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Jan 01, 2024

Wie sich extreme Hitze durch den Klimawandel auf die Gesundheit auswirkt

Am dritten Tag des „Hitzedoms“, der den pazifischen Nordwesten umhüllte

Am dritten Tag der „Hitzekuppel“, die im Sommer 2021 den pazifischen Nordwesten umhüllte, wurde Steven Mitchell, MD, FACEP, medizinischer Direktor der Rettungsdienste am Harborview Medical Center der University of Washington (UW) in Seattle, klar, dass er war Zeuge einer wahren Katastrophe.

Drei Tage lang herrschten Temperaturen über 104 Grad in einer Stadt, in der viele Einwohner keine Klimaanlage hatten, was zu einer beispiellosen Anzahl von Patienten nach Harborview und den angeschlossenen Krankenhäusern führte. Der Rettungsdienst des Landkreises reagierte an diesem Tag auf rund 1.100 Anrufe – mehr als doppelt so viel wie der Durchschnitt und der geschäftigste Tag seit Beginn der Aufzeichnungen. So viele Patienten kamen mit einem schweren, lebensbedrohlichen Hitzschlag in das Valley Medical Center der UW, dass dem Krankenhaus die Beatmungsgeräte ausgehen könnten.

„Die Leute, die an diesem Tag im Valley Medical Center arbeiteten, erlebten innerhalb weniger Stunden einen Hitzschlag, der ihre ganze Karriere gefährdet“, sagt Mitchell, der auch als medizinischer Direktor des Washington Medical Coordination Center fungiert, das während der COVID-19-Krise gegründet wurde -19-Pandemie, um bei der Koordinierung der Katastrophenvorsorgeaktivitäten des Staates zu helfen. „Vor allem für Krankenhaussysteme, die ohnehin schon unter großer Belastung standen, wurde es schnell überwältigend.“

Die Katastrophe, die Seattle in diesem Sommer heimgesucht hat, wird sich in den kommenden Jahren wahrscheinlich noch einmal wiederholen, da der Klimawandel die Häufigkeit, Dauer und Intensität extremer Hitzeereignisse beschleunigt. Die US-Umweltschutzbehörde schätzte, dass es im letzten Jahrzehnt jährlich dreimal so viele Hitzewellen gab wie in den 1960er Jahren (sechs pro Jahr in 50 großen Ballungsräumen, verglichen mit zwei pro Jahr vor einem halben Jahrhundert). Diese Hitzewellen sind im Durchschnitt auch länger (vier statt drei Tage) und heißer, was zu verheerenden Folgen für Menschen und Gesundheitssysteme führt.

Tatsächlich besuchen in den Vereinigten Staaten etwa 67.500 Menschen die Notaufnahme (ED), 9.200 Menschen werden ins Krankenhaus eingeliefert und 700 Menschen sterben jedes Jahr an den Folgen von Hitze, so der Heat and Health Tracker des Centers for Disease Control and Prevention. Weltweit stiegen die hitzebedingten Todesfälle zwischen 2000–2004 und 2017–2021 um 68 %. Ältere Menschen, Kleinkinder, schwangere Frauen, Menschen, die im Freien arbeiten, und Menschen ohne soziale Unterstützung waren laut dem Lancet Countdown-Bericht 2022 zu Gesundheit und Klimawandel am stärksten gefährdet.

Der Mensch ist tatsächlich recht anpassungsfähig und verträgt sehr hohe Hitze- und Feuchtigkeitswerte – allerdings nur für kurze Zeit, sagt W. Larry Kenney, PhD, FACSM, Professor für Physiologie und Kinesiologie an der Penn State University und Experte für die Auswirkungen von Hitze auf den menschlichen Körper.

Kenney begann mit der Untersuchung dieser Auswirkungen während seines Graduiertenstudiums an der Penn State, als er eine Reihe von Forschungsprojekten im Kernkraftwerk Three Mile Island durchführte, das 1979 eine katastrophale Kernschmelze erlebte. Arbeiter, die mit der Reparatur des lahmgelegten Reaktors beauftragt waren, zogen sich an zwei – und manchmal drei – Lagen Plastikkleidung, mit zugeklebten Gummihandschuhen sowie Atemschutzmasken und Hauben, um sie vor Strahlung zu schützen. „Im Grunde war es so, als würde man versuchen, in einem Ziploc-Beutel zur Arbeit zu gehen, wo die Temperaturen manchmal bis zu 165 Grad Fahrenheit erreichten“, sagt Kenney. „Diese Arbeiter konnten etwa 20 Minuten hineingehen und arbeiten, dann waren sie erschöpft und überhitzt und mussten wieder raus.“ Sein Team überwachte die Arbeiter, führte medizinische Untersuchungen durch und entwickelte sogar einen persönlichen Hitzestressmonitor, der ihnen anzeigte, wann es Zeit war, auszusteigen.

Diese erste Forschung weckte Kenneys Interesse an den gesundheitsbezogenen Auswirkungen von Hitze auf andere Bevölkerungsgruppen – eine Arbeit, die noch relevanter geworden ist, da der Klimawandel sowohl die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Erde als auch das Auftreten von Hitzewellen beschleunigt. Sein Labor erhielt kürzlich ein mehrjähriges Stipendium der National Institutes of Health, um die Obergrenzen für Temperatur und Luftfeuchtigkeit festzulegen, oberhalb derer der Mensch nicht in der Lage ist, sich abzukühlen, ein Punkt, den die Forscher als „unkompensierbar“ bezeichnen. Hitzewellen auf der ganzen Welt haben die Menschen bereits diesen Grenzen ausgesetzt, mit katastrophalen Folgen, insbesondere in Entwicklungsländern, in denen die Ressourcen begrenzt sind.

Im Grunde genommen steigt die Körperkerntemperatur des Menschen an, wenn er Hitze ausgesetzt ist, sei es durch die Umgebung oder beim Training, erklärt Kenney. Der Körper gleicht dies auf zwei Arten aus – indem er die Durchblutung der Haut erhöht und indem er ekkrinen Schweiß produziert, der in die Luft verdunstet und so die Wärme an die Umgebung zurückgibt.

Bis zu einem gewissen Punkt ist der Körper in der Lage, seine Fähigkeit zur Thermoregulation aufrechtzuerhalten. In einigen Szenarien treten jedoch Probleme auf.

Übermäßig feuchte Bedingungen : Unter warmen, feuchten Bedingungen verdunstet der Schweiß möglicherweise nicht so gut, was dazu führen kann, dass der Körper einen Teil der überschüssigen Wärme speichert. Jeder Anstieg der Körperkerntemperatur kann schädliche Auswirkungen haben, von Hitzeerschöpfung bis hin zu Hitzschlag.

Starkes Schwitzen : Längeres Schwitzen kann zu Dehydrierung und einem Verlust des Blutvolumens führen. Da ein größeres Blutvolumen benötigt wird, um überschüssige Wärme zur Haut und aus dem Körper zu pumpen, kann ein Verlust des Blutvolumens zu höheren Kerntemperaturen führen.

Vorbestehende Herz-Kreislauf-Erkrankung : Alle Mechanismen, die an der Kühlung des Körpers beteiligt sind, belasten das Herz, da die linke Herzkammer besonders hart arbeiten muss, um Blut zur Haut zu pumpen. Ältere Menschen und Menschen mit Herzerkrankungen können schnell überfordert sein; Tatsächlich erliegen die meisten Menschen, die während Hitzewellen sterben, tatsächlich einer Herz-Kreislauf-Erkrankung, sagt Kenney. Zwischen 70 und 95 Prozent der Menschen, die bei Hitzewellen sterben, sind über 65 Jahre alt.

Als im Sommer 2021 die ersten Patienten mit akutem Hitzschlag in der Notaufnahme von Harborview eintrafen, bestellten Mitchell und sein Team sofort die Bereitstellung zusätzlicher Leichensäcke und Eis. Patienten, die einen Hitzschlag erlitten hatten, wurden in Leichensäcken, die mit einer Eiswasseraufschlämmung gefüllt waren, auf Tragen gelegt, was es dem medizinischen Team ermöglichte, mit der lebensrettenden Behandlung zu beginnen und gleichzeitig den Patienten so schnell wie möglich abzukühlen.

Es handelte sich um eine Behandlung, die erstmals im Vorjahr im Journal of the American College of Emergency Physicians in einer Fallstudie beschrieben wurde, die von Grant Lipman, MD, mitverfasst wurde, der damals Notfallmediziner bei Stanford Medicine und Direktor von Wilderness war Medicine Fellowship-Programm. Lipman und sein Team hatten einen älteren Patienten behandelt, der mitten in einer Hitzewelle bewusstlos auf einem Parkplatz aufgefunden wurde. Ihre Kerntemperatur hatte 104 Grad Fahrenheit erreicht und sie war verwirrt – beides Anzeichen eines akuten Hitzschlags.

Bei der Ankunft im Krankenhaus beschlossen Lipman und sein Team, das Experiment mit dem mit Eiswasser gefüllten Leichensack auszuprobieren. Nach 10 Minuten Eintauchen in das eisige Wasser war die Körpertemperatur der Patientin auf 101,1 Grad Fahrenheit gesunken und ihr Geisteszustand war normal. Sie wurde später am Tag ohne weitere Probleme entlassen.

„Aus all den Untersuchungen wissen wir, dass das Eintauchen in eiskaltes Wasser der schnellste Weg ist, dem Körper einfach Wärme zu entziehen, da Wasser Wärme 25-mal schneller überträgt als Luft“, sagt Lipman. „Aber es ist einfach nicht sehr realistisch“ in einer Notaufnahme, wo medizinische Teams auch Zugang zur Brust des Patienten haben müssen, um die Vitalfunktionen zu überwachen. „Wir sprachen über die Verwendung eines Leichensacks, aber niemand, den ich kannte, hatte es wirklich getan. Und buchstäblich am nächsten Tag … tauchte dieser Patient auf.“

Lipman und sein Team veröffentlichten ihre Ergebnisse, die vom ED-Team in Seattle gelesen wurden. „Der ganze Sinn der Veröffentlichung besteht darin, Wissen an Menschen weiterzugeben, die es brauchen“, sagt Lipman. „Als ich das schrieb, dachte ich: ‚Im Falle eines extremen Hitzenotfalls ist dies eine schnelle, einfache und skalierbare Lösung.‘ Dann höre ich, dass diese Leute in Seattle es nutzen. … Es ist wirklich aufregend zu sehen, wie es umgesetzt wird und hoffentlich einige Leben rettet.“

Eine schnelle Kühlung des Körpers ist der Schlüssel zur Rettung nicht nur von Leben, sondern auch von Organfunktionen. Lipman beschreibt die Pathophysiologie des Hitzschlags als ähnlich der Pathophysiologie der Sepsis. Sobald die Kerntemperatur auf ein gefährliches Niveau ansteigt, kommt es zum Abbau der schützenden Hitzeschockproteine, der Darm beginnt, Bakterien und andere Giftstoffe in den Blutkreislauf abzugeben, die Entzündungsreaktion setzt ein und die Organe beginnen sich zu verschlechtern. „Wenn man an die Zeit-Temperatur-Kurve denkt, wird es umso schlimmer, je länger man Zellen, Strukturen und Systeme schädigt“, sagt Lipman. Das Eintauchen in kaltes Wasser kann den Körper in weniger als 10 Minuten abkühlen, während die Verdunstungskühlung bis zu 45 Minuten dauern kann.

Als einer der ersten Ärzte, die in Wildnismedizin zertifiziert wurden, war Lipman maßgeblich an der Entwicklung der Praxisrichtlinien der Wilderness Medicine Society zur Prävention und Behandlung von Hitzeerkrankungen beteiligt – einem Leitfaden zur Behandlung von Hitzeerkrankungen außerhalb des Krankenhauses.

Er hat außerdem eine App namens GOES Health: Global Outdoor Emergency Support entwickelt, die rund um die Uhr medizinische Unterstützung in der Wildnis auf Abruf bietet, um Menschen dabei zu helfen, sich auf Outdoor-Aktivitäten vorzubereiten – und Notfallentscheidungen zu treffen, wenn sie nicht am Stromnetz sind.

Eine der vielleicht besten Präventionsmethoden, um ein extremes Hitzeereignis erfolgreich zu überstehen, ist die Akklimatisierung oder eine langsame Anpassung an die Hitze. Eine durchschnittliche Person muss neun bis 14 Tage lang ein bis zwei Stunden lang der Hitze ausgesetzt sein, um sich vollständig zu akklimatisieren, sagt Kenney, wobei der größte Teil der Hitzeakklimatisierung in den ersten vier oder fünf Tagen erfolgt. „Das liegt daran, dass der Schlüssel zur Gewöhnung des Menschen an die Hitze in der Vergrößerung des Blutvolumens liegt“, sagt er.

Seattle hat normalerweise ein gemäßigtes Klima, was bedeutete, dass sich nur wenige an die Hitze gewöhnt hatten, als die Hitzekuppel im Sommer 2021 zuschlug. Viele hatten auch nicht die Möglichkeit, der Hitze zu entkommen. „Die Verstorbenen lebten fast vollständig in Unterkünften ohne Klimaanlage“, sagt Mitchell.

„Klimaanlagen sind der große Retter und Ausgleich“, räumt Kenney ein. „Wenn Sie 90 Jahre alt sind, aber Zugang zu einer Klimaanlage haben, wird Ihnen die Hitze nicht schaden. Aber jemand, der zum Beispiel obdachlos ist und unter diesen Bedingungen draußen ist, oder jemand, der … der sozioökonomischen Faktoren, die keinen Zugang zu Klimaanlagen haben, werden davon betroffen sein.“

Aus diesem Grund haben Krankenhäuser in Seattle und Umgebung einen neuen Katastrophenvorsorgeplan für Hitzeereignisse eingeführt – zusätzlich zu den bestehenden Plänen für Ereignisse wie Erdbeben, Brände und Tornados. „Immer wenn hohe Temperaturen vorhergesagt werden, treffen sich alle Krankenhäuser in der Region, um bewährte Verfahren zu besprechen“, sagt Mitchell. „Und dazu gehört auch: ‚Haben Sie Leichensäcke? Haben Sie Eis zur Verfügung? Haben Sie neben Kühlkathetern auch Ventilatoren, die kühle Luft blasen können?‘

„Wir müssen besser vorbereitet sein“, fügt er hinzu. „Unsere Infrastruktur, unsere Gemeinden, unsere Aufklärung darüber, wie wir uns um gefährdete Bevölkerungsgruppen kümmern, müssen besser werden, denn die Auswirkungen werden mit zunehmender Häufigkeit dieser Ereignisse zunehmen.“