Wie Schüttelfrost entsteht

Wenn wir erkältet sind und Fieber haben, frieren wir häufig: Wir leiden unter Schüttelfrost und versuchen instinktiv, uns zu wärmen. Wie Schüttelfrost entsteht und warum er auch unser Verhalten beeinflusst, hat nun ein Forschungsteam untersucht. In Experimenten mit Ratten fanden sie heraus, dass unser Immunsystem diese typische Fieberreaktion durch einen speziellen Botenstoff initiiert, das Prostaglandin E2. Dieses wirkt im Gehirn auf zwei verschiedene Areale. Das erste ist das Zentrum für die Temperaturkontrolle im Zwischenhirn, das daraufhin Fieber verursacht und bei Schüttelfrost das Zittern auslöst. Das zweite durch Prostaglandin E2 aktivierte Areal ist ein Kern im Hirnstamm, der Signale an die Amygdala sendet und bei Betroffenen ein wärmesuchendes Verhalten auslöst. Dies bringt uns dazu, uns unter dicken Decken zu verkriechen.

Bei Grippe, Erkältung oder anderen entwickeln wir oft Fieber: Unsere Körpertemperatur steigt, um das Wachstum der eingedrungenen Krankheitserreger zu hemmen und die Aktivität der Immunzellen zu steigern. Trotz dieser inneren Hitze ist uns bei Fieber paradoxerweise nicht warm, sondern eher kalt: Wir frieren trotz warmer Umgebung, versuchen uns mit heißem Tee, dicken Decken oder Wärmflaschen warmzuhalten und im Extremfall beginnen wir sogar zu zittern wie bei extremer Kälte. Was hinter dieser Verhaltensreaktion steckt und wie sie neuronal ausgelöst wird, war jedoch bisher ungeklärt.

Ein Botenstoff verursacht das Fieber

Warum uns bei Fieber kalt wird, haben nun Takaki Yahiro und seine Kollegen von der Universität von Nagoya genauer untersucht. Ausgangspunkt ihrer Studie war ein bestimmter Botenstoff, das Prostaglandin E2 (PGE2). “Dieser Botenstoff ist der Hauptauslöser von Fieber”, erklären sie. “Er wird bei systemischen Infektionen in den Gefäßen des gesamten Gehirns und des Rückenmarks produziert und freigesetzt.” Bereits bekannt war, wie das Prostaglandin E2 die autonome Fieberreaktion auslöst: Der Botenstoff wird auf das präoptische Areal im Zwischenhirn, das als Temperaturkontrollzentrum unseres Körpers fungiert. Wenn Prostaglandin E2 an den Rezeptoren dieses Zentrums andockt, setzt dies eine Kaskade von Reaktionen in Gang, die unsere Körpertemperatur hochregulieren: Die Gefäße der Haut verengen sich, um weniger Wärme nach außen zu verlieren, die Fettverbrennung im braunen Fettgewebe steigt und bei Schüttelfrost wird auch Muskelzittern als zusätzlicher Wärmelieferant ausgelöst.

Schon länger vermuten Forschende, dass das Prostaglandin E2 nicht nur diese autonomen, physiologischen Fieberreaktionen hervorruft, sondern auch die damit verknüpften subjektiven Empfindungen und Verhaltensänderungen – das Gefühl, zu frieren und das erhöhte Wärmebedürfnis. “Studien bei Tieren mit deaktiviertem präoptischem Areal haben gezeigt, dass dieses Zentrum nicht für diese Verhaltensänderungen verantwortlich ist”, berichten Yahiro und seine Kollegen. Stattdessen könnte jedoch eine andere Hirnregion verantwortlich sein, der sogenannte laterale parabrachiale 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. Dieser Nukleus sorgt beispielsweise dafür, dass wir frieren und uns unwohl fühlen, wenn Haut und Gliedmaßen zu kalt werden, indem er Signale an die Amygdala sendet, das mit Ängsten, Vermeidungsreaktionen und negativen Emotionen verknüpfte Zentrum des Gehirns.

…und auch unser Frieren

Um herauszufinden, ob der parabrachiale Nukleus möglicherweise auch am Kälteempfinden bei Fieber beteiligt ist, führten Yahiro und seine Kollegen Versuche mit Ratten durch. Sie injizierten diesen den Fieberbotenstoff Prostaglandin E2 direkt in die Schaltstelle im Hirnstamm und gaben den Tieren dann die Wahl zwischen einer normaltemperierten Bodenplatte und einer auf 39 Grad aufheizten Wärmeplatte. Es zeigte sich: Die Ratten, die das Prostaglandin erhalten hatten, hielten sich bevorzugt auf der wärmeren Platte auf. Kontrolltiere ohne Botenstoffinjektion wählten dagegen die neutral temperierte Platte. Nähere Analysen ergaben, dass ein spezieller Rezeptor, EP3R, in diesem Hirnstammareal auf den Botenstoff reagiert. Dies aktiviert einen Signalweg, der wie bei der normalen Kältereaktion bis in die Amygdala reicht und dort wärmesuchendes und kältevermeidendes Verhalten auslöst. “Diese Reaktion des parabrachialen Nukleus auf das Prostaglandin E2 löst jedoch kein Fieber oder eine Verstärkte Verbrennung von Braunfett aus”, berichten Yahiro und sein Team. Das deute darauf hin, dass die Reaktion des Hirnstamms auf den Botenstoff gezielt nur das Verhalten bei Fieber beeinflusst.

Zusammengenommen zeigen die Ergebnisse damit, dass Fieber, Schüttelfrost und unser fieberbedingtes Frösteln auf einen Botenstoff, aber zwei verschiedenen Hirnareale und Schaltkreise zurückgehen. Im präoptischen Areal löst das Prostaglandin E2 die autonome Fieberreaktion aus und sorgt dafür, dass unsere Körpertemperatur steigt. Im Hirnstamm wirkt das Prostaglandin E2 dagegen auf den parabrachialen Kern, der das subjektive Kältegefühl und unser wärmesuchendes Verhalten auslöst. “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.”

Quelle: Takaki Yahiro (Universität Nagoya) et al., The Journal of Physiology, doi: 10.1113/JP289466

© wissenschaft.de – Nadja Podbregar