Die Kälte aktiviert das sympathische Nervensystem, das den „Kampf-oder-Flucht“-Mechanismus steuert. Dadurch steigt die Ausschüttung von Adrenalin und Noradrenalin, was kurzfristig den Puls und die Wachsamkeit erhöht. Diese Hormone helfen dem Körper, sich auf die Kältesituation einzustellen, steigern die Energie und können die Fettverbrennung anregen.

Studien legen nahe, dass die Kryotherapie die Ausschüttung von brain-derived neurotrophic factor (BDNF) stimulieren kann. BDNF ist ein wachstumsförderndes Protein, das die Funktion und Regeneration von Nervenzellen unterstützt. Dadurch könnte Kryotherapie nicht nur bei körperlichen, sondern auch bei psychischen Beschwerden wie Depressionen oder Burnout positive Effekte zeigen.

Die extremen Temperaturen führen dazu, dass weniger entzündungsfördernde Botenstoffe, wie Zytokine (z. B. Interleukin-6), im Körper ausgeschüttet werden. Gleichzeitig steigt die Produktion von entzündungshemmenden Mediatoren wie Interleukin-10. Das erklärt, warum die Kryotherapie besonders bei Entzündungen und chronischen Erkrankungen wie Rheuma oder Arthritis so effektiv ist.

Die extreme Kälte verringert die Erregbarkeit von Schmerzrezeptoren (Nozizeptoren) und entspannt die Muskeln, indem sie die Reflexaktivität reduziert. Das führt zu einer spürbaren Schmerzlinderung und einem Gefühl der Entspannung, besonders bei muskulären Verspannungen.

Während der Kälteexposition registrieren Kälterezeptoren in der Haut die extrem niedrigen Temperaturen. Das löst eine Reaktion im Nervensystem aus, die zur vermehrten Ausschüttung von Endorphinen führt. Diese Hormone wirken wie körpereigene Schmerzmittel und können die Stimmung verbessern und Stress reduzieren.

Durch die kurzzeitige Belastung der Kälte wird der oxidative Stress im Körper reguliert. Dies geschieht durch die verstärkte Aktivierung von antioxidativen Enzymen wie Superoxiddismutase (SOD). Diese Enzyme neutralisieren freie Radikale, die Zellschäden verursachen können, und fördern die Zellregeneration.

Die Kälte bewirkt, dass sich die Blutgefäße an der Hautoberfläche zunächst zusammenziehen (Vasokonstriktion), um Wärmeverlust zu minimieren. Nach der Behandlung weiten sich die Gefäße wieder (Vasodilatation). Dadurch wird die Durchblutung gesteigert, was den Transport von Sauerstoff und Nährstoffen zu Geweben und Muskeln verbessert. Gleichzeitig wird der Abtransport von Stoffwechselprodukten wie Milchsäure (Laktat) beschleunigt, was die Regeneration fördert.