熱中症と体温調節のメカニズム
唐木 英明
東京大学名誉教授
記録を更新し続ける夏
日本の夏はもはや「命を脅かす環境」になった。最高気温40℃以上の「酷暑日」が増え、熱中症警戒アラートは2025年に過去最多の1749回に達した。そして2025年5～9月の熱中症による救急搬送者は、調査開始後初めて10万人を突破し、熱中症による死亡者も年間2000人を超えた。
見過ごされがちなのは、熱中症搬送者の6割が高齢者であり、発生場所の4割が住居内だという事実である。自宅で亡くなった人の8割がエアコンを使っていなかったという調査もある。屋外の炎天下だけでなく、室内という「安全なはずの場所」で命が失われているのだ。
なぜ暑さでこれほど簡単に倒れるのか。その答えは、私たちの体に備わった体温調節というメカニズムとその限界にある。これを正しく理解することが、命を守る行動の第一歩となる。
4種類の放熱システム
ヒトは恒温動物で、外気温が変動しても深部体温をおおむね37℃に保っている。深部体温が異常に上昇すると、体内の無数の酵素反応やタンパク質や細胞膜などに障害が生じ、細胞や臓器の機能が損なわれ、重症化すれば生命に関わる。体温を適切な範囲に保つことは、生命維持そのものなのである。
エアコンには室温を感知するサーモスタットが搭載されているが、脳の視床下部にもこれに似た働きをする体温調節の仕組みがあり、皮膚や体深部の温度受容器が検知した体温の変化に即座に対応する。猛暑でも極寒の環境でも生命活動を続けられるのは、この精巧な温度調節システムのおかげである。
では、体はどのように体温を下げるのだろうか。体から熱を逃す経路は物理的には4種類ある。物体が赤外線として熱を放つ「放射」、触れた物へ熱が伝わる「伝導」、空気や水の流れで熱が運ばれる「対流」、そして水分が蒸発する際に熱を奪う「気化」である。ここに猛暑が命に関わる理由が隠れている。
放射・伝導・対流による熱放散は、体表と周囲との間に温度差があることで成り立つ。温度が上がると体はまず皮膚血管を拡張する。深部で温められた血液を体表近くへ送り込み、そこから周囲へ熱を逃がそうとするのだ。ところが外気温が皮膚温に近づき、さらにそれを上回ると、熱放散は難しくなる。場合によっては、周囲から体へ熱が流れ込むことさえある。
そこで重要になるのが汗の蒸発による気化熱である。全身に200万～400万個ほどあるとされるエクリン汗腺が水分を分泌し、それが皮膚表面で蒸発するときに気化熱を奪う。水1gが蒸発すると約0.58kcalの熱が奪われる。条件によっては、人は1時間に1～1.5L以上の汗をかくこともあり、これが極めて強力な冷却能力を発揮する。
ただし、体を冷やすのは汗そのものではなく、「汗が蒸発すること」である。湿度が高いと汗は蒸発しにくくなり、十分な冷却効果が得られない。だから、気温だけでなく湿度や日射なども考慮する必要がある。
皮膚血流と発汗は、どちらも脳が本人の意思とは無関係に動かす自律性体温調節である。だが、体温調節にはもう一つの方法がある。日かげへ移り、水を浴び、風を求め、活動を涼しい時間へずらす、環境との関わり方そのものを変えるなどの行動性体温調節である。体内の装置を動かさずにすむのでエネルギー的にも安上がりで、進化の歴史はむしろこちらのほうが古い。そしてこの仕組み駆動するのは「暑い」「不快」という感覚だ。脳は体温のずれをあえて不快感として意識にのぼらせ、みずから涼しい場所へ動くよう促す。不快感は、行動性の調節を起動するためのスイッチなのである。
発汗と体毛の関係
少し寄り道をして動物たちの冷却法に目を向けると、ヒトの体温調節の特殊性が見えてくる。全身に汗をかいて体を冷やすヒトのやり方は、哺乳類のなかでは極めて特徴的である。
汗腺には大きく分けてエクリン汗腺とアポクリン汗腺がある。ヒトではエクリン汗腺が全身に広く分布し、体温調節に重要な役割を果たしている。一方、アポクリン汗腺は毛包に付随して開口し、体温調節よりも、においなどに関わる役割を持つ。多くの哺乳類にも汗腺はあるが、ヒトのように全身のエクリン汗腺を使って大量に発汗し、体温調節を行う動物は少ない。
もう一つの問題は被毛である。汗は皮膚表面で蒸発してこそ体を冷やす。ところが被毛に覆われた体では、汗が毛に保持され、皮膚表面から効率よく蒸発できない。そのため、毛皮をまとった多くの動物は、別の放熱手段を発達させてきた。
ただし、これも絶対の法則ではない。発汗によって体を冷やす動物は、人間以外にもいる。ウマは大量に発汗し、ウシなどにも発汗による体温調節がみられる。人間に近い霊長類にもエクリン汗腺があり、発汗による放熱を行うことができる。ウマでは、汗を毛の間に広げて蒸発させる仕組みがあり、被毛があっても発汗を冷却に利用できる。
一方、人間以外にも体毛が少ない、あるいはほとんどない動物がいる。ブタ、ゾウ、サイ、カバ、クジラやイルカ、マナティー、ハダカデバネズミなどである。しかし、これらの動物がすべて発汗で体を冷やしているわけではない。ゾウは発汗による体温調節に頼らず、血管が発達した巨大な耳を放熱器として利用する。また、水浴びや泥浴び、皮膚表面の水分の蒸発も体温低下に役立つ。サイやカバ、ブタも水や泥を利用して体温を調節する。クジラの仲間は水中で生活するため、周囲の水そのものが重要な熱交換の場になる。つまり、動物たちは、それぞれの体の構造と生活環境に応じて、異なる「冷却システム」を進化させてきたのである。
こうしてみると、毛を減らし、全身に多数の汗腺を発達させ、汗の蒸発によって体を冷やすという組み合わせは、ヒトの体温調節の大きな特徴と言える。
犬は「全身の発汗」が苦手
呼吸を放熱の手段として利用する代表的な動物が犬である。犬は口を開けて舌を出し、浅く速い呼吸を繰り返す「パンティング（あえぎ呼吸）」を行う。
犬にも汗腺はあるが、ヒトのように全身の発汗を主要な体温調節手段として使うことはできない。その代わりに、パンティングによって舌や口腔などの湿った表面から水分を蒸発させ、気化熱によって体を冷やす。冷やす舞台が皮膚ではなく主として気道である点を除けば、その基本原理はヒトの発汗と同じである。巧妙なのは、この呼吸が通常の深い呼吸とは異なり、浅く速いことだ。効率よく上気道での蒸発を促しながら、必要以上の二酸化炭素排出を避けるよう調節されている。
さらに、犬など一部の哺乳類では、鼻腔周辺の血管構造と血流を利用して、脳へ向かう血液を冷却する仕組みも知られている。
つまり、汗であれパンティングであれ、基本原理は「気化熱」にある。進化は、その蒸発の舞台を皮膚に置くか、口腔や気道に置くかを、それぞれの体の構造に応じて選んだのである。
もっとも、パンティングにも限界はある。あえぎ続けるためには呼吸筋も働く必要があり、極端な暑さでは体内で生じる熱が冷却能力を上回ることがある。また、パンティングも蒸発に依存しているため、湿度が高い環境では冷却効率が低下する。冷やし方は違っても、蒸発に頼るかぎり、湿った空気という共通の敵から逃れることはできない。
鳥のくちばしは巨大なラジエーター
哺乳類と並ぶ恒温動物である鳥類は、さらに過酷な条件で体温を保っている。鳥の体温は多くの場合40～42℃程度とヒトより高い。それでも飛翔という激しい運動をこなすため、効率的な放熱機構が必要になる。鳥類には哺乳類のような汗腺がなく、全身は羽毛に覆われている。そのため、皮膚から大量の汗を蒸発させるという方法は使えない。
鳥の重要な冷却手段の一つも、やはり気化熱である。犬と同様に、口を開けて速く呼吸し、口腔や気道から水分を蒸発させる。また、多くの鳥では「喉のふるわせ」と呼ばれる動きによって、口腔や咽頭の湿った表面からの蒸発を促進する。
そして鳥ならではの放熱器が、羽毛に覆われていない裸出部である。脚や顔、ニワトリのとさかなどには血管が発達しており、血流を調節することで体熱を外界へ逃がすことができる。その代表例として知られるのがオオハシである。大きなくちばしには血管が豊富に分布し、血流を調節することで放熱に利用できる。
行動の面でも、翼を体から少し浮かせて体表を露出したり、木陰に入ったり、暑い時間帯を避けて活動したりするなど、さまざまな方法で体温上昇を抑えている。なかには驚くべき方法を使う鳥もいる。コンドルやコウノトリの仲間には、自分の脚に排泄物を付着させ、その水分が蒸発するときの気化熱を利用して脚を冷やすものがいる。
さらに砂漠に生息する鳥のなかには、日中に体温を数℃上昇させる「許容的高体温」と呼ばれる戦略をとるものもいる。貴重な水分を失ってまで体温を下げるのではなく、日中は熱をあえて捨てずに蓄え、気温が下がる夜間に熱を逃がすのである。恒温動物でありながら、状況によっては体温の一定性を放棄する。これもまた、厳しい環境を生き抜くための進化的な取捨選択である。
変温動物というもう一つの解
恒温動物の話をしたが、動物には、外部環境から得る熱を利用して体温を調節するものも多い。トカゲ、ヘビ、カエル、魚、昆虫などである。「冷血動物」という古い呼び方は誤解を招く。日なたで温まったトカゲの体温は、しばしば私たち人間より高くなるからだ。
重要なのは、これらの動物が「行動」によって体温を調節する点である。冷えた体を日光浴で温め、暑くなりすぎれば日かげや巣穴へ逃げ込む。日中を避けて夜に活動する、地中に潜る、熱い地面から体を離す、乾季には夏眠して暑さをやり過ごす。さまざまな方法を組み合わせている。口を開けてあえぐトカゲもいれば、体の色を明るく変えて太陽光の吸収を減らすものもいる。カエルは湿った皮膚から水分を蒸発させることで体を冷やすが、その代償として水分を失うため、乾燥した環境では活動が制限される。
この生き方には明確な損得がある。大きなメリットは、体温を一定に保つために大量のエネルギーを使わなくてよいことだ。そのため、比較的少ない食料でも生き延びることができる。その代わり、体の活動は環境温度に強く左右される。寒ければ動きが鈍り、暑すぎても活動できない。生息できる場所や活動できる時間も環境に制約される。「体をどう動かし続けるか」という問いに対して、進化は、体内で熱を作り体温を調節する方法と、環境を利用して体温を調節する方法という、異なる答えを用意したのである。
こうした動物は、気温の上昇によって活動可能な時間や生息できる範囲が変化しやすい。とくに、発生や繁殖に温度が影響する種では、温暖化が個体群の存続に影響を及ぼす可能性がある。例えば、ウミガメや一部のワニでは、卵が発育する温度が子の性に影響することが知られている。気候変動は、生き物たちの暮らしを静かに、しかし根底から変えていく可能性がある。
熱中症と発熱の違い
話を人間に戻そう。注意が必要なのは、汗そのものではなく、汗が「蒸発すること」が体を冷やすという事実である。そして蒸発は湿度に大きく左右される。空気が水蒸気で飽和に近づくほど、汗は蒸発しにくくなる。そのため、高温多湿の環境では、体は大量に汗をかいているのに、十分に冷却できないことがある。環境省が暑さ指数（WBGT）を用いているのも、このためである。WBGTは気温だけではなく、湿度や日射・輻射熱など、人体への熱ストレスに関係する要素を総合的に評価する指標である。
体の冷却システムは、働かせれば働かせるほど負荷が積み上がる。皮膚血管が拡張すると、皮膚へ送られる血液が増える。一方、発汗によって体内の水分が失われると、循環血液量が減少する。その結果、心臓はより大きな負担を負うことになる。立ちくらみや失神を起こす「熱失神」は、暑熱環境で皮膚や下半身の血管が拡張し、血液が一時的に心臓へ戻りにくくなることなどによって生じる。
さらに見落とせないのが、汗には水分だけでなく、ナトリウムなどの電解質も含まれているという事実である。大量に発汗する状況では、水分とともに電解質も失われる。そのため、長時間にわたって大量の汗をかく場合には、水分だけでなく電解質の補給も重要になる。ただし、日常的な熱中症予防において、誰もが大量の塩分を追加摂取すればよいという意味ではない。発汗量、活動量、食事内容、健康状態などを考慮する必要がある。
もう一つ、注意が必要なのは、風邪などの発熱と熱中症による体温上昇はメカニズムが異なることだ。発熱では、感染などに反応して脳の体温調節系が目標体温を高い側へ変更する。そのため、体はその新しい目標体温に向かって、血管収縮やふるえなどによって体温を上げようとする。解熱薬は、この発熱の仕組みに作用して体温を下げる。
一方、熱中症の重症型である熱射病では、体温調節系の目標値が発熱のように意図的に上げられるわけではない。外部からの熱負荷や体内での熱産生が、体の放熱能力を上回ることで、深部体温が危険なレベルまで上昇する。熱射病では意識障害などの中枢神経症状が現れ、生命を脅かす。しかも「汗が止まったから熱射病」というわけではない。重症の熱射病でも発汗が続くことがあり、発汗の有無だけで判断することはできない。
熱射病が疑われる場合に重要なのは、解熱薬ではなく、できるだけ早く体を冷やすことである。熱射病は緊急事態であり、医療機関への救急要請と並行して、可能な限り迅速な冷却を開始する必要がある。
暑さに慣れる 暑熱順化
救いは、体温調節能力がある程度は暑さに適応できることである。暑い環境への曝露を徐々に増やしていくと、体は「暑熱順化」を起こす。より早く、より効率的に汗をかけるようになり、汗による電解質の損失も減少する。また、循環機能も適応し、同じ暑さに対する心臓や体温調節系への負担が軽くなる。
暑熱順化は一度に完成するものではない。暑い環境への曝露を7～14日程度かけて徐々に増やすことが推奨されている。裏を返せば、まだ体が暑さに十分慣れていない時期こそ危ない。急に気温が上昇したとき、あるいはしばらく暑い環境から離れていた後に再び暑さにさらされたときには、体の適応が追いつかないことがある。また、極端な暑さでは、十分に暑熱順化していたとしても、体の放熱能力を超える熱負荷がかかることがある。
暑熱順化は、猛暑を「克服」する魔法ではない。体の耐熱能力を高める重要な適応ではあるが、その能力には限界がある。
高齢者が熱中症になりやすい理由
熱中症の犠牲者に高齢者が多い背景にも、体温調節の生理がある。加齢とともに発汗反応は低下し、皮膚血管を拡張して熱を逃がす能力も衰える。また、一般に体内の水分量は若年者より少なく、暑さや喉の渇きを感じる感覚も低下する。つまり、最も危険な人ほど、「暑い」「喉が渇いた」という警告を感じにくいという、厳しい構図がある。喉の渇きを合図に水を飲むという当たり前の防御が、高齢者では十分に働きにくいのである。
薬剤の影響も無視できない。利尿薬は体液量に影響し、一部の抗コリン作用を持つ薬は発汗を抑制することがある。また、一部の降圧薬や向精神薬なども、循環や発汗、体温調節に影響する可能性がある。慢性疾患を抱え、複数の薬を服用している人ほど、暑熱環境への対応には注意が必要である。
自宅でエアコンを使わないまま倒れるという典型例は、「まだ大丈夫」という本人の感覚と、実際に体にかかっている暑熱ストレスとのずれが重なって生じることがある。言いかえれば、暑さの不快感が行動を促すという、行動性体温調節の引き金そのものが、加齢とともに鈍っていくのである。
寒さへの対応
ここまで暑さへの対応を見てきたが、寒さに対して視索前野は正反対の指令を出す。まずは熱を逃がさないこととだ。皮膚血管を収縮させ、体表へ回る血液を減らして、放射・伝導・対流による熱の流出を抑える。寒さで手足が冷たく青白くなるのは、末端を犠牲にしても深部を守るためだ。鳥や獣が羽毛や体毛を逆立てて空気の層を厚くするのも同じ狙いで、毛のないヒトに残る「鳥肌」は、その立毛反応の名残である。
次に熱を作る。骨格筋を小刻みに震わせて作る熱が「ふるえ産熱」で、寒いときに震えるのがこれである。もう一つが震えずに熱を生む仕組みで、主役は褐色脂肪組織だ。通常の代謝はエネルギーを作って蓄えるのだが、褐色脂肪はあえて作ったエネルギーをそっくり熱として放出する。体表面積の割に熱を失いやすい乳児は、この褐色脂肪の産熱に大きく頼っている。そして厚着をし、暖房を入れ、体を丸め、身を寄せ合うという行動性の調節が、生理的な暖房に先立つ最も確実な第一手であることも変わらない。
寒い日にトイレが近くなる「寒冷利尿」の原因も皮膚血管の収縮だ。末梢の血管が縮むと中心部の血液量が一時的に増える。すると体は水分が多すぎると受け取り、抗利尿ホルモンであるバソプレシンの分泌を抑制する。すると腎臓の水再吸収が抑制され、薄い尿を多く作るのだ。寒さで発汗による水分の喪失が減り、余った水が尿へ回りやすいこともこれに重なる。
こうしてみると、暑さと寒さの対応は、深部体温を守るための同じシステムの両面なのである。
仕組みを知ることが対策の根拠になる
体温調節は、ヒトが長い進化の過程で獲得した、極めて優れた冷却システムだが、それは万能ではない。皮膚血管を拡張し、汗をかき、汗を蒸発させる仕組みには、物理的・生理的限界がある。高温になるほど放射・伝導・対流による放熱は難しくなり、湿度が高くなれば汗の蒸発も妨げられる。さらに大量の発汗は水分と電解質を失わせ、循環器系にも負担をかける。
これに対して、エアコンを入れ、日かげを選び、時間を決めて水を飲むといった対策は、鈍りがちな感覚に頼らず、行動性体温調節をいわば手動で働かせ直す行為にほかならない。血流と汗という自動運転にはおのずと限界がある以上、最後はこの意識的な行動が命を分けるのだ。
最近の猛暑は、こうした体温調節能力の限界に近づく、あるいはそれを超える環境を日常的に作り出している。だからこそ必要なのは、「暑さに気をつけよう」という抽象的な注意だけではない。個人の努力と社会の備え、その両輪を支えるのは、体のなかで何が起きているのかという確かな理解である。
長い夏を生き抜くために、まず自らの体という「冷却装置」の仕組みと、その限界を知っておきたい。
