Zellen in den Blutgefäßen des Gehirns, die für die Fieberreaktion notwendig sind

Forscher der Universität Linköping haben bei Mäusen die Zellen in den Blutgefäßen des Gehirns identifiziert, die für eine Fieberreaktion notwendig sind. Die Ergebnisse wurden in PNAS veröffentlicht und beantworten eine seit langem bestehende Frage, welche Organe an der Entstehung von Fieber beteiligt sind.

Jeder bekommt gelegentlich Fieber. Wenn wir die Mechanismen hinter Fieber verstehen, können wir auch verstehen, wie neue Medikamente und Behandlungen wirken können.“

Anders Blomqvist, emeritierter Professor, Institut für Biomedizinische und Klinische Wissenschaften, Universität Linköping

Fieber ist die Reaktion des Körpers auf Infektionen oder Entzündungen und ein Abwehrmechanismus beispielsweise gegen Viren und Bakterien. Wenn der Körper von einer Infektion oder Entzündung betroffen ist, setzt er Moleküle frei, die als Zytokine bekannt sind, in den Blutkreislauf. Diese Moleküle sind zu groß, um die Blut-Hirn-Schranke zu passieren, ein Netzwerk winziger Blutgefäße, die das Gehirn vor schädlichen Substanzen schützen. Aber Fieber ist nur ein Symptom, das sich manifestiert, nachdem das Gehirn selbst Signale abgegeben hat. Wie also erkennt das Gehirn, dass der Körper von einer Entzündung oder Infektion betroffen ist?

Die Erklärung findet sich in Rezeptoren auf der äußeren Oberfläche der Blut-Hirn-Schranke, die die Zytokine erkennen. Diese Rezeptoren leiten das Signal an Zellen an der Innenfläche der Blutgefäßwände in der Blut-Hirn-Schranke weiter, die so genannten Endothelzellen. Sie beginnen dann mit der Produktion des hormonähnlichen Moleküls Prostaglandin E2, das wiederum Rezeptoren im Hypothalamus aktiviert, der als Thermostat des Körpers fungiert. Eine Fieberreaktion wurde eingeleitet. Bisher war jedoch unklar, ob dies der einzige Mechanismus hinter Fieber ist.

Es wurde früher angenommen, dass Prostaglandin auch in bestimmten Zellen solcher Organe wie Leber und Lunge produziert werden muss, um eine Fieberreaktion auszulösen. Doch die Forscher der Universität Linköping haben nun gezeigt, dass dem nicht so ist. In einer Studie an Mäusen, die in Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS, veröffentlicht wurde, zeigen Anders Blomqvist und seine Kollegen, dass die Endothelzellen des Gehirns die einzigen sind, die für eine Fieberreaktion erforderlich sind.

„Unsere Ergebnisse beantworten eine Frage, die seit mehreren Jahrzehnten gestellt wird. Bisher gab es keine Hinweise darauf, dass nur die Endothelzellen im Gehirn benötigt werden, um eine Fieberreaktion auszulösen. Diese Wissenslücke haben wir nun geschlossen“, sagt Anders Blomqvist.

Die Forscher haben mit genmodifizierten Mäusen gearbeitet, bei denen sie bestimmte Gene entfernt haben, die für die Prostaglandinproduktion in den Endothelzellen des Gehirns kodieren. Anschließend wurden den Mäusen Substanzen injiziert, die in den Zellwänden bestimmter Bakterien vorhanden sind und auf diese Weise Fieber erzeugten. Die genmodifizierten Mäuse zeigten nach der Injektion keine Fieberreaktion.

Daraus schlossen die Forscher, dass diese Endothelzellen notwendig sind, um Fieber auszulösen, zeigten aber nicht, ob sie ausreichen. Aus diesem Grund führten die Forscher Tests an einem anderen genmodifizierten Mausmodell durch, in dem die einzigen Zellen, die Prostaglandin E2 produzieren konnten, die Endothelzellen des Gehirns waren. Diese Mäuse zeigten eine Fieberreaktion, was bestätigt, dass die Endothelzellen des Gehirns tatsächlich ausreichend sind.

Diese Experimente wurden durch fortschrittliche Techniken zur Verwaltung und Untersuchung von Versuchstieren ermöglicht. Durch das chirurgische Einlegen eines intravenösen Katheters und die Aufzeichnung der Körpertemperatur mittels Telemetrie können sowohl die Injektionen als auch die Messungen ohne Stress für das Tier durchgeführt werden, wodurch die Fieberreaktion genauer beobachtet werden kann.

„Die breite Öffentlichkeit hat lange geglaubt, dass die Körpertemperatur von Kleintieren höher ist als die von Menschen und anderen großen Säugetieren, etwa 40 Grad. Aber die Messungen waren falsch, da die Tiere während des Prozesses gestresst wurden. Die Techniken, die wir verwendet haben zeigen, dass Mäuse die gleiche Temperatur wie Menschen haben“, sagt Anders Blomqvist.

Die Forschung wurde vom schwedischen Forschungsrat, der schwedischen Gehirnstiftung und der schwedischen Krebsgesellschaft finanziell unterstützt.

Quelle:

Universität Linköping

Referenz:

Shionoya, K., et al. (2022) Die selektive Produktion von Prostaglandin in Endothelzellen des Gehirns ist sowohl notwendig als auch ausreichend, um Fieber auszulösen. PNAS. doi.org/10.1073/pnas.2122562119.

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