Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Warum tut Frieren weh?

14.06.2007
Mit steifgefrorenen Fingern einen Knoten im Schnürsenkel zu lösen ist schwierig. Das Gefühl fehlt und Nerven wie Muskeln verrichten ihren Dienst nur widerwillig. Weh tun die eiskalten Finger trotzdem - umso mehr, wenn man sie noch einklemmt. So unangenehm das ist: es schützt uns vor unbemerkter Erfrierung.

Wie das funktioniert, hat nun eine Gruppe am Institut für Physiologie und Pathophysiologie der Universität Erlangen-Nürnberg zusammen mit Forschern der Anästhesiologischen Klinik und einer englischen Arbeitsgruppe herausgefunden. Die Nervenendigungen, die Schmerzsignale an das Gehirn senden können, besitzen eine frostfeste Zündvorrichtung für Nervenimpulse. Die Fachzeitschrift "Nature" berichtet darüber in ihrer Ausgabe in dieser Woche.

Um ordentlich zu funktionieren, müssen Nervenendigungen und -fasern explosionsartige kleine elektrische Natriumionenströme ausbilden können, die zum Nervenimpuls (Aktionspotential) führen. Ihre Schleusen, die Natriumkanäle, öffnen und schließen aber bei Kälte immer langsamer, bis sie schließlich buchstäblich "einfrieren". Sie geraten in einen Zustand der "slow inactivation", der auf einen Kälteblock hinausläuft. Nur ein ganz spezieller Typ von Natriumkanal, der NaV1.8, erwies sich als verblüffend kälteresistent; er wird zwar auch träger, blockiert aber nicht und kann auch bei 10°C in der Haut noch fortgeleitete Aktionspotentiale auslösen.

NaV1.8 war früher schon aufgefallen, weil er sich nicht durch das Gift des schmackhaften, aber für Sushi viel zu teuren Fugu-Fisches aus dem Pazifik blockieren lässt. Die meisten anderen Natriumkanäle reagieren im Gegensatz dazu höchst empfindlich auf das Tetrodotoxin (TTX) aus den Eingeweiden des Kugelfisches - mit tödlichen Folgen für den Genießer. Eine zweite Auffälligkeit war, dass NaV1.8 ausschließlich in den auf Schadensmeldung spezialisierten Nervenendigungen und -zellen, den "Nozizeptoren", gefunden wird. Die besitzen zwar für den Normalbetrieb auch TTX-empfindliche Natriumkanäle. Für den Notbetrieb bei Kälte aber verfügen sie, wie sich jetzt gezeigt hat, zusätzlich über den NaV1.8-Kanal, so dass sie Kälteschmerz oder anderen Schmerz aus kalten Gliedmaßen signalisieren können. Normalerweise hängt die Erregbarkeit dieser Nervenfasern kaum von NaV1.8 ab; dafür ist seine Reizschwelle auch zu hoch. Bei Kälte aber steigt der elektrische Widerstand der Zellmembranen. Die Isolation zwischen innen und außen wird stärker und von den winzigen Entladungen der Nervenendigungen geht weniger durch Kurzschluss verloren. Auf diese Weise wird die hohe Schwelle von NaV1.8 doch erreicht und der Notbetrieb gesichert.

Ansatzpunkt für Schmerzmittel

Die Ausschließlichkeit, mit der NaV1.8 nur in Nozizeptoren auftritt, die Schmerz melden können, hat den Natriumkanal zu einem erstklassigen "target", einem Ansatzpunkt der Pharmaindustrie gemacht. Sie durfte hoffen, durch seine medikamentöse Blockade Schmerzen ohne Nebenwirkung - sozusagen straflos - auszuschalten. Umso größer war die Enttäuschung, als es einer Arbeitsgruppe um Prof. John Wood vom University College London vor acht Jahren zwar gelang, NaV1.8 bei Mäusen gentechnisch auszuschalten, doch den Tieren mangelte es bei den verschiedensten Schmerzreizen trotzdem kaum an Empfindlichkeit. Nur schmerzhafte Kälte hatte bei den Tests gefehlt, was jetzt nachgeholt wurde. Die Versuche zeigten, dass die Mäuse in freier Wildbahn höchst gefährdet wären: sie frieren zwar, spüren aber offenbar keinen Kälteschmerz. In allerneuester Zeit haben die amerikanischen Firmen Abbott und Icagen ein mögliches künftiges Schmerzmittel vorgestellt, das bevorzugt NaV1.8 blockiert. Es wirkt (tierexperimentell) besonders gut gegen "Kälteallodynie", eine schmerzhafte Kälteüberempfindlichkeit, die bei peripheren Nervenleiden auftritt. Die Erlanger Forschung erklärt diese Wirksamkeit.

Bei den Forschungsarbeiten bewährte sich die Zusammenarbeit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Peter Reeh am Institut für Physiologie und Pathophysiologie mit den Anästhesiologen Dr. Andreas Leffler und Prof. Carla Nau , die im Sonderforschungsbereich 353 "Pathobiologie der Schmerzentstehung und Schmerzbehandlung" begonnen wurde. Die Forschungen in der experimentellen Anästhesiologie am Erlanger Universitätsklinikum werden jetzt im DFG-Schwerpunkt KFO130 gefördert. An der Nature-Publikation war auch das Team von Prof. John Wood maßgeblich beteiligt.

Weitere Informationen für die Medien:

Prof. Dr. Peter W. Reeh
Institut für Physiologie und Pathophysiologie
Tel.: 09131/85-22228
reeh@physiologie1.uni-erlangen.de

Ute Missel | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-erlangen.de/

Weitere Berichte zu: Kälte NaV1 Natriumkanäle Nervenendigungen Schmerz

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Polymere aus Bor produzieren
18.01.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Modularer Genverstärker fördert Leukämien und steuert Wirksamkeit von Chemotherapie
18.01.2018 | Deutsches Krebsforschungszentrum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Im Focus: Scientists decipher key principle behind reaction of metalloenzymes

So-called pre-distorted states accelerate photochemical reactions too

What enables electrons to be transferred swiftly, for example during photosynthesis? An interdisciplinary team of researchers has worked out the details of how...

Im Focus: Erstmalige präzise Messung der effektiven Ladung eines einzelnen Moleküls

Zum ersten Mal ist es Forschenden gelungen, die effektive elektrische Ladung eines einzelnen Moleküls in Lösung präzise zu messen. Dieser fundamentale Fortschritt einer vom SNF unterstützten Professorin könnte den Weg für die Entwicklung neuartiger medizinischer Diagnosegeräte ebnen.

Die elektrische Ladung ist eine der Kerneigenschaften, mit denen Moleküle miteinander in Wechselwirkung treten. Das Leben selber wäre ohne diese Eigenschaft...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - März 2018

17.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

18.01.2018 | Informationstechnologie

Optimierter Einsatz magnetischer Bauteile - Seminar „Magnettechnik Magnetwerkstoffe“

18.01.2018 | Seminare Workshops

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten