Jak horečky bojují s infekcemi | Populární věda

Když máte horečku, lékař vám pravděpodobně řekne, že je to známka toho, že vás imunitní systém brání před infekcí. Horečka je obvykle výsledkem toho, že imunitní buňky na infikovaných místech vysílají chemické signály do mozku, aby zvýšily nastavenou hodnotu termostatu vašeho těla. Takže cítíte zimnici, když horečka začne, a cítíte horko, když horečka praskne.

Pokud byste se však svého lékaře zeptali, jak přesně vás horečka chrání, zcela uspokojivou odpověď nečekejte.

Navzdory vědeckému konsenzu, že horečka je prospěšná v boji proti infekcím, jak je to přesně sporné. Jsme veterinární patolog a pohotovostní lékař se zájmem o aplikaci evolučních principů na lékařské problémy. Vývoj horečky je klasický hlavolam, protože účinky horečky se zdají být tak škodlivé. Kromě toho, že se cítíte nepohodlně, můžete se také obávat, že se nebezpečně přehřejete. Vyvinout takové množství tepla je také metabolicky nákladné.

V našem výzkumu a přehledu navrhujeme, že vzhledem k tomu, že horečka se vyskytuje ve velké části živočišné říše, tato nákladná reakce musí mít výhody, jinak by se v průběhu času nikdy nevyvinula ani neudržela u různých druhů. Zdůrazňujeme několik důležitých, ale zřídka zvažovaných bodů, které pomáhají vysvětlit, jak teplo z horečky pomáhá vašemu tělu bojovat s infekcemi.

Jak horečka bojuje s infekcí

Infekce jsou způsobeny patogeny. Patogeny mohou být mikroby, jako jsou určité druhy bakterií, hub nebo prvoků. Pokud mikrobi nebo viry infikují vaše buňky a používají je k replikaci, vaše vlastní buňky mohou být také považovány za patogeny a váš imunitní systém s nimi tak zachází.

Hlavním vysvětlením toho, jak horečka pomáhá kontrolovat infekce, je to, že vyšší teploty vyvolávají tepelný stres na patogeny, zabíjejí je nebo alespoň brzdí jejich růst. Proč by ale poněkud vyšší tělesná teplota při horečce – nárůst o 1,8 až 5,4 stupně Fahrenheita (1 až 4 stupně Celsia) – která ani nemůže zabít vaše vlastní zdravé buňky, poškozovala tak širokou škálu patogenů?

Imunologové zaznamenali, že mírné teplo zlepšuje fungování imunitních buněk. Důsledkem je, že horečka je potřebná k posílení jejich obranné funkce. Z evolučního hlediska se však zdá podivné vyžadovat obrovské energetické náklady na vyvolání horečky, jen aby se získala větší aktivita imunitních buněk, zvláště když již existuje dostatek rychlejších molekulárních signálů k jejich aktivaci.

Kromě tepla podporuje funkci imunitních buněk také mírně nízká hladina kyslíku a mírná kyselost. Vzhledem k tomu, že se tyto stresové podmínky vyskytují také na infikovaných místech, dává smysl, že imunitní buňky se vyvinuly tak, aby jejich maximální funkčnost odpovídala stresovým pracovním podmínkám. Ve skutečnosti, protože cokoli ve stavu růstu je přirozeně zranitelné vůči stresu – a patogeny obvykle rostou – výzkumníci, včetně jednoho z nás, navrhli, že funkcí imunitních buněk je aktivně vytvářet stresující místní podmínky, aby přednostně poškodily rostoucí patogeny. .

Lokální zahřívání patogenů

Zánět je lokální obranná reakce na infekci. Obvykle zahrnuje teplo, bolest, zarudnutí a otok v oblastech, kde je imunitní systém nejaktivnější. Zatímco někteří vědci si uvědomují, že infikovaná místa generují teplo, mnozí věří, že pocit tepla ze zánětu pochází pouze z rozšířených krevních cév, které přivádějí teplejší krev z tělesných tkání.

Vědci však zjistili, že zanícené tkáně, dokonce i v základních tělesných tkáních, jsou až o 1,8 až 3,6 stupňů F (1 až 2 stupně C) teplejší než sousední normální tkáně, takže teplo není jen vedlejším produktem většího průtoku krve. Velká část tohoto tepla navíc pochází ze samotných imunitních buněk. Když generují reaktivní formy kyslíku k zabíjení patogenů v procesu známém jako respirační vzplanutí, je také produkováno značné teplo. Dodnes však nebyly změřeny příslušné teploty.

Zatímco buňky mohou tolerovat široký rozsah teplot, všechny buňky zažívají prudký pokles jejich schopnosti růst a přežít při vyšších teplotách. Pro savčí buňky a pravděpodobně patogeny, které je infikují, je dokonce i jeden nebo dva stupně nad teplotou kolem 113 stupňů F (45 stupňů C) téměř vždy smrtící. Horečka se tedy přidává k již teplejším místním teplotám.

Existují důkazy, že patogeny jsou vystaveny teplotám, které jsou mnohem vyšší než tělesná teplota běžně měřená teploměrem na pohotovosti. Studie z roku 2018, která zjistila, že místní teploty mohou v mitochondriích – elektrárně buňky – dosahovat až 122 stupňů F (50 stupňů C) – byla pro výzkumníky překvapením. Vzniklé teplo mitochondrií je dobře využito při zahřívání těla a při horečce. Podobně navrhujeme, že lokální teplo, které respirační výbuch produkuje na povrchu imunitních buněk, pomáhá zabíjet patogeny.

Teplo a další stresory

Imunitní buňky se zaměřují na patogeny různými stresory, které je mají zabít nebo inhibovat. Patří mezi ně reaktivní formy kyslíku, toxické peptidy, trávicí enzymy, vysoká kyselost a nedostatek živin. Většinu chemických reakcí urychluje zvýšená teplota, takže není divu, že teplo tuto obranu zvyšuje.

Výzkumníci prokázali, že teplo je synergické s nízkým obsahem kyslíku a kyselostí při zabíjení patogenů. Pozoruhodné je, že ani febrilní teploty, ani omezení železa samy o sobě nebyly schopny inhibovat růst infekčních bakterií. Pasteurella multocida, ale mohli, když se zkombinují. Stres z horka nepůsobí při kontrole infekcí sám.

Standardní názor, že horko z horečky zabíjí patogeny a posiluje imunitní reakce, je správný, ale neúplný. Schopnost horečky kontrolovat infekce pochází z několika dalších, ale kritických stupňů, které přidává ke zvýšení stávajícího lokálně generovaného tepla, aby poškodilo zranitelné rostoucí patogeny. A horečka také vždy působí s jinými obrannými mechanismy, nikdy ne sama.

Horečka stará více než 600 milionů let je prastarým rysem života na této planetě, který si zaslouží respekt. Ve skutečnosti vděčíte žhavému boji s infekcí za to, že jste stále tady – naživu – abyste si to mohli přečíst. Něco, na co byste měli myslet, až budete příště nemocní.

Tento článek je znovu publikován z The Conversation pod licencí Creative Commons. Přečtěte si původní článek.