Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schwerhörige fühlen anders

21.11.2011
Menschen mit einer bestimmten Form der erblichen Schwerhörigkeit nehmen Vibrationen in ihren Fingern empfindlicher wahr als andere Menschen, haben Prof. Thomas Jentsch vom Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP)/Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch und Prof. Gary Lewin (MDC) in Zusammenarbeit mit Klinikern aus Madrid, Spanien und Nijmegen, Niederlande, herausgefunden.

Die in Nature Neuroscience veröffentlichte Arbeit enthüllt Einzelheiten über den bislang wenig verstandenen Tastsinn: Damit wir fühlen können, müssen spezialisierte Zellen in der Haut wie Instrumente in einem Orchester gestimmt werden.


Antikörperfärbung eines Haarfollikels: Durch Kopplung der Antikörper an verschiedene Farbstoffe können unterschiedliche Strukturen mikroskopisch sichtbar gemacht werden. Man sieht im Haarfollikel endende Nervenendigungen (grün), in denen elektrische Impulse durch mechanische Reize der Haut erzeugt werden. In diesen Endigungen sind KCNQ4 Kaliumkanäle lokalisiert (rot), welche die Generierung dieser Nervenimpulse regulieren. Ovale und runde Strukturen in Blau zeigen Zellkerne von Zellen in der Haut. Grafik: M. Heidenreich

Die Angehörigen der spanischen und niederländischen Familien staunten nicht schlecht, als die Berliner Forscher mit ihren Apparaturen auftauchten. Viele von ihnen leiden an der erblich bedingten Schwerhörigkeit vom Typ DFNA2, doch die Wissenschaftler interessierten sich weniger für ihr Hörvermögen als für ihren Tastsinn. Bei den Schwerhörigen ist durch eine Mutation die Funktion mancher Haarzellen im Ohr gestört. Diese Mutation, so vermuteten die Forscher, könnte sich auch auf den Tastsinn auswirken.

In unserem Ohr schwingen feinste Härchen im Rhythmus der Schallwellen. Die Schwingungen bewirken einen Einstrom positiv geladener Kalium-Ionen in die Haarzellen. Dieser elektrische Strom erzeugt ein Nervensignal, das zum Gehirn weitergeleitet wird – wir hören. Die Kalium-Ionen fließen durch einen Kanal in der Zellmembran wieder aus den Haarzellen hinaus. Und eben dieser Kalium-Kanal, ein Eiweißmolekül namens KCNQ4, ist durch die Mutation bei den Schwerhörigen zerstört. Die Sinneszellen sterben nach und nach durch Überlastung ab. „Wir haben aber herausgefunden, dass KCNQ4 nicht nur im Ohr vorkommt, sondern auch in bestimmten Sinneszellen der Haut“, erklärt Thomas Jentsch. „Das hat uns auf die Idee gebracht, dass die Mutation sich auch auf den Tastsinn auswirken könnte. Dies konnten wir dann in einer engen Zusammenarbeit mit dem Labor von Gary Lewin, einem auf Tastsinn spezialisierten Kollegen vom MDC, in der Tat zeigen.“

Egal ob wir unser Kind streicheln, in der Handtasche nach einem bestimmten Gegenstand suchen oder einen Stift in die Hand nehmen – jede Berührung vermittelt uns eine Vielzahl von präzisen und lebenswichtigen Informationen über unsere Umwelt. Zwischen einer rauen und einer glatten Oberfläche unterscheiden wir anhand der Vibrationen, die beim Darüberstreichen in der Haut entstehen. Für die verschiedenen Berührungsreize gibt es in der Haut Sinneszellen mit unterschiedlichen Strukturen – durch die Verformung der zarten Gebilde entstehen elektrische Nervensignale. Wie das genau geschieht, ist noch ein Rätsel – von den fünf Sinnen des Aristoteles ist der Tastsinn bislang der am wenigsten verstandene.

Offenbar gibt es aber Parallelen zum Hören, wie die Ergebnisse von Matthias Heidenreich und Stefan Lechner aus den Gruppen von Thomas Jentsch und Gary Lewin zeigen. Zunächst untersuchten sie eine als Taubheitsmodell im Labor Jentsch hergestellte Mauslinie, die exakt die gleiche Mutation im Kaliumkanal trägt wie ein Patient mit dieser Form der Taubheit. Die Tastrezeptoren in der Haut, die den KCNQ4 Kaliumkanal besitzen, sterben durch den defekten Kanal nicht ab, wie im Ohr, zeigten aber eine veränderte elektrische Antwort auf mechanische Reize in der mutierten Maus. Sie reagierten viel empfindlicher auf Vibrationsreize mit niedrigen Frequenzen. Das Auslassventil für Kaliumionen scheint hier normalerweise als eine Art Filter zu funktionieren, der die Erregbarkeit der Zellen dämpft. Durch die Dämpfung nehmen wir mit diesen Sinneszellen an dieser Stelle nur schnellere Vibrationen wahr, unser Fühlen wird gleichsam auf höhere Frequenzen „gestimmt“.

Die von Stefan Lechner und Matthias Heidenreich untersuchten tauben Patienten mit Mutationen in dem Kaliumkanal zeigten genau den gleichen Effekt. Sie konnten auch sehr langsame Vibrationen empfinden, die ihre gesunden Geschwister noch gar nicht wahrnehmen. Durch eine Mutation in dem Dämpfer ist das Fein-Tuning des Tastsinns verändert. Der Tastsinn ist ohnehin sehr unterschiedlich ausgeprägt – manche Menschen sind viel berührungsempfindlicher als andere. Die DFNA2 Patienten sind eine Art Super-Fühler in Sachen Vibration, meinen Lewin und Jentsch. „Die Haut hat mehrere unterschiedliche Typen von Mechanorezeptoren, die auf verschiedene Reizqualitäten ansprechen, insbesondere auch auf verschiedene Frequenzbereiche. Das Zusammenspiel verschiedener Rezeptorklassen ist für den Tastsinn wichtig. Obwohl die von uns untersuchten Rezeptoren durch Verlust des Kalium-Kanals insgesamt empfindlicher werden, überwiegt möglicherweise der Nachteil der falschen ‚Stimmung’ auf andere Frequenzen. Mit KCNQ4 haben wir zum ersten Mal ein menschliches Gen identifiziert, das die Eigenschaften des Tastsinns verändert.“

Die Arbeitsgruppe von Thomas Jentsch ist sowohl am FMP (Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie) als auch am MDC (Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin) in Berlin angesiedelt und erforscht Ionentransport und dessen Rolle bei Krankheiten. Die Gruppe von Gary Lewin arbeitet am MDC und ist spezialisiert auf periphere Sinneswahrnehmung. Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit Klinikern in Madrid (Spanien) und Nijmegen (Niederlande).

Paper:
KCNQ4 K+ channels tune mechanoreceptors for normal touch sensation in mouse and man. Matthias Heidenreich, Stefan G. Lechner, Vitya Vardanyan, Christiane Wetzel, Cor W. Cremers, Els M. de Leenheer, Gracia Aránguez, Miguel Ángel Moreno-Pelayo, Thomas J. Jentsch & Gary R. Lewin. Nature Neuroscience (advanced online publication http://dx.doi.org/10.1038/nn.2985)
Kontakt:
Prof. Thomas J. Jentsch
FMP (Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie) und MDC (Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin)
Robert-Rössle-Straße 10, 13125 Berlin
Tel: 0049-30-9406-2961, e-mail: Jentsch@fmp-berlin.de
Internet: http://www.fmp-berlin.de/jentsch.html
und
Prof. Gary R. Lewin
Molecular Physiology of Somatic Sensation
Department of Neuroscience
MDC (Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin)
Robert-Rössle-Straße 10, 13125 Berlin
Tel: 0049-30-9406-2430, e-mail: glewin@mdc-berlin.de
Internet: http://www.mdc-berlin.de/en/research/research_teams/molecular_
physiology_of_somatic_sensation/index.html
Öffentlichkeitsarbeit:
Silke Oßwald
Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP)
Tel: 0049-30-94793-104, e-mail: Osswald@fmp-berlin.de

Silke Oßwald | idw
Weitere Informationen:
http://www.fmp-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Designerviren stacheln Immunabwehr gegen Krebszellen an
26.05.2017 | Universität Basel

nachricht Wachstumsmechanismus der Pilze entschlüsselt
26.05.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften