokonstriktion der Haut periodisch unterbrochen, um Gewebsschäden zu vermeiden (LEWIS 1930). Hier spielen sogenannte Axonreflexe eine Rolle: Ein afferenter Impuls von der Haut geht dabei noch in der Peripherie auf efferente Gefäßnerven über (auf gleichem Wege entsteht ferner auch der Dermographismus).

Man hat die Kältedilatation als eine Schutzfunktion angesehen, die die Folgen einer anhaltenden mangelhaften Gewebsdurchblutung (Nekrosenbildung) verhindert. Allerdings kann sie nach KEATINGE et al. (1965) zu einer verhängnisvollen Beschleunigung der allgemeinen Auskühlung führen, wenn sie z.B. bei Schiffbrüchigen auftritt, die längere Zeit in kaltem Wasser schwimmen. Abgesehen davon lehrt die Praxis, daß trotz Kältevasodilatation bei entsprechender Kältebelastung schwere lokale Frostschäden auftreten. Interessanterweise greift ihre Schutzfunktion erst bei kältegewohnten Menschen durch – diese Beobachtung läßt schon erwarten, daß Kälteanpassung zur Ökonomisierung führt.

Das Ruhepotential der o.g. glatten Gefäßmuskelzellen unterliegt spontanen Schwankungen, die periodisch ablaufen. Größere Potentialänderungen führen zur Vasomotion, der sich über den gesamten Gefäßverlauf ausbreitenden Gefäßmuskelkontraktion. Nach WITZLEB (1985) hat ein sich rhythmisch kontrahierendes Gefäß einen deutlich geringeren Widerstand als eine starre Röhre vergleichbaren mittleren Durchmessers. Weitere Bedeutung kommt der Pumpfunktion der Vasomotion zu (dem schon im Kapitel 2.1. erwähnten "akzessorischen Herzen") auch hinsichtlich der Lymphproduktion.

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Wie die motorischen Reaktionen können auch die Reizantworten des vegetativ-autonomen Systems nach Umfang, Komplexität und Spezifität verschieden sein (ROHEN 1971). Die stufenweise zunehmende Komplexität als wichtiges Organisationsprinzip des autonomen Systems, der auch die differenzierte Zeitstruktur der spontanen und reaktiven Vorgänge entspricht, geht aus der Folge der Funktionskreise hervor. Auf der untersten Stufe der peripheren Autonomie sind zunächst nur lokale Reaktionen möglich, die überwiegend trophisch-nutritive Funktionen erfüllen, wie z.B. Axonreflexe. Die funktionelle Bedeutung dieser primitiven Mechanismen ist trotz der Überlagerung durch höhere nervale und humorale Steuerungen sehr groß. Dies belegt z.B. die Prävalenz der lokal-chemischen Durchblutungsregelung gegenüber allen anderen Steuerungsfaktoren der Gefäßweite (REIN 1941, GOLENHOFEN 1962). Die starke Beteiligung chemischer Wirkstoffe wie z.B. Gewebehormone an den afferenten wie efferenten Vorgängen der autonomen Peripherie weist zugleich auf die Möglichkeit von Fernwirkungen im Organismus hin, vor allem durch den Übertritt solcher Stoffe in die Blutbahn.

Die spinosegmentale als nächsthöhere Integrationsstufe umfaßt zahlreiche autonome Reflexmechanismen, so auch die der Vasomotorik sowie Pilomotorik. Die Reaktionen schließen zwar bereits konsensuelle Beteiligungen sowie intersegmentale und kutaneoviszerale bzw. somatoviszerale Koordinationen mit ein, doch funktionieren diese spinalen Mechanismen außerhalb des Einflusses höherer Regionen mehr für den lokalen und augenblicklichen Bedarf. Sie sind noch nicht in der Lage, selbständig im Sinne der vegetativen Homöostase des Gesamtorganismus zu wirken. Projektionen der spinalen Reflexkreise lassen sich aber auch bis zum zerebralen Kortex nachweisen (INGRAM 1960).

Dem Bereich der umweltchronisierten Ordnung langwelliger Rhythmen steht bei den kürzerwelligen eine anderes Ordnungsprinzip gegenüber, das auf einer wechselseitigen inneren Abstimmung der rhythmischen Vorgänge beruht. Bei dieser Koordination lassen sich Frequenz- und Phasenabstimmung nachweisen. So stehen z.B. bei den Rhythmen von Atmung und Kreislauf alle Frequenzen zueinander bevorzugt in einfachen ganzzahligen Frequenzproportionen. Beispielsweise beträgt die Periodendauer der Vasomotion 6 Sekunden und die des Pulses 1 s; dagegen weisen die arterielle Grundschwingung eine Periodendauer von 0,4 s sowie die periphere Durchblutung oder auch höhere Atemperioden von etwa 70 s auf. Analoge Befunde liegen ferner auch für die glattmuskulären Rhythmen des Gastrointestinaltraktes vor (GOLENHOFEN 1987).

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Bei den höheren Organismen ist eine Funktionsanalyse der Regelsysteme dadurch erschwert, daß innerhalb der hierarchischen Struktur des autonomen Systems die Regelkreise der verschiedenen Integrationsstufen miteinander „vermascht“ sind, d.h. Teile eines Regelkreises zugleich Teilstücke eines anderen sein können (HILDEBRANDT 1955). Auf den höheren Organisationsebenen nimmt nicht nur die Komplexität der Wirkungsgefüge zu, vielmehr wirken die höheren Integrationsstufen maßgebend auf die Regelkreise der niederen Stufen ein, indem sie deren Sollwerte bestimmen oder verstellen. Diese sogenannte Führungsgrößenaufschaltung geschieht zudem häufig in Form spontanrhythmischer oder induzierter periodischer Schwankungen. Die rückgekoppelte Kreisstruktur der Regeleinrichtungen macht alle Funktionskreise im Prinzip schwingungsfähig, sodaß sie sowohl spontane Rhythmizität als auch periodische Antworten zeigen können (DRISCHEL 1973, RENSING 1973). In diesen Kontext der spino-segmentalen Integrationsebene sind die zu betrachtende Vasomotorik und Vasomotion einzuordnen.

Der Begriff der Abhärtung ist spätestens seit den Publikationen „Meine Wasserkur“ sowie „So sollt ihr leben“ (KNEIPP 1886 und 1889) allgemein bekannt, die das Gehen im Wasser zur Kräftigung der „ganzen Natur“ und zur Verbesserung der Harnableitung empfehlen. Wissenschaftlich formuliert ist unter der Abhärtung eine wiederholte bewußte oder unbewußte Exposition des Menschen gegenüber natürlichen Reizen mit der Folge einer allgemeinen Erhöhung der Widerstandskraft gegenüber Krankheiten zu verstehen. Gemeint ist damit eine „insgesamt höhere gesundheitliche Stabilität“, also nicht nur infekthäufigkeitsbezogen (BRENKE et al. 1996).

SELYE formulierte 1950 mit der Lehre vom allgemeinen Adaptationssyndrom den „systemic stress“, der die Homöostase des menschlichen Organismus stört (SELYE 1953, s. Kap. 2.2.). In diesem Zusammenhang ist das WILDER´sche Ausgangswertgesetz zu erwähnen, wonach unter einer am vegetativen Nervensystem angreifenden Therapie vor allem diejenigen Werte korrigiert werden, die besonders weit von der gesunden Mitte abgewichen sind (WILDER 1931). Dieser normalisierende Effekt ist ein deutlicher Hinweis auf die Möglichkeit einer unabhängigen, selbständigen Reaktion des Organismus auf äußere Einflüsse (BÜHRING 1987).

6.2. Die Körpertemperatur als Kreislauffunktion

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Die Aufgabe der Thermoregulation ist es, die Kerntemperatur des menschlichen Organismus auf einem Sollwert konstant zu halten, der im Mittel ca. 37° C beträgt. Damit können die Körperhöhlen praktisch als homöotherm, als gleichwarm angesehen werden. Genaugenommen ist jedoch die Temperatur des Köperkerns weder zeitlich noch räumlich konstant: Nach HENSEL et al. (1973) findet man Temperaturunterschiede im Körperkern zwischen 0,2 - 1,2° C; selbst das Gehirn weist ein radiales Temperaturgefälle zur Hirnrinde auf, das mehr als 1° C beträgt.

Dagegen verhalten sich Extremitäten und Haut poikilotherm, also wechselwarm. In den Extremitäten bildet sich ein Temperaturgefälle in der Längsrichtung (axial) aus, daneben besteht ein radiales Temperaturgefälle (senkrecht zur Oberfläche). Die durch äußere Temperaturänderungen hervorgerufenen Schwankungen der Körpertemperatur sind besonders groß nahe der Körperoberfläche und an den Enden der Extremitäten (Akren).

Der Regelung der Körperkerntemperatur dienen Meßelemente, die fortlaufend den Temperaturzustand des geregelten Systems messen und dieses Meßergebnis einem zentralen Regler (ZNS) zuführen, in dem eine Verarbeitung der thermischen Informationen als Eingangsgröße stattfindet und Ausgangssignale erzeugt werden, die einen oder mehrere Stellvorgänge bzw. Stellglieder steuern. Zu letzteren zählen vor allem die Vasomotorik, die Wärmebildung und die Schweißsekretion. Sie sind so gerichtet, daß einer durch äußere und innere Störgrößen verursachten Temperaturabweichung entgegengewirkt wird. Dies entspricht einem kreisförmig geschlossenen System mit negativer Rückkopplung (BRÜCK 1985).

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Die Vasomotorik als thermoregulatorisches Stellglied weist regionale Unterschiede auf, wobei die Steuerung der Akrendurchblutung, also der Hand, Nase, Ohren und Lippen, über noradrenerge sympathische Nerven erfolgt. Die alpharezeptorenvermittelte Regulation dient der Wärmeabgabe oder der Isolation durch die Körperschale. Eine Zunahme des sympathischen Tonus geht mit einer Vasokonstriktion einher, während eine Abnahme des Tonus zur Dilatation führt.

Auch die Weite der in den distalen Extremitäten vorkommenden arteriovenösen Anastomosen wird durch den Sympathikus in gleicher Richtung wie die der Arteriolen beeinflußt. Durch die Eröffnung dieser Anastomosen wird die Durchblutung der Extremitäten und damit der konvektive Wärmetransport erheblich gesteigert. Die Ausschaltung des Sympathikus führt nach BRÜCK zu einer nahezu maximalen Dilatation an den Akren.

Im Dienste dieser Vasomotorik steht die Vasomotion, eine eigenständige, vom Herzen unabhängige Pulsation der präkapillären Arteriolen und Sphinkter. Bei der "Systole" der Vasomotion sinkt, bei ihrer "Diastole" erhöht sich der Blutkapillardruck in den 10 bis 100 von der Arteriole versorgten Kapillaren (FÖLDI et al. 1993). Sinkt die Sauerstoffkonzentration der Gewebe, sinkt auch die Frequenz der Vasomotion und die Sauerstoffversorgung der Gewebe steigt. Umgekehrt reguliert eine hohe Sauerstoffkonzentration die Vasomotionsfrequenz hoch und die Sauerstoffversorgung der Gewebe sinkt wieder. Die Vasomotion verändert sich ebenso wie die Vasomotorik bei der Temperaturregelung des Körpers und reagiert beispielsweise auf Kaltreize sowohl lokal als auch konsensuell. Die Bezeichnung konsensuelle Reaktion meint die Beziehungen zwischen thermisch beeinflußtem Hautareal und reagierendem Bereich.

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Nach ERDL und SCHNIZER (1986) gilt sowohl für Abkühlung als auch für Erwärmung, daß auch an nicht exponierten Hautgebieten gleichsinnige Gefäßreaktionen als thermoregulatorische Antworten auftreten. Dieser Vorgang kann initial von thermischen Afferenzen der Haut ausgehen, wie es vor allem bei Kaltreizen als reflektorische Vasokonstriktion der Fall ist, oder infolge der Veränderung der Temperatur des rückströmenden Blutes, die dann über zentrale Thermorezeptoren die mehr oder weniger generalisierten konsensuellen Reaktionen der Hautgefäße auslöst.

Untersuchungen anderer Arbeitsgruppen lassen erkennen, daß die konsensuelle Wärmeregulierung in Abhängigkeit vom locus therapeuticus quantitativ unterschiedlich beeinflußt wird. Während normaler Saunagänge mit einer konstanten Temperatur von 40° C und 50 % Luftfeuchtigkeit wurde beispielsweise an sieben jungen männlichen Studenten gezeigt, daß die Wärmeregulierung bei großer Hitze durch Kühlung der Stirnpartie stärker beeinflußt werden kann als durch Kühlung von Schläfen oder Hinterhaupt (KATSUURA et al. 1996). Eine Erklärung hierfür dürfte die unterschiedliche Verteilung von Kaltrezeptoren an den Akren sein.

Thermosensoren der Haut gibt es für Temperaturen unter 36° C (Kaltsensoren) und für solche über 36° C (Warmsensoren). Je niedriger die Temperatur (Bereich 36-20° C) ist, desto höher ist die Aktionspotentialfrequenz bei den Kaltsensoren; bei den Warmsensoren ist es umgekehrt (Bereich 36-43° C). Zwischen 20° C und 40° C kommt es zu einer raschen Adaptation der Thermozeption über sogenannte Intensitäts-Differential- oder PD-Sensoren: Wasser von 25° C wird nur anfangs als kalt empfunden. Extremere Temperaturen werden dagegen dauernd als kalt bzw. warm registriert (Schutz vor einem Absinken der Kerntemperatur und Hautschäden). Während für diese Funktionen nur ein paar Kalt- und Warmsensoren / cm² Haut genügen, ist die Sensordichte im Mundbereich wesentlich höher; daher eignen sich Lippen oder Wangen gut zur Temperatur-“Messung“. Für Temperaturen über 45° C gibt es eigene Hitzesensoren, die den Capsaicinsensoren entsprechen, mittels derer die „heiße“ Schärfe der Chilischote schmackhaft wird. Deren Erregung führt zur Öffnung eines Kationenkanals in nozizeptiven Nervenendigungen, was dort die Depolarisation und Auslösung von Aktionspotentialen bewirkt (SILBERNAGL 2001).

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Neben den kutanen Kalt- und Warmrezeptoren, die zugleich die Temperaturempfindung vermitteln, wurden seit langem "innere Thermorezeptoren" postuliert und zahlreiche experimentelle Indizien für ihre Existenz gewonnen. So konnte BLIGH (1973) durch lokale Erwärmung oder Kühlung eines eng umschriebenen Bezirkes des vorderen Hypothalamus sowohl Wärmeabgabevorgänge als auch eine Steigerung der Wärmebildung auslösen. Diese thermosensitiven inneren Rezeptoren wurden bislang nicht identifiziert, wohl aber mittels Einzelfaserableitung sogenannte "Wärmeneuronen", d.h. Nervenzellen, deren Aktivität bei lokaler Erwärmung zunimmt.

Schon 1963 zeigten NAKAYAMA et al., daß durch deren Aktivierung ein Entwärmungsmechanismus über die Steigerung der Atemfrequenz angeregt wird. Mehrere Autoren belegen eine ähnliche Thermosensitivität auch an einigen anderen Stellen des zentralen Nervensystems. So beschreibt JESSEN 1967 in seiner gleichnamigen Arbeit die "Auslösung von Hecheln durch isolierte Wärmung des Rückenmarks am wachen Hund". Die gleiche Provokation führt nach Auffassung weiterer Arbeitsgruppen zur Vasodilatation und Hemmung der Wärmebildung, während die Abkühlung des Rückenmarks Kältezittern und Vasokonstriktionen auslöst (THAUER et al. 1972, SIMON 1974).

Zusammengefaßt stellt sich die Regelung der Körpertemperatur als sehr aufwendiges Regelsystem dar. Die Gewöhnung an wechselwarme sowie an intensive Kaltreize führt zu verschiedenen Anpassungsvorgängen. Gemäß der Aufgabenstellung ergibt sich die Frage nach unspezifischen Veränderungen akralen Durchblutungsverhaltens im Ergebnis regelmäßigen Winterschwimmens einerseits und der Saunaanwendung andererseits im Vergleich mit ungewöhnten Kontrollprobanden.

6.3. Das Verhalten konsensueller Auswirkungen eines kalten Fußbades auf Vasomotorik und Vasomotion von Kontrollpersonen, Saunagängern
und Winterschwimmern

6.3.1. Vasomotorik und Vasomotion an der Nasenschleimhaut bei einem
kaltem Fußbad

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Die Auswahl des Nasenseptums als einer der Untersuchungsorte zum Nachweis von Abhärtung gründet sich auch auf die evidente Bedeutung der Schleimhäute beim Auftreten akuter respiratorischer Erkrankungen: Die Ausscheidung von Entzündungsprodukten zunächst in die präformierten Räume des menschlichen Körpers sowie der dann folgende Abtransport durch die Expektoration ist ohne eine funktionsgerecht arbeitende Schleimhaut gar nicht möglich. Hält man sich die Häufigkeit des Auftretens der - teilweise mit Komplikationen einhergehenden -grippalen Infekte in der ärztlichen Sprechstunde vor Augen, verwundert die schon in Medizinstudium und Facharztweiterbildung etwas nachlässige Behandlung der Schleimhaut in Hinblick auf die Erforschung auch deren Reaktionsmuster.

Die Durchblutungsregulation scheint gerade an dieser „vegetativen Front“ von herausragender Bedeutung zu sein: Jedes Kind reagiert mit seiner Schleimhaut normalerweise auf eine zur Erkrankung führende Noxe durch deren Entzündung eben mit verstärkter Durchblutung, Schwellung und Ausscheidung von Sekret (wäßrig beginnend bis eitrig) und schließlich der Regeneration. Jegliche Komplikationen scheinen hier ihre Ursache auch in einer Störung der Schleimhautsekretion zu haben und somit eben in einer Alteration der Durchblutung! Abgesehen von der herausragenden Stellung physikalischer Behandlung im allgemeinen scheint uns speziell balneologische und klimatologische Abhärtung als einfach und erfolgversprechend, jenseits frustraner antibiotischer „Abschirmung“ - die schon angesichts der meist viralen Kausalität obsolet sein sollte - eine potente Umstimmung der Schleimhaut hervorzurufen.

Die Untersuchungen ergaben, daß gewohnheitsmäßiges Winterschwimmen - wöchentlich von September bis Mai - eine signifikant höhere Durchblutung der Nasenschleimhaut hervorruft als die Sauna (siehe Abb. 5). Damit ist die konsensuelle Durchblutungsreaktion der Nasenschleimhaut zweifelsfrei nachgewiesen. Der Winterschwimmer verfügt also hinsichtlich der eingangs erwähnten Infektionsabwehr über ein ausgezeichnetes Instrument, besser als jeder Untrainierte auf akute respiratorische Erkrankungen zu reagieren, beispielsweise durch größeren Kontakt mit immunkompetenten Zellen.

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Die Begründung der geringeren Schleimhautdurchblutung der Saunagänger im Vergleich auch zu den Kontrollpersonen fällt allerdings schwerer und ist vermutlich in einer Ökonomisierung zu sehen. Die Sauna dürfte - da wechselwarm - mehr in Richtung der Tolerierung von ambivalentem thermischen Streß führen, wozu wohl besser ein geringeres Ausgangsniveau der Durchblutung geeignet sein dürfte. Ferner kann zur Erläuterung dieses Phänomens natürlich auch herangezogen werden, daß beim Saunagang die Warmphasen erheblich überwiegen. Insofern sind die hierdurch ausgebildeten Adaptate auch von den durch das Winterschwimmen hervorgerufenenen zu trennen.

Die Fähigkeit des Organismus zur Selbstoptimierung sieht CONRADI (1985) als Voraussetzung für die Wirksamkeit von Thermotherapieverfahren durch Ausbildung spezifischer Adaptate. Die angeführte geringere Ruhedurchblutung – in warmer Umgebung – der Saunagänger ist am ehesten als solches zu sehen. Das Ziel dieser Arbeit liegt hingegen im Nachweis unspezifischer Adaptate durch verschiedene Anwendungen gewohnheitsmäßiger Hydrotherapie. Bei der Auswertung der Versuche an der Nasenschleimhaut zeigen sich besonders bei den Winterschwimmern keineswegs nur spezifische Adaptate, da die Versuche unter warmen Umgebungsbedingungen durchgeführt wurden. Diese Probanden zeigen nämlich als einzige Gruppe sieben Minuten nach dem Kaltreiz eine höhere Durchblutung als zuvor in Ruhe, und dies auf ohnehin sehr hohem Niveau.

Die Kontrollpersonen bleiben in ihrer Nasenschleimhautdurchblutung während der Versuchsserie im wesentlichen gleich; der geringe Anstieg während des Kaltreizes ist einigen wenigen Probanden im Sinne einer größeren Streuung zuzuordnen. Dies entspricht den Ergebnissen von LINDNER (1990), die ein geringeres „Tonisations – Relaxationsspiel der oberflächlichen Gefäße Nichttrainierter“ postuliert. Im Gegensatz zu Winterschwimmern und Saunagängern weisen die Kontrollpersonen keine signifikante Durchblutungsänderung auf.

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Von besonderem Interesse an der Nasenschleimhaut beim Gruppenvergleich ist die signifikante Korrelation zwischen Durchblutung einerseits und Amplitude der Vasomotorik und Vasomotion andererseits bei Saunagängern und Kontrollpersonen, nicht jedoch bei den Winterschwimmern. Möglicherweise kommen also bei den Winterschwimmern andere Mechanismen im Sinne der Anpassung zum Ausdruck, die mathematische Abhängigkeiten überdecken. Damit wäre die Beeinflussung durch die Abhärtung durch Eisbaden besonders ausgeprägt, was sich sehr günstig beispielsweise auf die Lymphbildung sowie den Abtransport von Krankheitserregern auswirkt.

6.3.2. Vasomotorik und Vasomotion am Hypothenar bei einem kalten Fußbad

Wie schon bei der einleitenden Besprechung der Mikrozirkulation als Funktion des Wärmehaushaltes im Kapitel 2.1. besprochen, erfolgt die Thermoregulation des menschlichen Körpers topographisch keinesweg einheitlich. Einer Anregung von HENSEL folgend, betrachten wir dabei die Akren als Hauptstellglied, welches neben den Füßen und Händen auch Nase, Ohren und Lippen umfaßt. Hier beeinflussen sympathische Nerven über das Noradrenalin die Durchblutung der Arteriolen (HENSEL 1973).

Wenngleich in der Literatur der Stellenwert einer exakten Differenzierung zwischen Haut- und Muskeldurchblutung uneinheitlich bewertet wird, erscheint uns das Hypothenar als Meßort der Laser – Doppler – Flowmetrie als sehr geeignet: Einerseits lassen sich am Hypothenar eindeutig akrale Verhältnisse erfassen, zum anderen betrifft dieser Locus der Körperschale das verhornte Plattenepithel der Haut im Gegensatz zur Nasenschleimhaut als Einsatzort sekretorischer Immunglobuline.

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Dabei erfaßt die ausgewählte Untersuchungsmethode mit einer Eindringtiefe des Lasers von einem Millimeter ohnehin nur die Hautdurchblutung. Selbst eine Annahme von ergebnisrelevanten Synergien zwischen Haut und Muskeldurchblutung würde die Beantwortung der eingangs gestellten Fragen nicht behindern.

Darüber hinaus erschien uns neben der Korrelation zwischen den Versuchsgruppen ebenso der Nachweis bzw. Ausschluß von Korrelationen zwischen Nasenschleimhaut und Hypothenar bezogen auf Winterschwimmer, Saunagänger, Kontrollgruppe und auch die Gesamtpopulation von großem Interesse. Denn sowohl das Hypothenar als auch die im Kapitel 6.2.1. bereits diskutierte wichtige Nasenschleimhaut gehören zum Hauptstellglied der Thermoregulation, den Akren.

In Abbildung 14 zeigen sich folgende Ausgangswerte der Durchblutung am Hypothenar: Die Gruppe der Winterschwimmer weisen die kleinste, die Kontrollpersonen die größte Ruhedurchblutung auf. Zwischen diesen statistisch signifikant unterschiedlichen Werten liegt die Ausgangsdurchblutung der Saunagänger. Damit ist mit einer solchen unspezifischen Veränderung, weil sowohl durch gewohnheitsmäßige wechselwarme als auch intensive Kaltanwendung hervorgerufen, ein Abhärtungsvorgang bewiesen.

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Ferner läßt sich vermuten, daß die noch deutlich stärker eingeschränkte akrale Zirkulation der Winterschwimmer als Ausdruck einer spezifischen Kälteanpassung zu werten ist. Während der Versuchsreihen registrieren die Abbildungen 15 bis 17, daß im Gegensatz zu Kontrollpersonen und auch Saunagängern bei den Winterschwimmern die Ausgangswerte der Durchblutung am Hypothenar auch kurzfristig nahezu wieder erreicht werden. Dieses konsensuelle Reaktionsmuster der Hand nach einminütigem Fußbad in kaltem Wasser entspricht den Aussagen von BRENKE und BRENKE (1991) bezüglich der lokalen Wiedererwärmung von Winterschwimmern im Vergleich mit Kontrollprobanden.

Die Betrachtung der Vasomotionsfrequenz am Hypothenar zeigt in Ruhe beim Gruppenvergleich eine negative Korrelation zur Durchblutung: Die Winterschwimmer haben bei geringer Durchblutung die höchste Frequenz, die Kontrollpersonen die niedrigste bei höchster Ausgangsdurchblutung! Die Saunagänger liegen vor den Versuchen sowohl mit der Durchblutung als auch der Frequenz zwischen den anderen Versuchsgruppen. Besonders interessant sieht das Frequenzverhalten der Eisbadesportler am Hypothenar während des kalten Fußbades aus: Nur bei ihnen sinkt mit dem Kaltreiz die Vasomotionsfrequenz ab. Die Saunagewohnten steigen mit der Frequenz zwar etwas an, jedoch keineswegs so stark wie die an thermische Reize ungewohnte Kontrollgruppe.

Es kann somit am Hypothenar generell eine durch regelmäßig angewandte Hydrotherapie eine gesteigerte Vasomotion bei eingeschränkter Hautdurchblutung festgestellt werden, wobei die Winterschwimmer das lebhafteste Verhalten aufweisen. Sie bieten die größte Frequenz bei geringster Durchblutung. Der fehlende Frequenzanstieg während des Kaltreizes dagegen kann als spezifische Kälteanpassung gewertet werden. Diese Winterschwimmer sind an Kälte gewöhnt und reagieren darauf konsensuell kaum. Außerdem ist hier auch aus biometrischer Sicht bei dem im Gruppenvergleich höchsten Ausgangswert der Vasomotionsfrequenz ein weiteres Ansteigen ohnehin unwahrscheinlich.

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Auch die Messungen am Hypothenar zeigen also insgesamt durch den Nachweis unspezifischer, weil sowohl durch Sauna- als auch durch Winterschwimmen hervorgerufen, Veränderungen den Abhärtungseffekt gewohnheitsmäßiger Hydrotherapie. Beide Versuchsgruppen unterscheiden sich im Ausgangszustand von den Untrainierten durch eine gesteigerte Vasomotionsfrequenz bei eingeschränkter Durchblutung. Daß dieser Effekt ausgeprägter bei den Winterschwimmern auftritt, verwundert nicht, denn deren Applikationsreiz ist deutlich größer. Selbst wenn einige der Winterschwimmer nur kurz in das Wasser des aufgehackten Eislochs eintauchen, unterliegen sie aber damit sofort der Extremsituation.

Die Saunagänger betreiben diese Form der Hydrotherapie zwar das ganze Jahr über, jedoch benutzen keineswegs alle Personen dieser Versuchsgruppe die oberste Stufe, abgesehen von der Länge und Anzahl der Saunagänge. Es sei der Vollständigkeit halber erwähnt, daß sich der hydrotherapeutische Trainingseffekt natürlich nicht auf die Mikrozirkulation beschränkt, sondern z. B. durch die Veränderung auch des Blutdruckverhaltens das gesamte Herz – Kreislauf – System betrifft. Nach TIEDT (1987) reagiert es auf einen Kaltreiz physiologischerweise zunächst durch eine initiale Verengung der arteriellen und venösen Hautgefäße aufgrund lokaler und reflektorischer Mechanismen. Damit verlagert sich das Blut von der Körperschale in den Körperkern und der Blutdruck steigt. Über diesen Mechanismus werden arterielle Pressorezeptoren gereizt und das Herz – Schlag – Volumen steigt an.

Zur Beantwortung der eingangs gestellten Fragen steht jedoch die Mikrozirkulation im Mittelpunkt des Interesses. Die Auswertung der konsensuellen Auswirkungen kalter Fußbäder auf die Nasenschleimhaut und das Hypothenar erhärtet auch die Vermutung eines engen reflektorischen Zusammenhangs zwischen der Durchblutung des Nasen – Rachen – Raums und der akralen Durchblutung.

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Es zeigt sich durch den Nachweis unspezifischer Veränderungen, daß einerseits durch beide Verfahren eine Abhärtung überhaupt erreicht werden kann. Zum anderen wird die Wirkungsweise dessen, was gemeinhin unter „Abhärtung“ verstanden wird, verständlich, nämlich - über den Kontakt mit immunkompetenten Zellen - die Infektabwehr zu steigern.

Bereits 1957 war in der ehemalige DDR im Zuge der damaligen Grippewelle eine Studie mit dem Ergebnis erstellt worden, daß von den regelmäßigen Saunagängern nur 5 % erkrankten, während von den „sonstigen Betriebsangehörigen bis zu 47 % hustend und fiebernd zu Hause blieben“. Auch das Eisbaden wurde bei der Belegschaft des damaligen DDR – Atomkraftwerks Lubmin diesbezüglich ausgewertet.

Neben einer Reduzierung grippaler Infekte sowie der Besuche im zuständigen Landambulatorium gaben einzelne Winterschwimmer auch an, daß sich bei ihnen dadurch Gelenkbeschwerden oder Asthma bronchiale gebessert habe. Damals wurden die Effekte empirisch postuliert. Diese Arbeit belegt statistisch positive Korrelationen an Akren und Nasenschleimhaut bei Winterschwimmern, Saunagängern und auch der Gesamtgruppe. Da keinerlei derartige Korrelationen bei den Kontrollprobanden nachweisbar ist, kann an einer Abhärtung durch gewohnheitsmäßige Hydrotherapie nicht mehr gezweifelt werden.

6.4. Das Verhalten lokaler Auswirkungen eines Eisschmelzwasserbades auf Vasomotorik und Vasomotion von Kontrollpersonen, Saunagängern und Winterschwimmern

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In der Literatur gibt es neben der spontanen arteriellen Vasomotion Untersuchungen von Hauttemperatur und akraler Wiedererwärmung nach lokalen Kaltreizen. Dabei werden als Langzeiteffekte des Winterschwimmens hauptsächlich wärmere Akren in kalter Umgebung sowie eine schnellere akrale Wiedererwärmung nach Kaltreizen angegeben (BRENKE 1990).

Wie im Kapitel 4 (Methodik) bereits erwähnt, war neben der Untersuchung konsensueller Reaktionen auf ein kaltes Fußbad vor allem der Nachweis lokaler Auswirkungen eines Eisschmelzwasserbades Gegenstand der Versuche, und zwar hinsichtlich der Mikrozirkulation am Mittelfinger sowie der akralen Wiedererwärmung am Zeigefinger. Beide Versuchsreihen wurden simultan durchgeführt, d.h. die benachbarten Finger – wie beschrieben – langsam durch das Eisschmelzwasser über 60 Sekunden gerührt und anschließend der Zeigefinger unter die Thermomeßsäule gelegt, während dessen der aufgeklebte Laser laufend Werte über die Mikrozirkulation des Mittelfingers lieferte.

6.4.1. Die Reaktion von Vasomotorik und Vasomotion am Mittelfinger bei einem Eisschmelzwasserbad

Bezogen auf die konsensuellen Durchblutungsmessungen imponiert bei den lokalen Versuchen, daß die Durchblutung nicht während des Reizes, sondern erst nach Reizende signifikant verändert wird, also nach dem Herausnehmen der Finger aus dem Eisschmelzwasser. Dabei überrascht die Größe lokaler Veränderung nicht: Erstens wurden das Fingerbad mit Eisschmelzwasser angewandt, das Fußbad hingegen mit 12° C, und zweitens ist die lokale Reaktion naturgemäß erheblich stärker als die konsensuelle.

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Auch bei den lokalen Versuchsserien werden die Parameter Durchblutung, Amplitude und Frequenz der Probandengruppen miteinander verglichen. Vor dem Eisschmelzwasserbad zeigen die Winterschwimmer und noch mehr die Saunagänger eine leicht eingeschränkte Durchblutung am Mittelfinger im Verhältnis zu den untrainierten Kontrollpersonen. Schon hier ist also der beschriebene unspezifische Abhärtungseffekt durch verschiedene hydrotherapeutische Maßnahmen – nämlich intensive Kaltreize sowie wechselwarme Reize – festzustellen.

Während des Eisschmelzwasserbades kommen offensichtlich unterschiedliche Mechanismen zum Ausdruck: Während Kontrollpersonen ebenso wie die Saunagänger beim starken Kaltreiz ihre Durchblutung einschränken, wird die der Winterschwimmer größer. Mit dem Herausnehmen des Mittelfingers aus dem Eisschmelzwasser dauerte die Durchblutungseinschränkung der Eisbader länger, um dann am intensivsten wieder anzusteigen. Es zeigt sich eine spezifische Anpassung an umgebendes Eisschmelzwasser; vergleichbare Messungen fanden sich bei gleicher Methodik in der Literatur allerdings nicht. Ganz deutlich wird hier in jedem Fall die größere Reagibilität der Winterschwimmer in kalter Umgebung.

Die Amplituden der aufgezeichneten Vasomotionswellen werden nach Reizende - wie bei den konsensuellen Versuchen - von der einsetzenden Vasomotorik überlagert. Diese nach dem lokalen Kaltreiz einsetzende Vasokonstriktion ist bei den Winterschwimmern signifikant größer als bei den anderen Probandengruppen (s. Abb. 25 !). Auch hinsichtlich des Ausgangswertes in Ruhe vor Versuchsbeginn unterscheiden sich die Versuchspersonen: Die Kontrollgruppe erreicht ihn während der 8. Messung bzw. 6. Minute nach dem Kaltreizende; die Winterschwimmer eine Minute schneller. Hingegen liegen die Amplituden am Mittelfinger der Saunagänger nach Kaltreizende im gesamten Meßzeitraum unter dem Ruhewert.

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Der beschriebene Amplitudenvergleich ist auch eine Folge der bereits diskutierten Durchblutungswerte: Nur bei den Winterschwimmern stieg die Durchblutung am Mittelfinger mit dem Eiswasserbad an und wurde nach diesem am meisten eingeschränkt. Demzufolge haben diese Probanden in diesem Zeitraum auch die größte Vasomotionsamplitude, denn deren Messung bildet definitionsgemäß die verengende Vasomotorik mit ab. Die Messungen der Amplituden am Mittelfinger lassen also in Analogie zur Durchblutung auf eine größere Reaktionsbereitschaft bei Winterschwimmern auf Eisschmelzwasserapplikationen schließen; sie sind durch ihren Sport hinsichtlich intensiver lokaler Kaltreize am meisten abgehärtet.

Besonders die Dynamik der Vasomotionsfrequenz eignet sich zur Beurteilung der Abhärtung im Gruppenvergleich, denn sie ist - abgesehen von maximaler Vasokonstriktion - nahezu durchblutungsunabhängig und wird auch durch eine kaltreizbedingte Überlagerung der Vasomotion durch die Vasomotorik kaum tangiert. Am Mittelfinger haben die Winterschwimmer die höchste und die Saunagänger die deutlich niedrigste Ruhefrequenz. Letztere reagieren auf das Eisschmelzwasserbad mit starkem Frequenzanstieg, die kaltreizgewohnten Winterschwimmer dagegen werden mit der Vasomotionsfrequenz als einzige Versuchsgruppe etwas langsamer.

Bezogen auf die Kontrollgruppe differieren also Winterschwimmer und Saunagänger teilweise in unterschiedlicher Richtung, was sich durch unterschiedliche Adaptationsstrategien erklärt. Die höhere Reagibilität der Winterschwimmer zeigt deren optimale Anpassung an lokale Eisschmelzwasserapplikationen. Saunagänger sind dagegen an wechselwarme Reize angepaßt und reagieren mit Durchblutung, Amplitude und Vasomotionsfrequenz teilweise anders auf den Kaltreiz als Winterschwimmer, aber insgesamt unterscheiden auch sie sich deutlich von den nicht abgehärteten Kontrollpersonen.

6.4.2. Die Reaktion der akralen Wiedererwärmungsreaktion am Zeigefinger bei einem Eisschmelzwasserbad

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Die typische Kurve der akralen Wiedererwärmung zeigt einen biphasischen Verlauf. Die erste Schulter kommt durch den physikalischen Wärmestrom vom Fingerkern zu dessen Haut sowie durch Wärmeaufnahme aus der Umgebung zustande. Der nach einer bis drei Minuten meist einsetzende Steilanstieg ist Ausdruck der Arteriolendilatation, die oft überschießend ist und eine reaktive Hyperämie einleitet (BRENKE et al. 1990). Besonderheiten sind bekannt hinsichtlich der tagesrhythmischen Schwankung der mittleren akralen Wiedererwärmung, die zwischen 9 und 15 Uhr am schnellsten verläuft (HILDEBRANDT 1985), in den Monaten Mai bis Oktober hingegen deutlich verzögert ist (HENTSCHEL und SCHIRGEL 1960). Letzteres gilt ebenfalls für die Zyklushälfte nach der Menstruation (HORST-MEYER und HEIDELMANN 1953).

Mit der akralen Wiedererwärmungsreaktion kann der Abhärtungseffekt gemäß Definition und Aufgabenstellung (s. Kap. 3) klar nachgewiesen werden: Sowohl die wechselwarme als auch die kalte Applikation führt auf Dauer zu gleichsinnigen Veränderungen, obwohl diese von einer unterschiedlichen Ausgangstemperatur ausgehen. Vor dem Versuch zeigen nämlich die Saunagänger die durchschnittlich geringsten Temperaturen am Zeigefinger und die Winterschwimmer den deutlich größten Wert. 1986 sahen BRENKE et al. als medizinischen Aspekt beim Winterschwimmen Hinweise für eine verminderte Infektanfälligkeit. Inbesondere erfolge die Wiedererwärmung der Akren nach Eisbädern bei Angepaßten schneller und Eisbadegewohnte tolerierten eine längere Aufenthaltsdauer im Eiswasser. Dies gehe einher mit einer verzögerten Durchblutungsregulation der Akren in warmer Umgebung. Die Aussagen können durch die eigenen Untersuchungen im wesentlichen bestätigt werden; jedoch fanden wir die schnellere akrale Durchblutungsregulation der Winterschwimmer eben auch in warmer Umgebung – wozu die gewählten Untersuchungsbedingungen in der Klimakammer eindeutig zu rechnen sind.

Durch das Eintauchen in das Eisschmelzwasser wird der Finger von beiden Probandengruppen kälter als bei den Kontrollpersonen. Selbst bei unterschiedlicher akraler Ausgangstemperatur infolge Anpassung an wechselwarme sowie an intensive Kaltreize (s. Kap. 6.4.1.) kann also mit jeder der beiden Methoden bei gewohnheitsmäßiger Anwendung eine abhärtende Wirkung erzielt werden, die sich in der gleichsinnig veränderten Reaktionsbereitschaft gegenüber eintretenden Kaltreizen äußert!

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Von diesen unterschiedlichen Temperaturminima ausgehend erwärmen sich bei den 3 Gruppen die Meßpunkte in unterschiedlich schneller Weise: 7 Minuten nach Kaltreizapplikation zeigen die Winterschwimmer bereits die höchste akrale Temperatur (Abb. 39) im Gruppenvergleich. Sie weisen die optimale akrale Durchblutungsregulation nach Einwirkung eines definierten starken Kaltreizes auf! Ausgehend von geringerer akraler Ausgangstemperatur kann auch bei den Saunagängern der Abhärtungseffekt mit Einsetzen des Kaltreizes durch Eisschmelzwasser belegt werden: Wie bei den Winterschwimmern wird durch den Kaltreiz eine geringere akrale Hauttemperatur hervorgerufen als bei den Kontrollpersonen. Allerdings weisen sie danach keine schnellere Wiedererwärmungsreaktion auf.

Der Einfluß des Saunabadens auf die akrale Wiedererwärmungsreaktion ist in der Literatur eingehend diskutiert worden ( HOFFMANN 1978, CONRADI 1980, WARNKE et al. 1984, BRENKE 1986, EISERMANN 1986, KAHLBAUM 1987, MENGER 2002). Die mehrheitlich postulierte signifikant höhere akrale Hauttemperatur als auch die verbesserte Temperaturänderungsgeschwindigkeit der Saunagänger wird durch die eigenen Versuche nicht bestätigt. Dies erklärt sich mit größter Wahrscheinlichkeit durch den unterschiedlichen Versuchsansatz. Die genannten Arbeiten beschäftigen sich vorwiegend mit dem unmittelbaren Einfluß des Saunabadens auf die Mikrozirkulation und thematisieren stressorspezifische physiologische Adaptate bzw. kurzfristige Kureffekte.

Ferner sind von HOFFMANN (1978) die eingehend ausgewerteten Messungen zur akralen Wiedererwärmung sowohl vormittags als auch nachmittags vorgenommen worden. Auf das zirkadiane Verhalten der Wiedererwärmungsreaktion wurde bereits hingewiesen; aus diesem Grund lassen sich aus ganztägigen Messungen keine präzisen statistisch relevanten Aussagen ableiten. Schließlich schwankt die akrale Wiedererwärmungsreaktion bei weiblichen Probanden nach HORST-MEYER und HEIDELMANN (1953) auch in Abhängigkeit vom Menstruationszyklus; hier hat sicher jeder Untersucher argumentative Schwierigkeiten hinsichtlich der Vergleichbarkeit seiner Probanden in der Literaturanalyse.

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Die eigenen Ergebnisse belegen den Abhärtungseffekt, mit der Applikation von Eisschmelzwasser auf den Zeigefinger von Winterschwimmern und Saunagängern in warmer Umgebung eine niedrigere akrale Temperatur hervorzurufen. Es handelt sich definitionsgemäß um eine stressorunspezifische Veränderung. Der weitere Verlauf der akralen Wiedererwärmungsreaktion zeigt die Überlegenheit im Reaktionsverhalten der an extreme Kaltreize gewöhnten Winterschwimmer und ist als stressorspezifische physiologische Adaptation (BRÜCK 1964) einzuordnen.


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20.03.2006