Nozizeptoren: Ioneneinstrom charakterisiert

9. November 2015
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Bei der Erforschung des Schmerzempfindens wurde bislang häufig auf Tiermodelle zurückgegriffen. Mithilfe der Stammzelltechnologie ist es nun einfacher, auch menschliche Nervenzellen zu untersuchen. So können neue Erkenntnisse über die Schmerzentstehung gewonnen werden.

Forscher um Prof. Dr. Beate Winner von der Friedrich-Alexander-Universität (FAU) nutzten eine neue Technologie, mit der sie Zellen aus einer kleinen Hautbiopsie im Labor kultivierten und sie in Stammzellen umwandelten. Diese pluripotenten Stammzellen lassen sich dann zu jedem beliebigem Zelltyp entwickeln, so auch zu Nozizeptoren.

Einblick in den Schmerz

Erstmals wurden diese Nozizeptoren mit der Patch-Clamp-Technologie verknüpft und eine detaillierte Analyse bestimmter Membranproteine, die nur Neuronen vorkommen, durchgeführt. Dreh- und Angelpunkt des Forschungsprojekts war der Einstrom von Ionen in die Neuronen, der die Nervenzellen elektrisch aktiviert. „In den Nozizeptoren konnten wir nachweisen, dass für Schmerzzellen ganz typische Ionenkanäle vorhanden sind. Zusätzlich haben wir einen Ionenkanal entdeckt, den man bisher nur in der Embryonalentwicklung kannte und der für die Aktivität und Kommunikation der Neurone zentral ist“, sagt Winner. „Dies ist ein wichtiger Befund, der zukünftig bei der Untersuchung dieser humanen Schmerzzellen beachtet werden muss, da dies die Aktivität der Zellen beeinflussen kann“, fügt Esther Eberhardt, eine der Autoren, hinzu.

Den Wissenschaftlern ist es somit gelungen, den schnellen, aktivierenden Ioneneinstrom in humanen Schmerzneuronen detailliert zu charakterisieren. Dieser unterscheidet sich deutlich von Befunden in Schmerzneuronen von Nagetieren. „Die Ergebnisse erlauben es, Schmerzen in Zukunft besser zu erforschen“, sagt Diana Schmidt, ebenfalls Autorin dieser Arbeit. Damit eröffnet sich die Möglichkeit, neue Erkenntnisse über die Funktionsweise der Schmerzentstehung zu gewinnen. Letztendlich tragen die Forschungsergebnisse dazu bei, gezieltere und bessere Medikamente für Schmerzpatienten zu entwickeln, da Nozizeptoren mit Hilfe der Stammzelltechnologie zukünftig auch direkt von Schmerzpatienten gewonnen werden können.

Originalpublikation:

Pattern of Functional TTX-Resistant Sodium Channels Reveals a Developmental Stage of Human iPSC- and ESC-Derived Nociceptors
Esther Eberhardt et al.; Stem Cell Reports, doi:10.1016/j.stemcr.2015.07.010; 2015

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