Reizverarbeitung: STOML3 als Schmerzfaktor

22. Oktober 2015
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Cholesterin und STOML3 spielen eine zentrale Rolle für die Reizverarbeitung, indem sie die Steifigkeit der Zellmembran erhöhen. Ist ihr Zusammenspiel gestört oder fehlt eine der Substanzen, unterbleibt der Impuls. Die Erkenntnis bietet Ansatzpunkte für neue Wirkstoffe gegen Algesie.

Ein Team um Dr. Jing Hu von der Universität Tübingen hat herausgefunden, dass zwei Substanzen in der Membran von Nervenzellen entscheidenden Einfluss darauf haben, ob eine Berührung wahrgenommen wird oder nicht. Sie konnten zeigen, wie das Zusammenwirken der beiden Stoffe so gestört werden kann, dass Berührungsreize nicht weitergeleitet und chronische Schmerzen gelindert werden.

Weiche und harte Zellmembranen

In der Zellmembran eines Neurons bewirkt eine mechanische Berührung einen elektrischen Impuls ans Gehirn. Wie dies aber genau geschieht, und welche biochemischen und biophysikalischen Mechanismen dabei wirken, konnte bis vor kurzer Zeit niemand beantworten. Seit den 1980er Jahren ist zumindest bekannt, dass Ionenkanäle eine zentrale Rolle spielen: Die Verformung der Nervenzelle regt zugleich bestimmte Proteine an, die wie ein Kanal quer durch die Zellmembran verlaufen. Die Verformung öffnet den Kanal für eine bestimmte Ionensorte, die in die Nervenzelle gelangt und dort einen elektrischen Impuls generiert.

Dr. Hu und ihr Team konnten nun zeigen, dass das nicht alles ist: Ebenso wichtig wie die Ionenkanäle ist die umgebende Zellmembran. Ist diese weich, gibt sie einem Druck leicht nach, und kein Impuls wird ausgelöst. Ist sie dagegen steifer, reagieren die umgebenden Ionenkanäle stark auf Verformung.

Ausblick auch für Allodynie

Das Verhalten der Zellmembran wird von zwei Substanzen kontrolliert. Cholesterin war bereits lange bekannt; dass aber auch das „Stomatin-artige Protein-3“, kurz STOML3 – zumindest in Mäusen – eine entscheidende Rolle spielt, konnten Hu und ihre Kollegen zeigen. Erst das Zusammenwirken von Cholesterin und STOML3 erzeugt nämlich bei Berührungen der Zellmembran eine Versteifung, die eine Aktivierung der umgebenden Ionenkanäle ermöglicht. Fällt eines der beiden Puzzleteile weg, oder wird ihre Reaktion gestört, dann gibt es auch keinen Reiz. Dass dieser Mechanismus auch bei Schmerzpatienten greifen könnte, zeigten die Forscher in Verhaltensstudien an Mäusen. Wenn die Medikamentenentwicklung hier angreift, könnten auch Patienten mit Allodynie künftig davon profitieren.

Originalpublikation:

Membrane stiffening by STOML3 facilitates mechanosensation in sensory neurons
Yanmei Qi et al.; Nature Communications, doi: 10.1038/ncomms9512; 2015

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Forschung, Medizin, Neurologie

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