Zur Bedeutung der relativen Körperoberfläche und der Körperzusammensetzung für die Wärmebilanz des Menschen

Zusammenfassung

Einleitung Menschen geben stetig Wärme an die Umgebung ab. Die relative Körperoberfläche korreliert positiv, der isolierende Anteil an Körperfett negativ mit der Wärmebilanz.

Stand des Wissens Die relative Körperoberfläche kann mithilfe von Körpermasse, Körpergröße oder BMI hinreichend gut berechnet werden. Unterschiedliche Formeln für Frauen und Männer liefern bessere Ergebnisse. Der Anteil an Körperfett ist per Bioelektrischer Impedanzanalyse gut zu erfassen.

Aufgabenstellung und Methoden Wie ändert sich die relative Körperoberfläche bei Zu- oder Abnahme, wie unterscheiden sich Männer und Frauen und kann die Wärmebilanz mit einer Kenngröße klassifiziert werden? Dazu werden Probanden/innen vermessen und rechnerisch analysiert. Zudem werden Männer und Frauen mit demselben BMI rechnerisch miteinander verglichen. Abschließend wird geprüft, ob sich der Quotient aus relativer Körperoberfläche und Anteil an Körperfett zur Klassifizierung eignet.

Ergebnisse Untergewichtige Menschen weisen eine größere relative Körperoberfläche bei geringerem Anteil an Körperfett auf. Sie geben daher mehr Wärme an die Umgebung ab als adipöse mit geringerer relativer Körperoberfläche bei gleichzeitig größerem Anteil an Körperfett. Bei Gewichtszunahme nimmt die relative Körperoberfläche signifikant ab, bei Abnahme umgekehrt. Bei identischem BMI haben Frauen eine signifikant größere Körperoberfläche als Männer. Der Heat Performance Indicator als Quotient aus Oberfläche und Anteil an Körperfett kann Individuen zuverlässig thermodynamisch klassifizieren.

Diskussion Die relative Körperoberfläche als innovativer Parameter scheint zusammen mit dem Anteil an Körperfett dazu geeignet, Individuen hinsichtlich ihrer Wärmebilanz besser zu beurteilen. Dabei zeigen sich selbstverstärkende Effekte, bei Adipositas durch geringere Oberfläche bei gleichzeitig mehr Fett, bei Untergewicht durch größere Oberfläche bei gleichzeitig weniger Fett. Weitere Forschungsarbeiten zur ernährungsmedizinischen Absicherung sind jedoch erforderlich.

Abstract

Introduction Humans steadily transfer heat to the surroundings. The relative body surface correlates positive, the fat proportion negative to the heat balance.

State of knowledge Formulae using body mass, body height or BMI allow to estimate the relative body surface quite well. Different formulae for male and female subjects get better results. The bioelectrical impedance analysis is well established to measure the fat proportion.

Objectives and methods How does the relative body surface change with gaining or losing weight? Do male and female subjects differ? Is it possible to classify the individual heat balance by means of a characteristic value? Male and female subjects are measured and calculatively analyzed. Finally, the quotient of relative body surface to body fat proportion is tested for heat transfer classification.

Results Underweight subjects transfer more heat to the surroundings because of their larger relative body surface and lower fat proportion. Obese subjects transfer less heat to the surroundings because of their lower relative body surface and higher fat proportion. With gaining weight the relative body surface significantly decreases, with losing weight reversely. Female subjects with same BMI show larger relative body surface compared to male subjects. The Heat Performance Indicator as quotient of relative body surface to fat proportion is able to classify the thermodynamics of individuals.

Discussion The relative body surface as innovative parameter in combination with the fat proportion looks appropriate to better evaluate the heat balance of subjects. At the same time, self-strenghtening effects show up, in case of obesity due to lower relative surface and more fat, in case of underweight vice versa. However, further research and clinical field tests performed by nutritional medicine are necessary.

Schlüsselwörter

Wärmebilanz - Körperoberfläche - Untergewicht - Adipositas - Heat Performance Indicator

Keywords

heat balance - body surface - underweight - obesity - heat performance indicator

• Literatur

• 1 Baehr HD, Kabelac S. Thermodynamik. Grundlagen und technische Anwendungen. 16. Aufl. Wiesbaden: Springer Vieweg; 2016.
• 2 Kreymann KG. Energiehaushalt. In: Biesalski HK, Pirlich M, Bischoff SC. et al., Hrsg. Ernährungsmedizin. 5. Aufl. Stuttgart: Thieme; 2017
• 3 Kraft T, Brenner B. Muskulatur. In: Pape HC, Kurtz A, Silbernagl S. Hrsg. Physiologie. 9. Aufl. Stuttgart: Thieme; 2019: 158
• 4 Chudecka M, Lubkowska A, Kempińska-Podhorodecka A. Body surface temperature distribution in relation to body composition in obese women. J Therm Biol 2014; 43: 1-6
• 5 Savastano DM, Gorbach AM, Eden HS. et al. Adiposity and human regional body temperature. Am J Clin Nutr 2009; 90: 1124-1131
• 6 Adams JD, Ganio MS, Burchfield JM. et al. Effects of obesity on body temperature in otherwise-healthy females when controlling hydration and heat production during exercise in the heat. Eur J Appl Physiol 2015; 1: 167-176
• 7 Marshall PT, Hughes GM. Die Physiologie der Säugetiere und anderer Wirbeltiere. Basel: Springer; 1973: 29ff
• 8 Schlichting HJ, Rodewald B. Von großen und kleinen Tieren. Praxis der Naturwissenschaften – Physik 1988; 5/2: 37
• 9 DuBois D, DuBois EF. A formula to estimate the approximate surface area if height and weight be known. Arch Intern Med 1916; 17: 863-871
• 10 Looney DP, Sanford DP, Li P. et al. Formulae for calculating body surface area in modern U.S. Army Soldiers. J Ther Bio 2020; 92
• 11 Kuehnapfel A, Ahnert P, Loeffler M. et al. Body surface assessment with 3D laser-based anthropometry: reliability, validation, and improvement of empirical surface formulae. Eur J Appl Physiol 2017; 117: 371-380
• 12 Schlich E, Schumm M, Schlich M. 3D-Body-Scan als anthropometrisches Verfahren zur Bestimmung der spezifischen Körperoberfläche. ErnährungsUmschau 2010; 57: 178-183
• 13 Tikuisis P, Meunier P, Jubenville CE. Human body surface area: measurement and prediction using three dimensional body scans. Eur J Appl Physiol 2001; 85: 264-271
• 14 Neri L, Gurevich K, Zarya Y. et al. Practice Patterns and Outcomes of Online Hemodiafiltration: A Real-World Evidence Study in a Russian Dialysis Network. Blood Purif 2020;
• 15 Sharma M, Suri NM, Kant S. Comparative Analysis of Different Body Surface Area Estimates among Group of Metal Casting Workers. Int Res J App Sci (IRJASET) 2020; 10
• 16 Reljic D, Herrmann HJ, Neurath MF. et al. Bioelektrische Impedanzanalyse (BIA) – Grundlagen und Anwendung. ErnährungsUmschau 2019; 66: M474-M485
• 17 Kyle U, Bosaeus I, de Lorenzo AD. et al. Bioelectrical impedance analysis. Part I: review of principles and methods. Clin Nutr 2004; 23: 1226-1243
• 18 Elmadfa I, Leitzmann C. Ernährung des Menschen. 6. Aufl., 8036 utb; 2019
• 19 Gallagher D, Heymsfield StB, Heo M. et al. Healthy percentage body fat ranges: an approach for developing guidelines based on body mass index. Am J Clin Nutr 2000; 72: 694-701
• 20 Braun H, Carlson A, Großhauser M. et al. Energiebedarf im Sport. Position der Arbeitsgruppe Sporternährung der Deutschen Gesellschaft für Ernährung e. V. (DGE). ErnährungsUmschau 2019; 66: 146-153