Metabolic Reduction in Hypothermia: Pathophysiological Problems and Natural Examples - Part 2

Summary

As an example of spontaneous cooling in homeothermic organisms, hibernation of mammals is described. Based on the fact that all hibernators, at their regulated minimal body temperature, display a uniform turnover rate, related to body weight, the hypothesis is developcd that cold tolerance of mammals is generally limited by a common speeifle minimal metabolic rate, which larger organisms, because of their lower basal metabolism, already attain in less profound hypothermia. The observation that there is, in natural lethargic states, a certain independence between metabolic rate and body temperature, subsequently leads to considerations on the presumable modulating influence exerted by the aeidbase balance. Finally, referring to the time limitations of such adaptation strategies, the coldinduced disintegration of metabolic processes with differing temperature dependence is illustrated which, however, will be more pronounced in the intermediate temperature ränge than in lower cooling. Thus, despite a limited cold tolerance, an extremely profound hypothermia of short duration seems not altogether impossible even for large homeotherms, provided some adequate conditions of rewarming are observed.

Zusammenfassung

Als Beispiel einer spontanen Abkühlung bei homöothermen Organismen wird der Winterschlaf von Säugetieren behandelt. Aus der Tatsache, daß alle Winterschläfer bei ihrer regulierten Minimaltemperatur die gleiche gewichtsbezogene Stoffwechselrate aufweisen, wird zunächst die Hypothese abgeleitet, daß die Kältetoleranz von Säugetieren generell durch einen einheitlichen spezifischen Minimalumsatz limitiert ist, der aber von größeren Vertretern wegen ihres geringeren Grundumsatzes schon bei weniger tiefen Körpertemperaturen erreicht wird. Anknüpfend an die Beobachtung, daß in den natürlichen Ruhezuständen außerdem eine gewisse Unabhängigkeit des Energieumsatzes von der Körpertemperatur besteht, wird sodann auf den mutmaßlichen modulierenden Einfluß des Säure-Basen-Haushaltes eingegangen. Im Zusammenhang mit der zeitlichen Limitation solcher Adaptationsstrategien wird schließlich die kältebedingte Desintegration von Stoffwechselprozessen unterschiedlicher Temperaturabhängigkeit beleuchtet, die ihrerseits im mittleren Temperaturbereich stärker ausgeprägt sein wird als bei tieferer Abkühlung. Trotz ihrer begrenzten Kältetoleranz scheint eine kurzfristige extreme Hypothermie daher auch für größere Warmblüter nicht gänzlich ausgeschlossen zu sein, sofern geeignete Bedingungen der Wiedererwärmung beachtet werden.

Key words

Hypothermia - Hibernation - Metabolism - Poikilothermic vertebrates - Acid-base equilibrium