¿Cómo funcionan las fiebres?

Esta respuesta cubre brevemente

• Mecanismos que mantienen la temperatura corporal central.
• Mecanismos que aumentan la temperatura corporal central durante la fiebre.
• Beneficios para la temperatura corporal central elevada: por lo general, la mejora de la función inmune y el daño a los patógenos.

Mecanismos que mantienen la temperatura corporal central

Durante muchos años se suponía que un solo centro de termorregulación regulaba la temperatura del cuerpo humano. Ahora, la evidencia (1) sugiere que hay varios bucles algo independientes, parte de un circuito termorregulador, que regula la temperatura corporal central.

Ubicados en varias partes del cuerpo, como el hipotálamo, la médula espinal, la piel y los órganos abdominales, como la vejiga urinaria, Thermoreceptor – Wikipedia monitorea el cuerpo en busca de cambios de temperatura. Estos termoreceptores trabajan a través de ciclos de retroalimentación negativa para conservar o perder el calor del cuerpo de forma autónoma, el primero a través de temblores y vasoconstricción, este último a través de sudoración y vasodilatación. Sin embargo, en un sitio, la región preóptica del hipotálamo anterior aún se considera el principal centro termorregulador del SNC que recibe e integra señales de temperatura de varias partes del cuerpo.

Las neuronas termorreguladoras presentes en el núcleo preóptico mediano del hipotálamo son sensibles al frío o al calor (2). Estas neuronas reducen y aumentan su disparo, respectivamente, en ambientes fríos. Esto conduce a la activación de mecanismos para conservar el calor , la vasoconstricción de la piel, la piloerección, la sudoración reducida, el aumento de la contracción muscular, la termogénesis no temblorosa y la búsqueda de calor. El reverso ocurre en ambientes cálidos que conducen a la activación de mecanismos para disipar el calor como la vasodilatación, sudoración y búsqueda de frío.

Por ejemplo, el hipotálamo anterior detecta el aumento de la temperatura corporal central durante el ejercicio (3) a través de la temperatura de la sangre que pasa a través de él y cuando la temperatura aumenta más allá de un punto de ajuste interno , desencadena la vasodilatación de los capilares sanguíneos periféricos y el sudor. promover la pérdida de calor.

Por lo tanto, el pensamiento actual sostiene que el hipotálamo controla la temperatura corporal central de la misma manera que un termostato regula la temperatura ambiente en una casa (4), respondiendo conservando o disipando calor dependiendo de las condiciones externas (ver más abajo de 5).

Mecanismos que aumentan la temperatura corporal central durante la fiebre

La fiebre surgió hace millones de años en la evolución (véase más adelante de 6, 7), dando lugar a la idea de que es una estrategia de defensa antigua utilizada por la mayoría de los animales.

La fiebre puede ser tanto conductual como fisiológica . Un Ectotherm – Wikipedia depende de la temperatura ambiental para mantener su termorregulación. Su traslado a un lugar más cálido en respuesta a una infección es un ejemplo de fiebre conductual (8, 9, 10). Sin embargo, un humano que elige envolver en ropa de abrigo en respuesta a la caída repentina de la temperatura ambiental también es un ejemplo de fiebre conductual .

OTOH, en la fiebre fisiológica humana, el punto de ajuste interno del centro termorregulador hipotalámico se desplaza hacia arriba , aparentemente en respuesta al aumento de los niveles locales de prostaglandina E2 – Wikipedia (PGE2), un pirógeno endógeno prominente (11, 12, 13, ver más abajo de 14 ) Tales cambios a su vez activan las neuronas en el centro vasomotor que inician el proceso de vasoconstricción.

Beneficios para la temperatura corporal central elevada: por lo general, mejora de la función inmune y daño a los patógenos

Los beneficios adaptativos de la fiebre siguen siendo controvertidos simplemente porque los estudios experimentales y la experiencia clínica de fiebre junto con discapacidades graves como la sepsis demuestran claramente circunstancias en las que el resultado de la fiebre (y los cambios fisiológicos asociados) puede ser inequívocamente dañino (15, 16).

Claramente hay costos para las fiebres (17), costos como la anemia debido al secuestro de hierro, la anorexia debido a la pérdida de apetito provocada por la fiebre y la malnutrición acompañante, así como un mayor gasto calórico necesario para mantener una temperatura corporal más alta (18). Claramente, la fiebre debe tener beneficios mitigantes para que sea una característica tan extendida en todos los animales. En términos generales, dos beneficios principales postulados para la fiebre son

• Mejora de la función inmune.
• Daño a los patógenos.

Múltiples estudios han demostrado que la fiebre mejora la función inmune (ver las sumas debajo de 15, 16).

El daño a los patógenos es otro beneficio obvio (15, 19, 20).

La evidencia científica y clínica sustancial sugiere que la fiebre mejora la supervivencia y reduce la duración de las infecciones (7, 14, 21).

La fiebre puede ser perjudicial para los patógenos: estudios in vitro

Desde parásitos de la malaria hasta Salmonella y virus, la alta temperatura sostenida dificulta su crecimiento (22, 23).

• Se encontró que los parásitos de la malaria no sobreviven 16 horas a 41 ° C, la mayoría ya mueren a las 8 horas (24, 25). Esta es la razón por la cual el cultivo del laboratorio del parásito de la malaria es típicamente de 37 ° C, al igual que la temperatura del cuerpo humano.
• El hierro es crítico para la función celular normal, especialmente para las células eucarióticas. Secuestrarlo es obviamente un costo cuyo beneficio se revela al examinar su efecto sobre los patógenos. Por ejemplo, Salmonella typhimurium es incapaz de sintetizar los compuestos de transporte de hierro que necesita a temperaturas> 40 ° C y, por lo tanto, deja de proliferar a tales temperaturas. Aunque las aves de corral suelen ser portadoras, las aves son, en general, menos susceptibles a la salmonelosis, y se sospecha que su temperatura corporal más alta desempeña un papel en dicha resistencia (26, 27, 28).
• Streptococcus pneumoniae – Wikipedia puede ser, y con frecuencia es, un patógeno respiratorio grave en humanos. Si bien se replica fácilmente a 37 ° C, a 41 ° C, no puede y muere (29).

Es importante tener en cuenta que las pruebas de sensibilidad al calor del patógeno en cultivo tienen un alcance intrínsecamente limitado y, de hecho, el efecto del aumento de la temperatura corporal central sobre los patógenos puede ser aún más profundo por las siguientes razones:

• El calor local experimentado por los patógenos en un sitio infectado es en gran parte una caja negra.
• La exposición al calor en la cultura es una artimaña contundente que no puede recapitular, y de hecho no recapitula, muchos otros “factores estresantes inflamatorios” (17) que experimentaría un patógeno durante una infección, factores de estrés que normalmente se ponen en movimiento simultáneamente con el aumento de la temperatura corporal central en respuesta a un infección y que tienden a funcionar sinérgicamente. Considere la observación de que ni el calor ni la restricción de hierro fueron efectivos in vitro para matar Pasteurella multocida , una bacteria patógena, mientras que juntos podrían hacerlo (30).

La fiebre puede ser perjudicial para los patógenos: In Vivo Veritas

• Un estudio modelo de ratón (ver abajo a la izquierda de 31) los alojó a temperaturas ambiente que van desde 23 a 35.5 ° C. Los ratones fueron inyectados por vía intraperitoneal con Klebsiella pneumoniae . Aunque las bacterias estaban creciendo a tasas idénticas en cultivo a 37 ° C y 39.5 ° C, in vivo , solo la temperatura febril produjo un mejor aclaramiento bacteriano y tasa de supervivencia.
• Un estudio seminal de 1975 (ver abajo a la derecha de 32) estableció cuán crítica podría ser la fiebre del comportamiento para asegurar la supervivencia de un ectotermo a partir de una infección. En este estudio, se observó que la lagartija Dipsosaurus dorsalis desarrollaba fiebre de ~ 2ºC cuando se inyectaba con la bacteria Aeromonas hydrophila . Dado que esta infección bacteriana suele ser letal, el estudio exploró si el aumento de la temperatura corporal estaba relacionado con la resistencia a la infección colocando lagartijas infectadas con bacterias vivas a temperatura ambiente (38 ° C), baja (34 o 36 ° C) o alta (40 o 42 ° C) . La temperatura corporal elevada influyó claramente en la supervivencia de la infección. Los lagartos infectados colocados a 42 ° C tuvieron una supervivencia máxima de ~ 80% después de 7 días de infección, mientras que todos los colocados a 34 ° C murieron dentro de los 4 días de la infección.

• Incluso hay un experimento ganador del Premio Nobel asociado con la demostración de los beneficios de la fiebre. Julius Wagner-Jauregg – Wikipedia, el primero de los dos únicos psiquiatras en haber ganado el Premio Nobel de Medicina o Fisiología, indujo fiebre en pacientes con neurosífilis, Piroterapia – Wikipedia (20, 33), infectándolos con malaria utilizando el parásito de la malaria menos agresivo , Plasmodium vivax – Wikipedia, y luego los trató más tarde con quinidina. En ese momento, 1917, la neurosífilis era un diagnóstico terminal, pero esta forma de piroterapia logró curar a los pacientes, aunque con una tasa de mortalidad por malaria del 15% (16, 34, 35).

Microbiota – Wikipedia merece la última palabra o más exactamente, preguntas. ¿Cuál es el efecto de la fiebre en la microbiota de un individuo? ¿Quedar un poco mientras otros van? ¿Podría la residencia estable durante y después de la fiebre fisiológica ser un indicador de asociación estable? ¿Podría tal residencia estable ser utilizada para diferenciar a verdaderos simbiontes o mutualistas de pretendientes (pathobiones con rostro de jano)? La fiebre como fuego forestal purificador en otras palabras. ¿O las fiebres determinan lo contrario, envalentonan a las más combativas o incluso a las desagradables? Intrigantes preguntas aún sin respuesta.

Bibliografía

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Gracias por el R2A, Kirstin Huiber.