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Neurologie: Licht schaltet Schmerzmittel an und aus

Keine Schmerzblockade unter UV-LichtLaden...

Eine im Labor synthetisierte Substanz blockiert Schmerzneuronen auf Knopfdruck: Unterschiedliche farbige Lichtwellen schalten die Wirkung von QAQ, einem Lidocain-Analogon, ein oder aus, berichten Dirk Trauner von der von der Universität München und seine Kollegen aus Frankreich und den USA. In der Retina von Ratten hat sich der lichtabhängige Nervenblocker schon bewährt – in Zukunft soll der Wirkstoff einmal eine gezieltere, lokal planbare Nervenblockade möglich machen.

Lichtabhängig: Die Schmerznervenblockade durch QAQLaden...
Lichtabhängig: Die Schmerznervenblockade durch QAQ | Die Schmerznervenblockade durch QAQ ist lichtabhängig: Unter grüner Beleuchtung verwandelt sich das Molekül innerhalb von Millisekunden in die trans-Form. In dieser Form wandert es in Schmerzneurone und blockiert sie von innen. UV-Licht wandelt das Molekül in die unwirksame cis-Variante; ein Schmerzreiz wird nun wieder weitergeleitet, auch wenn QAQ präsent ist.

QAQ, eine Azobenzolverbindung mit zwei endständigen quarternären Ammoniumgruppen, bildet zwei räumlich recht unterschiedliche Photoisomere, die trans- sowie cis-Form. Nur in der trans-Form blockiert QAQ spannungsabhängige Ionenkanäle von Neuronen – und verhindert, wenn sie ins Innere von Schmerzneuronen appliziert wird, hier die Weiterleitung des Reizes, also die Nociception. Unter Bestrahlung mit ultraviolettem Licht von 380 Nanometern Wellenlänge springt QAQ aber in die cis-Form, woraufhin die Ionenkanalblockade stoppt, ermittelten die Wissenschaftler. Grüne Lichtwellen von 500 Nanometern haben dagegen den gegenteiligen Effekt: aus cis- entsteht wieder trans-QAQ. Somit kann die Neuronenblockade also durch die Wahl der eingestrahlten Lichtfarbe gesteuert werden. Dies gelang den Forschern bereits exemplarisch mit Neuronen in der Retina von lebenden Ratten.

Wie Lidocain wirkt QAQ ausschließlich aus dem Inneren der Zelle. Tatsächlich aber fungiert die trans-Form von QAQ als ihr eigener Türöffner in die Nervenzellen: Sie öffnet bestimmte nociceptive Ionenkanäle wie TRPV1 und wandert durch sie hindurch in die Zellen, um dort im Inneren dann den Blockademechanismus anzustoßen. Damit ist QAQ ein sehr selektives potenzielles Schmerzmittel, weil es nur in ganz bestimmte Nervenzellen mit den entsprechenden Ionenkanälen hinein gelangt, fassen die Forscher zusammen.

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  • Quellen
Nature Methods 10.1038/nmeth.1897, 2012

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