Kontrola temperatury ciała zależy głównie od ośrodków termoregulacji w mózgu, gdzie ustalane są „wzorce” temperatury. Po wtargnięciu drobnoustrojów do organizmu komórki układu immunologicznego uwalniają substancje zwane pirogenami. Pirogeny przestawiają mózgowy „termostat” na wyższy poziom. W efekcie organizm zaczyna traktować aktualną temperaturę ciała jako zbyt niską. Uruchamia więc mechanizmy ograniczające utratę ciepła i zwiększające jego produkcję (podobnie jak podczas ekspozycji na zimno). Ciepło generowane jest przez termogenezę drżeniową (drżenia mięśniowe), dlatego faza narastania gorączki przebiega z uczuciem zimna i dreszczami.
Rola podwzgórza w pobudzaniu dreszczy
Gorączka zwykle związana jest z rozwojem procesu zapalnego, który jest odpowiedzią organizmu na wtargnięcie czynnika infekcyjnego. Taki wzrost temperatury ciała to kontrolowana reakcja ogólnoustrojowa, niezależna od temperatury otoczenia, powodowana działaniem pirogenów (najczęściej wirusów, bakterii). W praktyce za gorączkę uznaje się wzrost temperatury ciała powyżej 38°C.
Ośrodki, które sterują termoregulacją, znajdują się podwzgórzu (dolna część międzymózgowia). W podwzgórzu ustalany jest wzorzec temperatury – set point (punkt nastawienia).
Neurony czuciowe monitorują zarówno temperaturę skóry, jak i temperaturę wewnętrzną ciała, a informacje przekazują do ośrodka termoregulacji. W podwzgórzu wszystkie informacje nt. temperatury ciała są integrowane i porównywane z wartością wzorca (set point). Jeżeli występują odchylenia, podwzgórzowy „termostat” koordynuje odpowiednią odpowiedź organizmu i koryguje temperaturę ciała.
Jeśli temperatura ciała jest wyższa niż ustalona, utrata ciepła przez organizm następuje przez rozszerzenie naczyń krwionośnych w skórze i pocenie. Temperatura ciała niższa od oczekiwanej (set point) wymaga ograniczenia oddawania ciepła do otoczenia (przez skurcz naczyń skórnych) i zwiększenia produkcji ciepła. Sygnały z podwzgórzowego ośrodka termoregulacji uruchamiają termogenezę drżeniową – pobudzają drżenia mięśniowe, czyli rytmiczne skurcze mięśni szkieletowych.
Objawem termogenezy drżeniowej są dreszcze, jej skutkiem – wyzwalanie dodatkowego ciepła, które ogrzana krew rozprowadza po organizmie.
Mechanizm powstawania gorączki: pirogeny, mózg i dreszcze
Do najczęstszych czynników zewnętrznych wywołujących gorączkę należą:
- wirusy (zarówno całe struktury, jak i części wirionu (cząsteczki wirusowej), hemaglutyniny – wirusowe białka powierzchniowe ułatwiające przyłączenie wirusa do powierzchni zakażonej komórki)
- bakterie (pełne komórki, toksyny bakteryjne); najlepiej poznanym pirogenem zewnętrznym jest toksyna bakterii Gram-ujemnych – lipopolisacharyd.
W mechanizmie powstawania gorączki najistotniejsze są pirogeny (z gr. pyr – ogień). Pirogeny pierwotne (najczęściej pochodzenia zewnętrznego) stymulują układ immunologiczny do wytwarzania pirogenów wtórnych. Pirogeny pierwotne wywierają pośredni wpływ na ośrodek kontroli temperatury w podwzgórzu; pirogeny wtórne (cytokiny) bezpośrednio oddziałują na neurony podwzgórzowe. Jak powstaje gorączka? Obecność pirogenów pierwotnych w tkankach lub krwiobiegu uruchamia różne mechanizmy obronne układu immunologicznego, prowadząc do wydzielania cytokin (pirogenów wtórnych), takich jak interleukiny (IL-1, IL-6), czynniki martwicy nowotworów (TNF), interferony.
Pirogeny wtórne z krwią docierają do naczyń mózgowia w pobliżu ośrodka termoregulacji. Przenikają przez barierę krew-mózg i inicjują szereg reakcji, w wyniku których dochodzi do podwyższenia wzorca temperatury ciała (set point). Cząsteczki pirogenów zewnętrznych (pierwotnych) są za duże, by przenikać barierę krew-mózg (nie mogą bezpośrednio oddziaływać na ośrodek termoregulacji). Wyższa temperatura docelowa „nastawiona” w podwzgórzu zapoczątkowuje pierwszą fazę gorączki: jej narastanie. Aktywowane są mechanizmy produkcji i zachowania ciepła. W przebiegu termogenezy drżeniowej pojawiają się dreszcze, które wyzwalają dodatkowe ciepło. Zwiększa się ilość ciepła zgromadzonego w organizmie, w efekcie wzrasta temperatura ciała – pojawia się gorączka.