Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kalzium macht Nervenzellen chronisch schmerzempfindlich

03.04.2013
Heidelberger Pharmakologen und Neurobiologen haben einen Schlüsselmechanismus bei der Entstehung chronischer Schmerzen entdeckt: Bei anhaltenden Schmerzen sorgt Kalzium in den Nervenzellen dafür, dass diese mehr Kontakte zu anderen Schmerz weiterleitenden Nervenzellen knüpfen und dauerhaft empfindlicher auf schmerzhafte Reize reagieren.

Diese Veränderungen im Rückenmark erklären erstmals, wie es zur Ausbildung des sogenannten Schmerzgedächtnisses kommt. Die Ergebnisse, die im Journal „Neuron“ erschienen sind, eröffnen neue Perspektiven für die Therapie chronischer Schmerzen.

Das umfangreiche Forschungsprojekt ist eine gemeinsame Leistung der Arbeitsgruppen um Professor Dr. Rohini Kuner, Geschäftsführende Direktorin des Pharmakologischen Instituts der Universität Heidelberg, und Professor Dr. Hilmar Bading, Direktor des Interdisziplinären Zentrums für Neurowissenschaften IZN der Universität Heidelberg.

Starke Schmerzen von langer Dauer, z.B. durch chronische Entzündungen, Nervenverletzungen und -schäden, Bandscheibenvorfälle oder Tumoren, hinterlassen oft bleibende Spuren im Nervensystem. Selbst wenn der ursprüngliche Auslöser ausgeheilt ist, können bereits leichte Reize wie Berührungen den früheren Schmerzzustand wieder hervorrufen. Der Körper hat ein sogenanntes Schmerzgedächtnis ausgebildet. Bislang gibt es keine befriedigende Therapie für chronisch schmerzkranke Patienten; in Deutschland sind mehrere Millionen Menschen betroffen.

Wird Kalzium im Zellkern blockiert, entwickelt sich kein Schmerzgedächtnis

Das Geflecht der Nervenzellen im Körper übersetzt schmerzhafte Reize wie Hitze, Kälte, starken Druck oder Verletzungen in elektrische Signale, die über das Rückenmark an das Gehirn weitergeleitet und dort als Schmerzen wahrgenommen werden. Bei chronischem Schmerz werden die schmerzübermittelnden Nervenzellen im Rückenmark selbst von schwachen Signalen aktiviert, verstärken diese und geben sie als Schmerzreiz an das Gehirn weiter. „Durch unsere Forschungsarbeiten der letzten Jahre wissen wir viel darüber, wie Nervenzellen im verletzten Gewebe sensibilisiert werden und dann ihre Aktivität verändern“, erklärt Professor Rohini Kuner. „Aber alle diese schnellen und kurzzeitigen Prozesse können die lange Dauer chronischer Schmerzen nicht erklären.“

Das Team um Professor Kuner und Professor Bading fand des Rätsels Lösung nun in einem Universal-Botenstoff, den Nervenzellen für jede Signalweitergabe benötigen: Kalzium. Bei Eintreffen eines elektrischen Signals nehmen die Nervenzellen im Rückenmark Kalzium aus ihrer Umgebung auf und werden so aktiviert. Die Wissenschaftler entdeckten, dass bei sehr heftigen oder anhaltenden Schmerzen so viel Kalzium in die Zellen gelangt, dass es – was sonst nicht der Fall ist – in den Zellkern transportiert wird. Hier nimmt es Einfluss darauf, welche Bereiche der Erbinformation (Gene) aktiviert oder deaktiviert werden. Mäuse, in deren Nervenzellen die Wirkung des Kalziums im Zellkern blockiert wurde, entwickelten trotz chronischer Entzündung keine Überempfindlichkeit gegenüber schmerzhaften Reizen und kein Schmerzgedächtnis.
Von Kalzium regulierte Gene sind der Schlüssel zur Chronifizierung

„Diese von Kalzium regulierten Gene sind der Schlüssel für die Chronifizierung von Schmerzen im Rückenmark, da sie dauerhafte Veränderungen anstoßen können“, ist Professor Kuner überzeugt. Unter ihnen fanden die Forscher u.a. eine Familie von Genen (Complement System), die bisher nur mit Entzündungsprozessen des Immunsystems in Verbindung gebracht wurden. In den Nervenzellen des Rückenmarks sorgen diese Gene dafür, dass diese nur eine bestimmte Anzahl an Kontaktstellen (Synapsen) zu anderen Nervenzellen ausbilden. So wird der Grad der Vernetzung und damit die Intensität der Signalübertragung begrenzt. Versuche an Nervenzellen im Labor zeigten: Wird die Genfamilie von Kalzium deaktiviert, bilden sich zusätzliche Synapsen, die Zelle wird empfindlicher. „Diese strukturelle Veränderung der Zellkontakte kann die dauerhafte Natur einer Vielzahl von Schmerzkrankheiten erklären“, so Kuner.
„Kalziumsignale im Zellkern von Nervenzellen gewinnen immer mehr an Bedeutung für die Steuerung von Hirnfunktionen. Sie sind eine Art Universalschalter, der immer dann zum Einsatz kommt, wenn Gehirnaktivität, z.B. bei Lernprozessen, zum Aufbau eines Langzeitgedächtnisses führt“, erklärt Professor Bading. „Nun zeigt unsere Studie, dass derselbe Schalter auch Schmerz in einen chronischen Zustand überführen kann.“ Diese Erkenntnisse und die Identifizierung von Schlüsselgenen, deren Produktion über den Kernkalzium-Schalter angestossen wird, bieten neue Ansatzpunkte, um in Zukunft die Entstehung von chronischem Schmerz zu verhindern.

Literatur:
Manuela Simonetti, Anna M. Hagenston, Daniel Vardeh, H. Eckehard Freitag, Daniela Mauceri, Jianning Lu, Venkata P. Satagopam, Reinhard Schneider, Michael Costigan, Hilmar Bading, Rohini Kuner: Nuclear Calcium Signaling in Spinal Neurons Drives a Genomic Program Required for Persistent Inflammatory Pain. Neuron, Volume 77, Issue 1, 43-57, 9 January; 2013; http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2012.10.037

Kontakt:
Professor Dr. Rohini Kuner
Pharmakologisches Institut
Universität Heidelberg
Tel.: 06221 / 54 82 89 oder 54 82 47
E-Mail: rohini.kuner@pharma.uni-heidelberg.de

Professor Dr. Hilmar Bading
Interdisziplinäres Zentrum für Neurowissenschaften IZN Heidelberg
Universität Heidelberg
Tel.: 06221 / 54 82 18
E-Mail: Hilmar.Bading@uni-hd.de

Bei Rückfragen von Journalisten:
Dr. Annette Tuffs
Leiterin Unternehmenskommunikation / Pressestelle des Universitätsklinikums Heidelberg und der Medizinischen Fakultät der Universität Heidelberg Im Neuenheimer Feld 672
69120 Heidelberg
Tel.: 06221 56-4536
Fax: 06221 56-4544
E-Mail: annette.tuffs@med.uni-heidelberg.de

Dr. Annette Tuffs | idw
Weitere Informationen:
http://www.izn.uni-heidelberg.de
http://www.uni-heidelberg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Lymphdrüsenkrebs programmiert Immunzellen zur Förderung des eigenen Wachstums um
22.02.2018 | Wilhelm Sander-Stiftung

nachricht Forscher entdecken neuen Signalweg zur Herzmuskelverdickung
22.02.2018 | Ruhr-Universität Bochum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Im Focus: Developing reliable quantum computers

International research team makes important step on the path to solving certification problems

Quantum computers may one day solve algorithmic problems which even the biggest supercomputers today can’t manage. But how do you test a quantum computer to...

Im Focus: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Von Hefe für Demenzerkrankungen lernen

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Sektorenkopplung: Die Energiesysteme wachsen zusammen

22.02.2018 | Seminare Workshops

Die Entschlüsselung der Struktur des Huntingtin Proteins

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics