Sinne: Protein vermittelt Berührungsreize
Wissenschaftler um Gary Lewin vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in Berlin-Buch haben erstmals bei Säugetieren ein Molekül nachgewiesen, das eine wichtige Rolle bei der Umwandlung von mechanischenen Reizen in Nervenimpulse spielt. An Mäusen konnten sie zeigen, dass das Protein SLP3 notwendig ist, um feinste Berührungen wahrzunehmen. Ihre Studie liefert damit zugleich den ersten Nachweis eines Rezeptor-Gens für Berührungen bei Säugern. Solche Moleküle könnten in Zukunft wichtige Angriffspunkte für die Therapie chronischer Schmerzen sein.
Mäuse, denen SLP3 fehlt, können unterschiedlich strukturierte Oberflächen nicht voneinander unterscheiden, weil rund 35 Prozent der Berührungsrezeptoren in der Haut der Tiere diese Reize nicht mehr wahrnehmen, berichten die Wissenschaftler.
Obwohl Berührungsreize normalerweise nichts mit Schmerzempfinden zu tun haben, ändert sich das dramatisch bei einer Verletzung der Nerven. Menschen mit Nervenverletzungen empfinden schon starke Schmerzen, wenn sie nur ganz leicht berührt werden. Ärzte sprechen in solchen Fällen von neuropathischem Schmerz. Im Tierversuch zeigte sich, dass die Mäuse ohne SLP3 trotz Nervenverletzung keine neuropathischen Schmerzen haben, wenn sie leicht berührt werden. Diese Ergebnisse deuten nach Auffassung der Forscher darauf hin, dass Moleküle, die für die Wahrnehmung von Berührungen notwendig sind, künftig Angriffspunkte für die Therapie neuropathischer Schmerzen sein könnten, für die es nur wenige effektive Behandlungen gibt.
Die Nervenzellen, die Berührungs- und Schmerzreize aufnehmen und ins Gehirn übermitteln, befinden sich in den Hinterwurzelganglien des Rückenmarks, haben aber ihre "Fühler", die zahlreichen Fortsätze (Axone) bis in die Haut ausgestreckt. Mechanische Reize auf diese axonalen Endigungen werden von Rezeptoren in der Haut aufgenommen und in elektrische Impulse umgewandelt, ins Gehirn weitergeleitet und dort als Berührung oder Schmerz wahrgenommen. Der biologische Vorgang, der der Umwandlung eines mechanischen Reizes in einen Nervenimpuls zugrunde liegt, wird als Mechanotransduktion bezeichnet und ist auf molekularer Ebene bis heute wenig verstanden.
Offenbar sind spezielle Ionenkanäle in der Zellmembran für die Umwandlung mechanischer Reize in elektrische Impulse verantwortlich. Diese Kanäle öffnen sich, wenn auf die Zellmembran leichter Druck ausgeübt wird. Dann strömen Ionen in die Zelle und lösen ein elektrisches Signal aus. Die Forscher haben die Aktivität solcher Ionenkanäle nach winzigsten Berührungen gemessen und konnten nachweisen, dass SLP3 für eine Reihe solcher berührungssensitver Ionenkanäle notwendig ist.
In anderen Organismen wie dem Fadenwurm Caenorhabditis elegans und Taufliegen konnte schon eine Reihe von Genen für Proteine identifiziert werden, die mit der Wahrnehmung von Berührungen in Verbindung stehen. Das SLP3-Protein ist mit einem ähnlichen Protein von C. elegans, dem MEC-2, verwandt.
Mäuse, denen SLP3 fehlt, können unterschiedlich strukturierte Oberflächen nicht voneinander unterscheiden, weil rund 35 Prozent der Berührungsrezeptoren in der Haut der Tiere diese Reize nicht mehr wahrnehmen, berichten die Wissenschaftler.
Obwohl Berührungsreize normalerweise nichts mit Schmerzempfinden zu tun haben, ändert sich das dramatisch bei einer Verletzung der Nerven. Menschen mit Nervenverletzungen empfinden schon starke Schmerzen, wenn sie nur ganz leicht berührt werden. Ärzte sprechen in solchen Fällen von neuropathischem Schmerz. Im Tierversuch zeigte sich, dass die Mäuse ohne SLP3 trotz Nervenverletzung keine neuropathischen Schmerzen haben, wenn sie leicht berührt werden. Diese Ergebnisse deuten nach Auffassung der Forscher darauf hin, dass Moleküle, die für die Wahrnehmung von Berührungen notwendig sind, künftig Angriffspunkte für die Therapie neuropathischer Schmerzen sein könnten, für die es nur wenige effektive Behandlungen gibt.
Die Nervenzellen, die Berührungs- und Schmerzreize aufnehmen und ins Gehirn übermitteln, befinden sich in den Hinterwurzelganglien des Rückenmarks, haben aber ihre "Fühler", die zahlreichen Fortsätze (Axone) bis in die Haut ausgestreckt. Mechanische Reize auf diese axonalen Endigungen werden von Rezeptoren in der Haut aufgenommen und in elektrische Impulse umgewandelt, ins Gehirn weitergeleitet und dort als Berührung oder Schmerz wahrgenommen. Der biologische Vorgang, der der Umwandlung eines mechanischen Reizes in einen Nervenimpuls zugrunde liegt, wird als Mechanotransduktion bezeichnet und ist auf molekularer Ebene bis heute wenig verstanden.
Offenbar sind spezielle Ionenkanäle in der Zellmembran für die Umwandlung mechanischer Reize in elektrische Impulse verantwortlich. Diese Kanäle öffnen sich, wenn auf die Zellmembran leichter Druck ausgeübt wird. Dann strömen Ionen in die Zelle und lösen ein elektrisches Signal aus. Die Forscher haben die Aktivität solcher Ionenkanäle nach winzigsten Berührungen gemessen und konnten nachweisen, dass SLP3 für eine Reihe solcher berührungssensitver Ionenkanäle notwendig ist.
In anderen Organismen wie dem Fadenwurm Caenorhabditis elegans und Taufliegen konnte schon eine Reihe von Genen für Proteine identifiziert werden, die mit der Wahrnehmung von Berührungen in Verbindung stehen. Das SLP3-Protein ist mit einem ähnlichen Protein von C. elegans, dem MEC-2, verwandt.
© Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin
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