większość z nas doświadczyła gorączki w pewnym momencie naszego życia. Kiedy temperatura naszego ciała przekracza typowe 98,6 F (37 C), doświadczamy objawów, takich jak pocenie się, dreszcze i osłabienie. Ale dlaczego doświadczamy gorączki i jak są one wywoływane przez pirogeny?

Odkryj i Zacytuj online Nasze odczynniki Lal specyficzne dla endotoksyn tutaj

Biologia odpowiedzi na gorączkę

Gorączka jest często postrzegana jako szkodliwy objaw wynikający z infekcji. Jednak reakcja na gorączkę jest w rzeczywistości złożonym zjawiskiem, które rozwinęło się w ciągu ponad 600 milionów lat w celu zabicia czynników zakaźnych. Dzieje się tak, ponieważ wiele patogenów wymaga określonego zakresu temperatur, aby przetrwać i rozmnażać się. Tak więc, poprzez zwiększenie temperatury ciała ludzkiego powyżej normalnego zakresu, patogeny mogą być osłabione na tyle, aby układ odpornościowy je wykończył.

pierwszym etapem reakcji na gorączkę jest wykrycie inwazyjnego patogenu. Weźmy na przykład E. coli, jedną z najczęstszych przyczyn zatrucia pokarmowego. Zewnętrzna ściana komórkowa E. coli zawiera cząsteczkę zwaną lipopolisacharydem (LPS), która jest rozpoznawana przez różne komórki odpornościowe za pośrednictwem receptorów Toll-podobnych. Komórki te stają się aktywowane, gdy wyczuwają LPS.

po aktywacji komórki odpornościowe uwalniają różne cząsteczki sygnalizacyjne, w tym cytokiny pirogenne. Termin „Pirogenny” wskazuje, że cząsteczka może wywołać reakcję gorączkową, a cytokiny są szeroką klasą cząsteczek sygnałowych peptydów stosowanych w układzie odpornościowym.

dwie z tych cytokin pirogennych nazywane są interleukiną-1 (IL-1) i IL-6. Podróżują przez krwiobieg, aż dotrą do części mózgu zwanej podwzgórzem. Tam cytokiny oddziałują z komórkami śródbłonka wyściełającymi mózgowe naczynia krwionośne i stymulują inną cząsteczkę sygnalizacyjną zwaną cyklooksygenazą-2 (COX-2). COX-2 z kolei katalizuje produkcję prostaglandyny E2 (PGE2), która jest transportowana do mózgu.

PGE2 jest głównym regulatorem odpowiedzi gorączkowej mózgu. Kiedy wiąże się z neuronami, które wyrażają receptor PGE2, neurony te wyzwalają współczulny układ odpornościowy do uwalniania noradrenaliny. Noradrenalina następnie zwiększa termogenezę poprzez spalanie brązowej tkanki tłuszczowej i wspomaga skurcz naczyń krwionośnych, podnosząc w ten sposób temperaturę ciała.

zagrożenia związane z narażeniem na pirogeny

w idealnych warunkach reakcja na gorączkę osłabia inwazyjne patogeny na tyle, że układ odpornościowy może je zabić. Jednak wzrost temperatury ciała jest niebezpieczny również dla naszych własnych komórek, szczególnie w temperaturach powyżej 40,5 C (105 F). Może to spowodować denaturę białek w naszych komórkach, co prowadzi do stresu komórkowego. Długotrwała gorączka może prowadzić do odwodnienia, drgawki, lub majaczenia. W skrajnych przypadkach ciężka gorączka może ostatecznie doprowadzić do śmierci.

jednym z problemów z zewnętrznymi pirogenami, takimi jak LPS (zwane również endotoksyną), jest to, że mogą one występować w przypadku braku żywych patogenów. LPS jest bardzo stabilny termicznie; w rezultacie wiele popularnych metod sterylizacji, takich jak autoklawowanie lub suche ciepło, może pozostawić wystarczającą ilość nienaruszonych LPS, aby wywołać odpowiedź immunologiczną.

zanieczyszczenie LPS jest istotnym problemem w sektorach medycznym, farmaceutycznym i biotechnologicznym. Nawet w przypadku braku żywych bakterii, resztki LPS mogą wywołać gorączkę. Wysoki poziom skażenia może wywołać ciężką reakcję immunologiczną zwaną sepsą. Około połowa wszystkich pacjentów z sepsą przechodzi wstrząs septyczny, który ma śmiertelność 30-45%.

w wyniku tych zagrożeń poziom endotoksyn jest ściśle regulowany przez FDA. Granice te zależą od drogi podania. Na przykład leki podawane pozajelitowo muszą zawierać mniej niż 5 jednostek endotoksyny (UE) na kg masy ciała, podczas gdy leki dooponowe mają limit 0,2 EU/kg. Wyroby medyczne mają górną granicę 20 EU / kg.

skutecznym i solidnym sposobem oznaczania ilościowego skażenia endotoksyn jest test lizatu Limulus amebocyte Lal (lizat Limulus amebocyte Lysate), który wykorzystuje krew z kraba podkowiastego. Krew ta ulega reakcji krzepnięcia po wystawieniu na działanie endotoksyny, a stopień krzepnięcia można określić ilościowo, aby uzyskać bardzo dokładne oszacowanie poziomu endotoksyny. Z tego powodu test LAL jest zalecaną metodą badania endotoksyn przez FDA.

podsumowując, reakcja na gorączkę jest potężnym narzędziem w zdolności organizmu człowieka do zwalczania szkodliwych patogenów. Jednak w przypadku skażenia endotoksyną reakcja na gorączkę może działać przeciwko nam i być potencjalnie śmiertelna. Dlatego ważne jest, aby farmaceutyki i wyroby medyczne były dokładnie testowane pod kątem poziomu endotoksyn, aby upewnić się, że mieszczą się w bezpiecznych granicach.