Gültigkeit von Feuchtigkeitsrampenprotokollen zur Ermittlung der Überlebensgrenzen bei hitzeexponierten Personen

Aufgrund des Klimawandels und der damit einhergehenden Zunahme der Intensität und Regelmäßigkeit extrem heißer Temperaturen ist die Weltbevölkerung einem wachsenden Risiko hitzebedingter Krankheiten ausgesetzt. Bei hitzeexponierten Personen übersteigt zunächst die Wärmeaufnahme aus der Umgebung und dem Stoffwechsel die Wärmeabgaberate der Haut. Wärme wird im Körper gespeichert, was zu einem Anstieg der Kern- und Hauttemperaturen führt, was wiederum eine autonom vermittelte Erhöhung der Hautdurchblutung und des Schwitzens auslöst, um den Wärmeverlust zu erleichtern. Wenn die Bedingungen kompensierbar sind, erhöht sich der Wärmeverlust, bis er den gesamten Wärmegewinn ausgleicht. Zu diesem Zeitpunkt sinkt die Wärmespeicherrate auf Null (d. h. ein Wärmegleichgewicht wird erreicht) und die Körpertemperatur stabilisiert sich, wenn auch auf einem Niveau, das gegenüber den thermoneutralen Bedingungen erhöht ist. Wenn jedoch die maximal erreichbare Wärmeableitungsrate nicht ausreicht, um den Wärmezuwachs auszugleichen, sind die Bedingungen nicht kompensierbar und eine längere Einwirkung führt zu einem kontinuierlichen Anstieg der Kerntemperatur, der die Gesundheit gefährden kann, wenn er nicht kontrolliert wird. Die umweltbedingten Kompensierbarkeitsgrenzen (d. h. die Temperaturen/Feuchtigkeiten, oberhalb derer das Wärmegleichgewicht nicht aufrechterhalten werden kann) sind daher ein wichtiger Faktor für das Überleben bei längerer Hitzeeinwirkung. Die Bewertung dieser Grenze und wie sie verändert werden kann (z. B. durch Verhalten oder individuelle Faktoren wie Alter oder Geschlecht) ist ein zunehmend wichtiges und aktives Forschungsgebiet.

Aktuelle Bewertungen der Umweltgrenzen der Kompensierbarkeit nutzen „Ramping-Protokolle“, bei denen die Teilnehmer steigenden Temperatur- oder Feuchtigkeitsniveaus (in 5-10-Minuten-Schritten) ausgesetzt werden, während die Kerntemperatur überwacht wird. Im Allgemeinen ist zu beobachten, dass die Kerntemperatur in den frühen Stadien der Belastung relativ stabil ist (oder leicht ansteigt), mit zunehmender Hitzebelastung jedoch einen abrupten und schnellen Anstieg erfährt. Die Bedingungen (z. B. Feuchtkugeltemperatur oder Feuchtkugelglobustemperatur) an diesem „Wendepunkt“ werden als Grenzen der Kompensierbarkeit angesehen. Das heißt, es wird davon ausgegangen, dass der Wendepunkt dem Grenzpunkt entspricht, unterhalb dessen die Kerntemperatur über längere Zeiträume stabil bleiben würde (theoretisch auf unbestimmte Zeit, wenn die Hydratation aufrechterhalten wird), oberhalb dessen der Wärmeverlust jedoch nicht ausreicht, um den Wärmegewinn auszugleichen, was zu einem kontinuierlichen Anstieg der Kerntemperatur führt . Trotz der zunehmenden Verwendung dieser Protokolle hat keine Studie ihre Gültigkeit für die Ermittlung der Umweltgrenzen der Kompensierbarkeit eindeutig nachgewiesen. Das Ziel dieses Projekts besteht daher darin, die Gültigkeit von Rampenprotokollen zur Bestimmung der Umgebungsbedingungen zu bewerten, ab denen eine thermische Kompensation nicht möglich ist.

Eingeschriebene Teilnehmer absolvieren vier experimentelle Versuche in einer klimatisierten Kammer: ein Ramping-Protokoll, gefolgt von drei randomisierten Expositionen unter festen Bedingungen. Beim Ramping-Protokoll ruhen die Teilnehmer 70 Minuten lang bei 42 °C und 28 % relativer Luftfeuchtigkeit (RH). Danach wird die RH alle 10 Minuten um 3 % erhöht, bis 70 % RH erreicht sind. Der Wendepunkt der Kerntemperatur (Ösophagustemperatur) wird bestimmt. Bei den Expositionen unter festen Bedingungen ruhen sich die Teilnehmer bei i) 42 °C mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von ~5 % unter ihrem individuellen Wendepunkt (Bedingung unter dem Wendepunkt) und ii) 42 °C mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von ~5 % über ihrem individuellen Wendepunkt (oben) aus -Wendebedingung) und iii) 26°C mit 45 % RH (Kontrollbedingung). Der Vergleich der Änderungsrate der Speiseröhrentemperatur zwischen den einzelnen Expositionen unter festgelegten Bedingungen wird wichtige Einblicke in die Gültigkeit von Ramping-Protokollen zur Ermittlung der Kompensierbarkeitsgrenzen liefern.