Schon gewusst? Von Temperatursensoren und Hitzeschockproteinen

Wie werden wir über Umwelt- und Körpertemperatur informiert? Wann reagieren wir auf Temperaturänderungen? In unseren Organen und in der Haut befinden sich Sensoren, die die aktuelle Temperatursituation ans Gehirn melden. 3 Typen kennt man: Wärmerezeptoren, Kälterezeptoren und Schmerzrezeptoren. Letztere reagieren, wenn es brenzlig wird bei Temperaturen oberhalb 45 °C. Wärmerezeptoren ruhen im Wohlfühlbereich und senden Signale erst oberhalb 30°C. Kälterezeptoren reagieren bereits auf sehr geringe Temperaturänderungen. Empfangen und verarbeitet werden die Signale von einer bestimmten Gehirnregion, dem Hypothalamus. Der verlässt sich aber nicht blind auf die peripheren Messungen, sondern vergleicht die Daten mit Messungen eigener zentraler Temperatursensoren im Gehirn. Hier wird die Körperkerntemperatur ermittelt. Das ist äußerst sinnvoll. Denn, wenn wir im Hochsommer erhitzt ins kühle Badewasser springen, würden die Temperatursensoren dramatische Unterkühlung melden und sofort eine Wärmeproduktion anschalten wollen. Können sie aber nicht, weil der Hypothalamus registriert, im Körperkern sei alles im wohltemperierten Bereich. So werden übereilige, falsche Reaktionen abgepuffert. Gäbe es diese Absicherung nicht, würde der Körperkern einschließlich Gehirn wegen der Gegenreaktion rasch überhitzen. Ebenso werden Maßnahmen zur Abkühlung, z.B. das Schwitzen, erst eingeleitet, wenn die innere Körpertemperatur zu steigen beginnt.

Schon geringe Temperaturänderungen verursachen Schäden bei zellulären Funktionen. Enzyme brauchen für ihre Wirkung eine gewisse räumliche Struktur. Ist die gestört, droht der Zelltod. Um dieser permanenten Gefahr zu entgehen, kommen rasch Reparaturproteine, sogenannte heat shock Proteine, zum Einsatz. Sie helfen, die fehlerhafte räumliche Struktur zu reparieren oder entfernen bei Totalschaden die Proteine. Wie wichtig dieses Reparatursystem ist, zeigten Untersuchungen an antarktischen Fischen. Die leben seit ein paar Ewigkeiten bei konstanten minus 1,96 °C. Hitzestress erleben ihre Zellen nicht; deshalb sind ihnen heat shock Proteine verlorengegangen. Transferiert man sie in wärmeres Wasser, kommt es in den Zellen zu Faltungsfehlern, der Stoffwechsel bricht zusammen und die Fische sterben bereits bei plus 6 °C den Hitzetod!

Übrigens arbeiten die Temperatursensoren ohne Quecksilber oder Widerstände. Es handelt sich um Nervenendungen, in die temperatursensitive Kanalproteine eingebaut sind. Die lassen Ionen je nach Struktur passieren, wodurch Nervenimpulse erzeugt und weitergeleitet werden.
(H.J. Ferenz)