Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Welche Farbe hat der Schmerz?

12.11.2010
Forscher finden Schmerzgen mit Verbindung zu Kreativität

Österreichische und amerikanische Forscher identifizierten ein Gen, dessen Varianten für unterschiedlich starkes Schmerzempfinden beim Menschen verantwortlich sind.

Es ist gleichzeitig das erste jemals gefundene Gen für Synästhesie. Menschen mit dieser Fähigkeit empfinden etwa Worte als Farben oder Klänge als Bilder und sind überdurchschnittlich kreativ. Das Wissenschaftsjournal Cell berichtet in seiner kommenden Ausgabe.

Etwa einer von fünf Erwachsenen leidet unter akuten oder chronischen Schmerzen. Die Intensität, mit der Schmerz empfunden wird, ist von Mensch zu Mensch verschieden. Aus Zwillingsstudien weiß man, dass genetische Veranlagung dabei eine große Rolle spielt. Die beteiligten Gene und die molekularen Mechanismen der Schmerzentstehung sind jedoch noch großteils unbekannt.

600 Schmerzgene identifiziert

Ein internationales Forscherteam um die Molekularbiologen Josef Penninger und Greg Neely (Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, Wien) und den Neurobiologen Clifford Woolf (Harvard Medical School, Boston) ging die Suche nach Schmerzgenen systematisch an. Die Forscher nutzten die Möglichkeiten der Wiener Fliegenbibliothek VDRC und untersuchten nahezu alle Gene der Fliege auf ihre Rolle bei der Schmerzempfindung. Mittels RNA-Interferenz wurde Gen um Gen einzeln ausgeschaltet und die Insekten danach einem Hitzereiz ausgesetzt. Flohen die Tiere nicht vor den schädlichen Temperaturen, so war ihr Schmerzempfinden offenbar herabgesetzt.

Von den rund 600 gefundenen Genen, die an der Schmerzverarbeitung beteiligt sind, wählten die Forscher das Gen α2δ3 für weitere Studien aus. Es ist für die Bewegung von Kalziumionen durch Zellmembranen verantwortlich, ein Mechanismus, in den bekanntermaßen einige wirksame Schmerzmittel eingreifen.

Um herauszufinden, ob das α2δ3-Gen die Schmerzwahrnehmung beim Menschen beeinflusst, wurden Studien mit gesunden Freiwilligen durchgeführt, die genetische Varianten im Bereich des α2δ3-Gens aufweisen. Die Tests, bei denen die Reaktion auf kurze Hitzepulse gemessen wird, bescheinigten den Trägern einiger Genvarianten tatsächlich ein geringeres Schmerzempfinden. Die Forscher stellten weiters fest, dass Patienten mit diesen Genabweichungen nach Bandscheibenoperationen wesentlich seltener über chronische Rückenschmerzen klagen als Personen mit dem unveränderten Gen.

Können Mäuse Schmerz sehen?

In einem nächsten Schritt untersuchten die Wissenschaftler die Schmerzverarbeitung bei Mäusen, deren α2δ3-Gen mutiert ist. In Kooperation mit Andreas Hess (Universität Erlangen-Nürnberg) konnten sie den Verlauf des Schmerzsignals im Körper der Tiere sichtbar machen. Magnetresonanz-Aufnahmen des Gehirns zeigten, dass das Signal auch bei den Mäusen mit Gendefekt unverändert im Thalamus - einer ersten Schaltzentrale des Gehirns - ankommt. Von dort wird es jedoch nicht korrekt in die Gehirnrinde weitergeleitet, wo der Schmerz erst bewusst wird. Stattdessen tauchen Aktivitätsmuster in anderen Gehirnregionen auf, die für optische, akustische, oder olfaktorische Eindrücke stehen. Allem Anschein nach sehen, hören oder riechen die genveränderten Mäuse den Schmerz anstatt ihn zu fühlen.

Dieses Phänomen der gekoppelten Sinneseindrücke ist als Synästhesie bekannt und betrifft etwa vier Prozent der Bevölkerung. Besonders künstlerisch veranlagte Menschen erleben häufig derartige Assoziationen, etwa von Worten mit Farben oder Lauten mit Bildern. Berühmte Synästheten waren zum Beispiel Franz Liszt oder Olivier Messiaens. Synästhesie ist erblich und wird mit gesteigerter Intelligenz und Kreativität in Verbindung gebracht.

„Diese Ergebnisse kamen für uns völlig unerwartet“, ist Josef Penninger überrrascht. „wir haben überhaupt nicht nach synästhetischen Phänomenen gesucht. Mit den α2δ3-Mutanten haben wir vermutlich das erste Tiermodell zur Hand, an dem sich Synästhesie studieren lässt – ein ganz neuer Zweig der Neurobiologie.“

Individuelle Schmerzprofile und neue Analgetika

Für die Schmerzforschung stellt die Studie einen wichtigen Meilenstein dar. „Unser Screen erlaubt uns völlig neue Einblicke in das komplexe Verhalten der Schmerzempfindung“, so Penninger. „Wir haben hunderte neue Kandidaten-Gene für Schmerzwahrnehmung identifiziert, und viele davon werden wir beim Menschen wiederfinden. So können wir das Phänomen Schmerz auf molekularer Ebene verstehen.“

Langfristig rechnen die Forscher auch mit der Entwicklung neuer Schmerzmedikamente und der Möglichkeit, individuelle Vorhersagen über das Schmerzrisiko von Patienten treffen zu können.

Die Arbeit „A genome-wide Drosophila Screen for heat nociception identifies α2δ3 as an evolutionary conserved pain gene” (Neely et al.) erscheint am 12. November 2010 in der Zeitschrift Cell.

Das IMBA - Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften kombiniert Grundlagen- und angewandte Forschung auf dem Gebiet der Biomedizin. Interdisziplinär zusammengesetzte Forschergruppen bearbeiten funktionsgenetische Fragen, besonders in Zusammenhang mit der Krankheitsentstehung. Ziel ist es, das erworbene Wissen in die Entwicklung innovativer Ansätze zur Prävention, Diagnose und Therapie von Krankheiten einzubringen.

Kontakt:
IMBA Institut für Molekulare Biotechnologie
Dr. Heidemarie Hurtl
Communications
Tel.: 0043(1)79730 3625
heidemarie.hurtl@imba.oeaw.ac.at

Dr. Heidemarie Hurtl | idw
Weitere Informationen:
http://www.imba.oeaw.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Chemisches Profil von Ameisen passt sich bei Selektionsdruck rasch an
28.06.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht JUMP-1 – ein magnetisches Polymer aus Jena
28.06.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

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: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zu aktuellen Fragen der Stammzellforschung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Fraunhofer FKIE ist Gastgeber für internationale Experten Digitaler Mensch-Modelle

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ultra-sensitiv dank quantenmechanischer Verschränkung

28.06.2017 | Physik Astronomie

Chemisches Profil von Ameisen passt sich bei Selektionsdruck rasch an

28.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Umfangreiche Fördermaßnahmen für Forschung an Chromatin, Nebenniere und Krebstherapie

28.06.2017 | Förderungen Preise