Schwitzen (Transpiration)

Schwitzen (Transpiration)

• Einführung in das Schwitzen
  • Was ist Schweiß?
• Anatomie der Schweißdrüsen
  • Ekkrine Schweißdrüsen
  • Apokrine Schweißdrüsen
  • Apokrine Schweißdrüsen
• Innervation der Schweißdrüsen
  • Ekkrine Schweißdrüsen
  • Apokrine Schweißdrüsen
• Thermoregulatorisches Schwitzen (Körpertemperaturkontrolle)
  • Ekkrine Schweißdrüsen
  • Apokrine Schweißdrüsen
• Nichtthermoregulatorisches Schwitzen
  • Ekkrine Schweißdrüsen
  • Apokrine Schweißdrüsen

Einführung in das Schwitzen

Schweiß ist eine klare, geruchlose Lösung, die von den Schweißdrüsen, die auch als Schweißdrüsen bezeichnet werden, abgesondert wird. Sie ist hypoton, d.h. sie hat eine geringere Konzentration an Elektrolyten als die Zellen der Schweißdrüsen. Der Körper verfügt über Millionen von Schweißdrüsen, die in den tiefen Schichten der Haut liegen und über Kanäle mit der Epidermis (äußere Hautschicht) verbunden sind, bevor sie an der Hautoberfläche münden.

Weitere Informationen finden Sie unter Anatomie der Haut.

Schwitzen ist der wichtigste Mechanismus, mit dem der menschliche Körper seine Temperatur reguliert. Er tritt sowohl im Wachzustand als auch im Schlaf auf. Schweißdrüsen sezernieren Schweiß als Reaktion auf Nervenreize, vor allem auf Wärmereize, aber auch auf emotionale und gustatorische (Nahrung) Reize.
Was ist Schweiß?
Schweiß besteht hauptsächlich aus Wasser und Elektrolyten. Die wichtigsten im Schweiß enthaltenen Elektrolyte sind Natrium und Chlorid. Auch Kalium, Harnstoff, Laktat, Aminosäuren, Bikarbonat und Kalzium sind enthalten. Etwa 1 % des Gesamtvolumens des Schweißes besteht aus Proteinen, darunter Immunglobuline (Proteine, die als Antikörper fungieren) und Glykoproteine (Proteine, die mit Kohlenhydraten verbunden sind und eine Reihe von Funktionen im Körper erfüllen). Es ist sauer, mit einem pH-Wert von 4-6.

Anatomie der Schweißdrüsen

Etwa 4 Millionen Schweißdrüsen sind in der menschlichen Dermis (Haut) verteilt. Sie können in zwei verschiedene Typen eingeteilt werden, die sich anatomisch in Größe und Struktur sowie in den Nervenreizen, auf die sie reagieren, unterscheiden und die unterschiedliche Funktionen beim Schwitzen erfüllen:

• Ekkrine Schweißdrüsen: Machen etwa 75% aller Schweißdrüsen des Körpers aus (~3 Millionen);
• Apokrine Schweißdrüsen: Machen die anderen 25% aus (~1 Million);
• Apokrine Schweißdrüsen: Mischtyp-Schweißdrüsen, die als apokrine Drüsen bekannt sind, kommen auch beim Menschen vor.

Ekkrine Schweißdrüsen
Ekkrine Schweißdrüsen sind röhrenförmige Strukturen mit langen Verzweigungen. Sie bestehen aus:

• einem eng gewundenen röhrenförmigen Teil, der für die Schweißabsonderung verantwortlich ist und tief in den Hautschichten liegt. Der röhrenförmige Teil hat einen Durchmesser von 60-80 µm und eine Länge von 2-5 mm; und
• einem geraden Kanalteil, der den Schweiß an die Hautoberfläche transportiert. Der Kanalteil verschmilzt mit der Papillarschicht der Dermis (der Schicht unter der Hautoberfläche) und öffnet sich zur Hautoberfläche. Der duktale Teil ist ebenfalls 2-5 mm lang, hat aber einen etwas geringeren Durchmesser als der röhrenförmige Teil.

Die ekkrinen Drüsen bestehen aus drei Zelltypen:

• Dunkle Zellen: Bedecken den größten Teil der Oberfläche der Hohlräume im sekretorischen oder röhrenförmigen Teil der ekkrinen Schweißdrüse;
• Klare Zellen: Liegen direkt auf der Basalmembran (einer dünnen, faserigen Schicht, die die inneren und äußeren Hautschichten trennt) oder auf Myoepithelzellen; und
• Myoepithelzellen: Spindelförmige Zellen, die zwischen den sekretorischen Zellen der Schweißdrüsen und der Basalmembran liegen, nahe der Grenze zwischen dem röhrenförmigen und dem sekretorischen Teil der ekkrinen Schweißdrüse. Diese Zellen finden sich auch in apokrinen Drüsen.

Die ekkrinen Schweißdrüsen entwickeln sich in utero (während der fötalen Entwicklung) und sind über den gesamten Körper verteilt, mit Ausnahme der Lippenränder, Nagelbetten, Brustwarzen, der Innenseite der Vorhaut, der kleinen Schamlippen (äußere Hautfalten der Vulva/Vagina), der Glans penis (Peniskopf) und der Glans clitoris. Die Verteilung der ekkrinen Schweißdrüsen an anderen Körperstellen ist ungleichmäßig. Zu den Stellen, an denen ekkrine Drüsen stark konzentriert sind, gehören:

• Fußsohlen: 620 ± 20 pro cm2;
• Handflächen: 300 ± 80 pro cm2;
• Achselhöhlen: 360 ± 60 pro cm2;
• Vorderkopf: 360 ± 60 pro cm2; und
• Wangen: 300 ± 80 pro cm2.

Stellen, die eine geringe Konzentration ekkriner Drüsen aufweisen, sind:

• Rumpf: 65 ± 20 pro cm2; und
• Extremitäten (Arme und Beine): 120 ± 30 pro cm2.

Apokrine Schweißdrüsen
Apokrine Drüsen kommen vor allem in der Achselhöhle, dem Brustwarzenhof und dem Perineum (Bereich, der den Anus von den Genitalien trennt) vor. Sie können auch im Ohr und im Augenlid zu finden sein. Vor der Pubertät sind sie klein und inaktiv. In der Pubertät nehmen sie an Größe zu, und bei Erwachsenen sind die apokrinen Drüsen größer als die ekkrinen Drüsen.
Wie die ekkrinen Drüsen bestehen sie aus sekretorischen und duktalen Anteilen. Bei den apokrinen Drüsen ist der sekretorische Teil eine Röhre, die aus einer einzigen Schicht von sekretorischen Zellen besteht, die in einer Säule angeordnet und von Myoepithelzellen umgeben sind. Der duktale Teil ist im Vergleich zur ekkrinen Drüse kurz und mündet eher in den Haarfollikel als in die Hautoberfläche.
Apokrine Schweißdrüsen
Apokrine Drüsen findet man vor allem in den Achselhöhlen und in der perianalen Region. Sie sind größer als die typischen ekkrinen Drüsen und kleiner als die apokrinen Drüsen. Wie bei den ekkrinen Drüsen mündet der duktale Teil der apokrinen Drüsen in die Hautoberfläche. Man nimmt an, dass sie während der Pubertät aus den ekkrinen Drüsen hervorgehen.
Der sekretorische Teil der apokrinen Drüsen besteht aus einem unregelmäßig breiten Abschnitt mit einer Zellstruktur, die der der apokrinen Drüsen ähnelt, und einem schmaleren Segment, das in seiner Struktur der ekkrinen Drüse ähnelt. Sie sondert einen dünnen, wässrigen Schweiß ab.

Innervation der Schweißdrüsen

Nervenfasern, die Signale an die Schweißdrüsen senden, entspringen im sympathischen Nervensystem (ein Teil des Nervensystems, der unwillkürliche Muskelbewegungen kontrolliert). Nerven in verschiedenen Wirbeln des thorakalen (T) und lumbalen (L) Teils des Rückenmarks versorgen Schweißdrüsen an verschiedenen Körperstellen:

• Obere Gliedmaßen werden von Nerven versorgt, die in den Wirbeln T2-8 entspringen;
• Untere Gliedmaßen werden von Nerven versorgt, die in den Wirbeln T10-L2 entspringen;
• Gesicht und Augenlider werden von Nerven versorgt, die in den Wirbeln T1-4 entspringen;
• Rumpf wird von Nerven versorgt, die in den Wirbeln T4-12 entspringen.

Ekkrine Schweißdrüsen
Die ekkrinen Schweißdrüsen werden vom sympathischen Nervensystem über eine Chemikalie namens Acetylcholin, einem Neurotransmitter (eine Substanz, die Nervensignale vom Gehirn überträgt), innerviert (empfangen Nervensignale vom). Die sympathischen Nerven, die Signale an die Schweißdrüsen im Arm weiterleiten, befinden sich in den Rückenmarkssegmenten T2-T6. Nervenfasern, die ihren Ursprung in den Rückenmarkssegmenten C5-T1 haben, senden Signale an die sympathischen Nerven in den Wirbeln T2-6.
Apokrine Schweißdrüsen
Apokrine Drüsen befinden sich nicht in der Nähe von Nervenfasern und es wird angenommen, dass sie eher durch Androgene (Hormone wie Testosteron) als durch Nervenreize gesteuert werden.

Thermoregulatorisches Schwitzen (Kontrolle der Körpertemperatur)

Schwitzen ist in erster Linie eine thermoregulatorische Reaktion zur Kontrolle der Körpertemperatur. Normales thermoregulatorisches Schwitzen erfolgt als Reaktion auf äußere Wärmereize, die die Hauttemperatur verändern. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass es in erster Linie durch die Innentemperatur des Körpers und insbesondere durch die Temperatur des zentralen Gehirns gesteuert wird. Das thermoregulatorische Schwitzen wird durch Signale aus dem Hypothalamus (einer Struktur im Gehirn) reguliert und tritt sowohl tagsüber als auch nachts auf.
Eccrine Schweißdrüsen
Thermoregulatorische Reize (Wärme) stimulieren die Freisetzung von Acetylcholin (Neurotransmitter) aus den Nervenenden in den eccrinen Drüsen und katalysieren die Schweißsekretion. Die Schweißsekretion spielt eine wichtige Rolle bei der Wärmeregulierung. Die Menge des produzierten Schweißes ist unter verschiedenen Umweltbedingungen unterschiedlich und nimmt mit zunehmender Hitze zu. Die ekkrinen Drüsen können zusammen bis zu 10 Liter Schweiß pro Tag produzieren. Unter normalen Bedingungen sind jeweils nur 5 % der Drüsen aktiv, und es werden 0,5 bis 1 l Schweiß pro Tag produziert. Der Mensch ist jedoch in der Lage, 1,4 Liter Schweiß pro Stunde zu produzieren, wenn er Hitze ausgesetzt ist oder Sport treibt.
Die Zunahme der Schweißproduktion ist auf eine Erhöhung der Anzahl der aktiven Schweißdrüsen (in der Anfangsphase des Schwitzens) und auf eine Zunahme der von jeder Drüse produzierten Schweißmenge (beim anhaltenden Schwitzen) zurückzuführen. Die meisten Schweißdrüsen werden innerhalb von 8 Minuten nach sportlicher Betätigung oder passiver Wärmeeinwirkung aktiviert. Anschließend nimmt die Schweißproduktion pro Drüse allmählich zu, bis die Bewegung oder die Hitzebelastung eingestellt wird oder nach 4 bis 6 Stunden anhaltender Hitzebelastung, wenn das Schwitzen unabhängig von den Stimuli abnimmt. Die Mechanismen, die das Schwitzen bei längerer Hitzeeinwirkung oder körperlicher Betätigung herunterregulieren (Verringerung der Schweißproduktion), sind nicht genau bekannt.
Die ekkrinen Drüsen bestehen aus klaren und dunklen Zellen, die unterschiedliche Funktionen haben. Die klaren Zellen sezernieren Wasser und Elektrolyte, die wichtigsten Salze im Schweiß. Die dunklen Zellen sezernieren Glykoproteine, die wichtigsten Proteine des Schweißes. Das Schwitzen wird durch Acetylcholin katalysiert, das sich an Rezeptoren bindet, von denen man annimmt, dass sie sich in der Membran der klaren ekkrinen Drüsenzellen befinden. Wenn die Acetylcholinrezeptoren aktiviert werden, wird eine Reihe von Elektrolytaustauschen zwischen dem Zytoplasma (einer gelartigen Substanz, die der Zelle ihre Form verleiht) und der die Zelle umgebenden Flüssigkeit ausgelöst.
Beim ersten dieser Elektrolytaustausche strömen Kalziumelektrolyte, die in der wässrigen Flüssigkeit enthalten sind, die von einer klaren Zelle abgesondert wird, zurück in das Zytoplasma der klaren Zelle. Dies wiederum bewirkt, dass Kaliumchlorid-Elektrolyte aus dem Zytoplasma ausgeschwemmt werden, da die Zelle versucht, ihre Elektrolyt- und Wasserkonzentration zu regulieren. Der Abfluss (Ausschwemmung) von Kaliumchlorid-Elektrolyten katalysiert wiederum einen Zufluss (Einschwemmung) von Stickstoff-, Kalium- und Chlorid-Elektrolyten. Die erhöhte Natriumkonzentration stimuliert die Natriumpumpen, die Natrium-Elektrolyte aus der Zelle herausdrücken und Kalium-Elektrolyte aus der die Zellen umgebenden Flüssigkeit anziehen. Gleichzeitig strömen Chloridionen in die Zelle, unterstützt von Natrium-Kalium-Chlorid-Ko-Transportern, wodurch die Zellmembran Natrium-Elektrolyte anzieht. Chlorid- und Natrium-Elektrolyte verbinden sich dann zu Natriumchlorid, einem Hauptbestandteil der Primärlösung, aus der der Schweiß gebildet wird. Die primäre Lösung, die leicht sauer und isotonisch ist (sie enthält die gleiche Konzentration an Elektrolyten wie die Zelle), wird aus dem röhrenförmigen Teil der ekkrinen Drüse in den Kanalteil abgesondert.
Der röhrenförmige Teil der ekkrinen Drüse nimmt dann Natriumchlorid aus der Lösung wieder auf, um das Elektrolytgleichgewicht zu erhalten. Nach der Rückresorption von Natriumchlorid aus der Primärlösung verbleibt eine hypotone Lösung (Schweiß), die über den Schweißdrüsengang an die Haut abgegeben wird.
Apokrine Schweißdrüsen
Apokrine Drüsen nehmen nach der Pubertät an Größe zu und beginnen zu funktionieren, ein Prozess, der durch Androgene (männliche Hormone) gesteuert wird. Nach der Pubertät scheiden sie eine Lösung aus, die dicker als Schweiß ist und Fettsäuren und Proteine enthält. Außerdem riecht sie. Der Schweißgeruch entsteht durch die bakterielle Zersetzung des Schweißes und der aus den apokrinen Drüsen abgesonderten Lösung, die Lipide, Cholesterin und Steroide enthält.
Die apokrinen Drüsen sind ein Überbleibsel der Evolution; beim Menschen haben sie keine bekannte Funktion, während sie bei anderen Säugetieren Gerüche erzeugen, die das andere Geschlecht anziehen. Einige Hypothesen besagen, dass apokrine Sekrete eine Rolle bei der Thermoregulation spielen, indem sie den ekkrinen Schweiß emulgieren und eine Schweißschicht auf der Haut bilden.

Nicht-responsives Schwitzen

Die Ursache des pathologischen Schwitzens oder der Hyperhidrose ist nicht genau bekannt, man nimmt jedoch an, dass sie durch eine Überempfindlichkeit der am Schwitzen beteiligten Nervenbahnen entsteht. An diesen Bahnen sind das sympathische Nervensystem, die Großhirnrinde (eine Struktur im Gehirn, die unwillkürliche Bewegungen reguliert) und der Hypothalamus beteiligt. Sie sind immer tagesabhängig, das heißt, sie treten nur tagsüber auf.
Ekkrine Schweißdrüsen
Ekkrine Schweißdrüsen bedecken den größten Teil der Körperoberfläche und sind die Quelle übermäßigen Schwitzens. Neben Wärmereizen reagieren die ekkrinen Drüsen auch auf emotionale und gustatorische (Nahrungsmittel-) Reize, die zu nicht-responsivem, pathologischem Schwitzen führen können. Erhöhter psychischer Stress steigert die Aktivität des Sympathikus, was zu vermehrtem Schwitzen führt. Es wird angenommen, dass eine Überfunktion des Hypothalamus bei körperlicher Anstrengung auch das thermoregulatorische Schwitzen erhöht.
Bei der fokalen Hyperhidrose, die durch übermäßiges Schwitzen an bestimmten anatomischen Stellen gekennzeichnet ist, tritt übermäßiges Schwitzen am ehesten an den Stellen auf, an denen die ekkrinen Drüsen konzentriert sind (Achselhöhlen, Handflächen, Fußsohlen und Gesicht).
Apokrine Schweißdrüsen
Die Funktion der apokrinen Schweißdrüsen bei der übermäßigen Schweißproduktion ist nicht genau bekannt. Bei einigen Patienten mit fokaler Hyperhidrose sind sie jedoch stark in der Achselhöhle konzentriert, wo sie bis zu 45 % aller Schweißdrüsen ausmachen können. Dies deutet darauf hin, dass sie eine Rolle beim nicht-responsiven Schwitzen spielen können.