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 Neuer Ansatz im Kampf gegen Prostatakrebs entdeckt
24.05.2018 | Universität Bern

nachricht Die neue Achillesferse von Blutkrebs
22.05.2018 | Ludwig Boltzmann Gesellschaft

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: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

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

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

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