Thermogenese – Die Fähigkeit zur Wärmebildung

Was ist Thermogenese?

Thermogenese ist die Fähigkeit zur Wärmebildung mithilfe diverser Stoffwechselprozesse. Tiere sind ebenso dazu in der Lage wie der Mensch. Die Wärme entsteht als Nebenprodukt der Muskelaktivität und der Verdauung. Auch der Energiestoffwechsel spielt eine grosse Rolle. Die Thermogenese ist eine wichtige Voraussetzung für die Thermoregulation. Die Thermoregulation bezeichnet die Unabhängigkeit gleichwarmer Tiere von der Umgebungstemperatur. Gleichwarme Tiere, darunter auch der Mensch, sind dazu in der Lage, ihre Körpertemperatur unabhängig von der Aussentemperatur zu halten. Im Gegensatz dazu passt sich die Körpertemperatur bei wechselwarmen Tieren wie Reptilien und Amphibien der Aussentemperatur an.

Welche Organismen besitzen die Fähigkeit zur Thermogenese?

Bei den gleichwarmen Tieren und auch beim Menschen ist die Thermogenese von übergeordneter Bedeutung. Die Entstehung von Wärme ist bei diversen Stoffwechselvorgängen unvermeidlich. Somit gibt es die Thermogenese auch bei wechselwarmen Tieren und sogar bei Pflanzen. Deren Atmung setzt Wärmeenergie frei, die einige Pflanzen effektiv nutzen. So erhöht zum Beispiel die Indische Lotusblume die Temperatur in ihrer Narbe auf 30 bis 35 Grad.

Wie hoch ist der Energieverbrauch bei der Thermogenese und wie beeinflusst sie den Grundumsatz?

Erzeugt der Körper Wärme, dann steigt dementsprechend dein Energieverbrauch. Infolgedessen verbrennt der Körper Kalorien. Die Thermogenese ist jedoch auch ein Faktor bei der Berechnung des Grundumsatzes. Der Grundumsatz definiert den Energiebedarf, den ein Mensch in Ruhe nur zur Aufrechterhaltung seines Grundstoffwechsels und zum Halten der Körpertemperatur benötigt. Zum Grundstoffwechsel gehören unter anderem die Drüsenfunktionen, der Herzschlag und die Atmung. Die Höhe des Grundumsatzes richtet sich nach dem Alter, der Grösse, dem Geschlecht, der Muskelmasse, dem Gewicht und dem Hormonstatus. Auch die Umgebungstemperatur beziehungsweise die Kleidung spielen bei der Berechnung des Grundumsatzes eine Rolle. In kalter Umgebung benötigt dein Körper mehr Energie, um sich warm zu halten. Im Durchschnitt verbraucht ein normal grosser und schwerer Mensch 1.800 bis 2.000 Kalorien am Tag zur Erhaltung seines Grundstoffwechsels. Dem Grundumsatz steht der Leistungsumsatz gegenüber. Hierbei handelt es sich um die Energie, die du für deine tägliche Aktivität brauchst. Inbegriffen ist der Energieverbrauch für die sportliche Betätigung und den Beruf.

Welche Arten der Wärmebildung zum Erhalt der Körpertemperatur gibt es?

Der Organismus nutzt verschiedene Methoden, um sich warm zu halten. Dazu gehören die muskuläre, die biochemische und die postprandiale Thermogenese.

• Muskuläre Thermogenese: Betätigst du deine Muskeln, zum Beispiel beim Training, dann kommt es zu einer Wärmebildung. Körperliche Arbeit und Sport gehen mit einem erhöhten Muskeltonus einher. Dadurch steigt der Energieverbrauch und der Organismus verbrennt Kalorien. Du merkst das, weil du bei körperlicher Anstrengung mehr schwitzt. Der Schweiss dient der Abkühlung, damit du dich nicht überhitzt. Eine andere Form der muskulären Thermogenese ist das Muskelzittern. Der Körper wirkt der drohenden Unterkühlung entgegen, indem er den Muskeltonus erhöht. Das macht sich in einem Zittern bemerkbar. Dabei arbeiten beide Muskelpartien, die eigentlich als Gegenspieler agieren, gleichzeitig. Die Muskelkontraktionen erhöhen den Energieverbrauch zwecks Wärmeerzeugung. Beim Kältezittern verbraucht der Organismus etwa die vier- bis fünffache Energie des Grundumsatzes.
• Biochemische Thermogenese: Die Thermogenese beeinflusst auch den Wert des Grundumsatzes. Schliesslich ist der Mensch gleichwarm und hält seine Temperatur auch in Ruhe und bei kühlerer Aussentemperatur konstant. Eine Steigerung der Stoffwechselrate sorgt für einen kräftigen Wärmeschub. Auch das Verbrennen von Fettsäuren gehört zu den effektiven Massnahmen der Wärmegewinnung.
• Die postprandiale Thermogenese läuft über die Verdauung ab.

Welche Rolle spielt die Verdauung bei der Thermogenese?

Für die Aufnahme, den Transport, die Aufspaltung sowie für die Speicherung und Umwandlung der Nährstoffe benötigt der Körper Energie. Im Schnitt fallen diesem Vorgang bei einer ausgewogenen Mischmahlzeit mit Eiweiss, Fetten und Kohlenhydraten etwa zehn Prozent der Kalorien zum Opfer. Der Grundumsatz ist noch mehrere Stunden nach der Nahrungsaufnahme erhöht.

Wie beeinflusst die Ernährung mit Eiweiss die Thermogenese?

Auch über die Nahrung lässt sich ein thermischer Effekt erzielen. Dieser manifestiert sich anhand einer höheren Stoffwechselrate nach dem Konsum bestimmter Lebensmittel. Schätzungsweise rund zehn Prozent der aufgenommenen Kalorien gehen für die Verstoffwechselung der Nährstoffe verloren. Erstaunlich ist, dass Eiweiss im Vergleich zu Fett einen etwa fünfmal höheren thermischen Effekt aufweist. Beim Eiweiss entfallen ungefähr 25 Prozent des Brennwerts auf die thermische Umwandlung. Die Bioverfügbarkeit ist somit parallel zur tatsächlichen Kalorienaufnahme geringer. Ähnlich hohe Werte weist Alkohol auf. Hier sind es rund 22 Prozent der Kalorien, die der Körper für die Verstoffwechselung benötigt. Dass Alkohol von innen wärmt, ist hinlänglich bekannt. Hier spielt aber auch die Erhöhung des Blutdrucks eine Rolle.

Hilft die Wärmebildung bei der Fettverbrennung?

Durch die Thermogenese erhöht sich der Kalorienverbrauch deutlich. Nimmst du weniger Kalorien als benötigt zu dir, dann setzt die Fettverbrennung ein. Gleichst du den erhöhten Energiebedarf durch eine erhöhte Nahrungszufuhr aus, stellt sich dieser Effekt nicht ein. Das bezieht sich auf das weisse Fettgewebe. Säuglinge und einige Menschen verfügen darüber hinaus über braunes Fett. Dieses dient fast ausschliesslich der Wärmegewinnung. In diesem Fall erzeugt das Verbrennen von Fettsäuren Wärme. In der Leber sind ähnliche Fettstoffwechselvorgänge möglich.