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News: Schmerzende Moleküle

Schmerz ist überlebensnotwendig. Diese natürliche Alarmanlage warnt uns vor Gefahren und vermeidet dadurch Verletzungen oder Verbrennungen. Schmerz ist auch quälend. Schmerzforscher versuchen daher, die genauen Abläufe in unserem Körper besser zu verstehen, um so Schmerzen lindern zu können. Gesteuert wird die Schmerzempfindung von bestimmten Molekülen im Körper. Dabei scheinen die gleichen Verbindungen, die vor der heißen Herdplatte warnen, uns auch zu nötigen, die nächste Toilette aufzusuchen.
Haben Sie schon einmal herzhaft in eine scharfe Peperoni gebissen? Das kann ganz schön unangenehm sein. Ursache des Reizes ist der Inhaltsstoff Capsaicin. Das gleiche Molekül löst auch die Empfindung für Hitze aus, indem es an einen bestimmten Rezeptor einer Nervenzelle bindet. Blockiert man den Rezeptor, beispielsweise durch Drogen, dann fällt die Schmerzempfindung aus. Mäuse, denen das Gen für den Rezeptor fehlt – so genannte Knockout-Mäuse – trinken lustvoll mit Capsaicin angereichertes Wasser und reagieren auch weniger empfindlich auf Hitze.

Schmerz wird jedoch auch durch andere Moleküle ausgelöst. "Die Idee, dass nur ein Schmerzrezeptor der Angriffspunkt eines Medikamentes sein könnte, ist ein wenig naiv", warnt der Biologe John Wood vom University College in London. Ein weiterer Kandidat, dem sich nicht nur Woods Arbeitsgruppe, sondern auch Wissenschaftler des Pharmaunternehmens Roche Bioscience im kalifornischen Palo Alto um Debra Cockayne widmen, ist die Verbindung Adenosintriphospat (ATP). Das Molekül, bekannt als universeller Energiespeicher, bindet an den Rezeptor P2X3. Hierbei handelt es sich um einen Ionenkanal, also ein Membranprotein, das den Einstrom bestimmter Ionen in die Nervenzelle ermöglicht. ATP öffnet den Kanal, Ionen strömen daraufhin ein und verändern damit die Membranspannung der Nervenzelle, die das Signal an das Gehirn weiterleitet.

Um die Funktion des Kanals besser zu verstehen, arbeiteten die Wissenschaftler mit Mäusen, denen das Gen für P2X3 fehlt. Reizt man die Tiere mit Formalin, lecken sie sich normalerweise ihre Pfoten. Erwartungsgemäß reagierten die P2X3-Knockout-Mäuse kaum auf den Schmerz (Nature vom 26. Oktober 2000). Die Wissenschaftler von Roche Bioscience entdeckten jedoch zusätzlich, dass ihre Versuchstiere weniger urinierten als normale Mäuse. Bekannt war bereits, dass die Epithelzellen der gefüllten Blase ATP frei setzen. Offensichtlich wird ATP auch hier von P2X3 gebunden. Mit dem gleichen Mechanismus, der Schmerzempfindung auslöst, meldet die Blase: "Ich bin voll, mach mich leer!"

Doch P2X3 hat noch mehr auf Lager. Die Londoner Forscher entdeckten, dass ihre Knockout-Mäuse auf Hautentzündungen nicht weniger, sondern im Gegenteil viel empfindlicher reagierten. Andererseits konnten sie leichte Hauterwärmungen wiederum nicht wahrnehmen. Es ist also nicht so ohne weiteres möglich, die P2X3-Rezeptoren von Schmerzpatienten durch Medikamente stillzulegen, ohne sich damit unerwünschte Nebenwirkungen einzuhandeln. Andererseits könnte P2X3 ein wichtiger Angriffspunkt für die Behandlung von Blasenerkrankungen sein. "Die Ergebnisse zeigen klar die Bedeutung von ATP und dem P2X3-Rezeptor für die Wahrnehmung bestimmter Schmerzen", schätzt der amerikanische Schmerzforscher Sean Cook vom Vollum Institue der Oregon Health Sciences University in Portland die Arbeit seiner Kollegen ein, "aber es fehlen noch viele Teile des Puzzles."

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