Ein Botenstoff, zwei SignalwegeFrieren trotz Fieber? Forscher lösen Paradoxon
39 Grad Celsius Fieber und trotzdem Schüttelfrost? Warum man bei erhöhter Körpertemperatur friert, war für Wissenschaftler lange ein Rätsel. Jetzt haben japanische Forschende herausgefunden: Ein und derselbe Botenstoff treibt sowohl das Fieber als auch das Frösteln an - über zwei getrennte Schaltkreise im Gehirn.
Durch Deutschland rollt derzeit eine Erkältungswelle, Millionen Menschen sind krank. Fieber ist dabei ein klassisches Abwehrinstrument des Körpers. Steigt die Temperatur, werden Viren und Bakterien in ihrem Wachstum gebremst, Immunzellen arbeiten effektiver. Und doch erleben viele Erkrankte etwas scheinbar Widersprüchliches: Obwohl das Thermometer 39 Grad Celsius anzeigt, frösteln sie, suchen Wärme, zittern unter der Decke. Ein Forscherteam aus Japan hat nun aufgeklärt, warum dieses Paradox kein Widerspruch, sondern Teil eines fein abgestimmten biologischen Programms ist. Im Mittelpunkt steht der Immun-Botenstoff Prostaglandin E2.
Bei systemischen Infektionen - etwa durch Erkältungs- oder Grippeviren - produziert der Körper vermehrt Prostaglandin E2. "Dieses wird bei systemischen Infektionen in den Gefäßen des gesamten Gehirns und des Rückenmarks produziert und freigesetzt", erklären Takaki Yahiro und Kollegen von der Universität Nagoya.
Im Gehirn wirkt der Botenstoff auf das Temperaturkontrollzentrum im Zwischenhirn. Dockt Prostaglandin E2 dort an, wird eine Kaskade in Gang gesetzt: Hautgefäße verengen sich, um Wärmeverlust zu minimieren, das braune Fettgewebe steigert seine Aktivität, und bei starkem Temperaturanstieg kommt es zu Muskelzittern - dem typischen Schüttelfrost - während die Körpertemperatur steigt. Dieser Mechanismus ist seit längerem bekannt. Unklar war bislang jedoch, warum sich fiebrige Menschen gleichzeitig so fühlen, als ob sie frieren würden.
Der "Kältewarner" im Hirnstamm
Das Team um Yahiro vermutete eine zweite Schaltstelle im Gehirn: den sogenannten lateralen parabrachialen Nukleus im Hirnstamm. "Dieses Areal ist eine entscheidende Schaltstelle, in der Temperatursignale von den Thermorezeptoren der Haut ankommen, und die daraufhin physiologische und Verhaltensreaktionen in Gang setzt", so die Forschenden. Von dort werden Signale unter anderem an die Amygdala weitergeleitet - ein Zentrum, das mit negativen Emotionen und Vermeidungsverhalten verknüpft ist. Normalerweise sorgt dieser Weg dafür, dass wir bei Kälte Unbehagen empfinden und Wärme suchen.
Um die Rolle dieses Netzwerks zu prüfen, injizierten die Wissenschaftler Ratten Prostaglandin E2 direkt in den parabrachialen Nukleus. Anschließend konnten die Tiere zwischen einer normal temperierten Bodenplatte und einer auf 39 Grad erwärmten Fläche wählen.
Das Ergebnis: Tiere mit Prostaglandin-Injektion hielten sich bevorzugt auf der warmen Platte auf, Kontrolltiere hingegen nicht. Entscheidend war dabei ein spezieller Rezeptor namens EP3R. Er aktiviert einen Signalweg vom Hirnstamm zur Amygdala, der wärmesuchendes Verhalten auslöst. Bemerkenswert ist, dass diese gezielte Aktivierung kein Fieber verursachte. Die Körpertemperatur blieb unverändert. Das subjektive Kältegefühl lässt sich also unabhängig vom eigentlichen Temperaturanstieg auslösen.
Ein Botenstoff, zwei verschiedene Effekte
Die Studie, die in der Fachzeitschrift "The Journal of Physiology" veröffentlicht wurde, zeigt damit: Prostaglandin E2 wirkt über zwei unterschiedliche neuronale Schaltkreise. Im präoptischen Areal treibt es die autonome Fieberreaktion an und erhöht die Körpertemperatur. Im parabrachialen Nukleus hingegen aktiviert es einen Signalweg zur Amygdala, der das subjektive Frösteln und wärmesuchendes Verhalten hervorruft - ohne selbst die Temperatur zu verändern.
"Diese Entdeckung liefert neue Einblicke in die Ursachen von Schüttelfrost und wärmesuchendem Verhalten, indem sie die Rolle der emotionalen Schaltkreise im Gehirn aufklärt.", sagt Seniorautor Kazuhiro Nakamura. "Aus evolutionsphysiologischer Sicht deuten unsere Ergebnisse zudem darauf hin, dass mit Fieber verbundene Verhaltensänderungen adaptive Überlebensstrategien sind und nicht nur einfache Symptome einer Infektion." Das Frösteln bei Fieber ist demnach kein zufälliges Begleitphänomen - sondern Teil eines doppelt abgesicherten Programms, das Körper und Verhalten auf eine neue, höhere Solltemperatur einstellt.