Schmerzsignale: Kontrollstellen spannen Glycin ein

31. März 2015
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Die Kontroll-Zellen, die Schmerzsignale über das Rückenmark ins Gehirn weiterleiten, liegen im Hinterhorn des Rückenmarks und verwenden Glycin als hemmenden Überträgerstoff. Eine gezielte Aktivierung könnte Schmerzen und sogar Juckreiz lindern.

Schmerzen empfinden ist äusserst unangenehm, manchmal schwer erträglich. Weiter leiden etwa 20 Prozent der Bevölkerung unter chronischen Schmerzen. Diese werden je nach Situation ganz unterschiedlich empfunden und die zugrundeliegenden Mechanismen der Schmerzverarbeitung wurden bislang nicht vollständig verstanden. Vor 50 Jahren haben der Neurobiologe Patrick Wall und der Psychologe Ronald Melzack die sogenannte „Gate-Control-Theory“ des Schmerzes formuliert. Die beiden Forscher haben postuliert, dass hemmende Nervenzellen im Rückenmark darüber entscheiden, ob ein aus der Peripherie, zum Beispiel vom Fuss kommender Schmerzimpuls ins Gehirn weiter geleitet wird oder nicht. Welche hemmenden Nervenzellen im Rückenmark für diese Kontrollfunktion verantwortlich sind, konnte jetzt das Team von Hanns Ulrich Zeilhofer vom Institut für Pharmakologie und Toxikologie der Universität Zürich zeigen: Die Kontroll-Zellen liegen im tiefen Hinterhorn des Rückenmarks und verwenden als hemmenden Überträgerstoff die Aminosäure Glycin.

Mit Hilfe von genetisch veränderten Viren gelang es der Forschungsgruppe der UZH im Tiermodell, diese Nervenzellen gezielt zu lähmen. Sie fand heraus, dass die Lähmung dieser Glycin freisetzenden Nervenzellen zu einer gesteigerten Schmerzempfindlichkeit und zu Zeichen von spontanen Schmerzen führte. Man entwickelte überdies Viren, die es erlauben, diese Schmerz-Kontroll-Zellen gezielt pharmakologisch zu aktivieren. So behandelte Mäuse waren gegenüber schmerzhaften Reizen weniger empfindlich als unbehandelte. Auch chronische Schmerzen vermochte die Aktivierung dieser Nervenzellen zu vermindern. Und das überraschende Zusatz-Ergebnis: „Die Nervenzellen kontrollieren offenbar nicht nur Schmerzen, sondern auch verschiedene Formen des Juckreiz’“, so Zeilhofer.

Sanftes Reiben der Haut lindert den Schmerz

Ein wichtiger Aspekt der „Gate-Control-Theory“ ist, dass die Aktivität der Schmerz kontrollierenden Nervenzellen durch verschiedene Einflüsse moduliert werden kann. Durch Erfahrung aus dem Alltag wissen wir zum Beispiel, dass sanftes Reiben oder Halten einer verletzten Extremität Schmerzen in diesem Bereich lindern können. Gemäss Theorie sollte demnach eine nicht schmerzhafte Berührung der Haut die hemmenden Nervenzellen aktivieren. Tatsächlich konnte bei der Überprüfung dieser Hypothese bestätigt werden, dass die hemmenden, Glycin ausschüttenden Nervenzellen von solchen berührungsempfindlichen Hautnerven innerviert werden.

Zudem konnten die Pharmakologen zeigen, dass auch Nervenzellen in den oberflächlichen Schichten des Rückenmarks, wo die Fortleitung der Schmerzsignale erfolgt, vorwiegend durch Glycin-Signale gehemmt werden. „Unsere drei Befunde können erstmals die Nervenzellen und Verschaltungen, die der ‚Gate-Control Theory‘ zugrunde liegen, beschreiben“, fasst Hanns Ulrich Zeilhofer zusammen.

Gezielte Therapie beim Menschen jedoch noch nicht möglich

„Die gezielte Erregung oder Hemmung von bestimmten Typen von Nervenzellen beim Menschen liegt noch in der Ferne und wird vielleicht erst in einigen Jahrzehnten möglich sein“, sagt Zeilhofer. Ein anderer Weg könne womöglich schon eher ans Ziel führen – nämlich der über die Rezeptoren, die von den hemmenden Nervenzellen aktiviert werden: „Diese Rezeptoren liegen auf den Nervenzellen, die die Schmerzsignale ins Gehirn weiterleiten, so dass deren gezielte pharmakologische Aktivierung den Schmerz ebenfalls blockieren kann“, so Hanns Ulrich Zeilhofer. Auch auf diesem Gebiet habe seine Gruppe schon erste vielversprechende Resultate erzielt.

Originalpublikation:

Targeted Ablation, Silencing, and Activation Establish Glycinergic Dorsal Horn Neurons as Key Components of a Spinal Gate for Pain and Itch
Hanns Ulrich Zeilhofer et al.; Neuron, doi: 10.1016/j.neuron.2015.02.028; 2015

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