Neu identifizierter Kreislauf für chronische Schmerzen bietet Wege zu neuen Behandlungen
Eine neue Karte eines für chronische Schmerzen spezifischen Schaltkreises im Gehirn deutet auf einen vielversprechenden Behandlungsweg für die rund 60 Millionen Amerikaner hin, die mit anhaltenden Schmerzen leben, so eine in Nature veröffentlichte Studie.
Ein Querschnitt durch ein Mäusegehirn zeigt Neuronen, die an chronischen Schmerzen (gelb) und akuten Schmerzen (rot) beteiligt sind und von der rostralen ventromedialen Medulla in das Rückenmark projizieren. Andere Neuronen sind in blau dargestellt.
Courtesy Xiaoke Chen/Stanford University
Die Studie zeigte, dass das Ausschalten der spezifischen Zellen, die diesen Schaltkreis steuern, chronische Schmerzen lindert, während akute Schmerzreaktionen erhalten bleiben - mit anderen Worten, die Fähigkeit des Körpers, Gefahr zu signalisieren.
"Wir waren überrascht, dass akute und chronische Schmerzen völlig getrennt sein können", sagte die Hauptautorin Xiaoke Chen, eine Mitarbeiterin des Wu Tsai Neurosciences Institute und außerordentliche Professorin für Biologie an der Stanford Humanities and Sciences. "Es gibt einen speziellen Schaltkreis, der nur nach einer Verletzung aktiviert wird, was uns die Möglichkeit gibt, die chronische Schmerzkomponente zu bekämpfen, aber den schützenden akuten Schmerz intakt zu lassen."
Die Forschung wurde zum Teil von der NeuroChoice Initiative unterstützt, einem Wu Tsai Neuro Big Ideas in Neuroscience Projekt, das sich auf das Verständnis der biologischen Mechanismen der Sucht konzentriert, einschließlich des Risikos für Menschen, die verschreibungspflichtige Opioide gegen chronische Schmerzen einnehmen.
Eine Fehlinterpretation im Gehirn
Schmerz ist eine kritische Reaktion, die alle Tiere entwickelt haben, um uns vor Gefahren zu warnen und uns zu motivieren, Heilung zu suchen. Chronische Schmerzen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie noch lange nach dem Verschwinden der unmittelbaren Bedrohung anhalten. Er kann auf eine Verletzung, eine Entzündung oder eine andere Erkrankung folgen, und Menschen mit chronischen Schmerzen haben ein höheres Risiko für psychische Probleme und Opioidmissbrauch.
Ein Kennzeichen chronischer Schmerzen ist die Sensibilisierung, bei der die Patienten überempfindlich gegenüber Berührungen und anderen normalerweise harmlosen Empfindungen werden. "Bei chronischen Schmerzen interpretiert das Gehirn Berührungen fälschlicherweise als schmerzhafte Reize", so Chen.
Die Identifizierung des spezifischen neurologischen Schaltkreises, der für diese Fehlinterpretation verantwortlich ist, könnte helfen, sie zu korrigieren. Frühere Forschungen haben gezeigt, dass es möglich ist, Schmerzen zu dämpfen, indem man das periaqueduktale Grau (PAG) und die ihm nachgelagerte Region, die rostrale ventromediale Medulla (RVM), elektrisch stimuliert. Forscher haben die Hypothese aufgestellt, dass das PAG-RVM ein System bilden könnte, das auch für chronische Schmerzen wichtig ist, aber die Forscher mussten erst noch einen vollständigen Schaltkreis für chronische Schmerzen identifizieren.
Kartierung eines neuen Schmerzpfads
Um diesen vollständigen Schaltkreis zu finden, ging das Team um Chen von einer Gruppe von Neuronen im RVM aus, von denen bekannt ist, dass sie an der Schmerzsensibilisierung beteiligt sind. Aufbauend auf früheren genetischen Methoden markierten sie Neuronen entlang des chronischen Schmerzkreislaufs mit einem fluoreszierenden Protein.
Die sich daraus ergebende Leuchtspur offenbarte einen bisher unbekannten Kreislauf, der im Rückenmark beginnt und dann über den Thalamus, den Kortex und den Hirnstamm (wo sich der RVM befindet) zurück zum Rückenmark führt.
Durch chemisches Ausschalten dieses Schaltkreises konnte das Team zeigen, dass er spezifisch für chronische Schmerzen ist. Vor der Ausschaltung scheuten die Mäuse selbst vor relativ sanften Berührungen zurück - ein wichtiges Anzeichen dafür, dass sie unter chronischen Schmerzen litten. Danach reagierten die Mäuse in angemessener Weise auf sanfte und raue Reize. Mit anderen Worten: Ihre chronischen Schmerzen ließen nach, während ihre schützende akute Schmerzreaktion intakt blieb.
"Wenn diese Gruppe von Zellen ausgeschaltet wird, verschwindet der sensibilisierte Schmerz", so Chen. "Daher ist die Aktivität dieser Zellen für die verletzungs- oder entzündungsbedingte Schmerzsensibilisierung notwendig."
Die Aktivierung desselben Schaltkreises bei gesunden Mäusen löste tatsächlich chronische Schmerzen aus. Durch mehrfache chemische Stimulierung der Neuronen in diesem Schaltkreis konnte das Team die Schmerzempfindlichkeit der Mäuse erhöhen, und diese Empfindlichkeit hielt auch noch Wochen später an. "Allein die Aktivierung dieser Neuronen reicht aus, um einen chronischen Schmerzzustand hervorzurufen", so Chen.
Die Experimente bestätigten die spezifische Rolle des Schaltkreises bei chronischen Schmerzen. "Diese Gruppe von Zellen ist nicht bei normalen Schmerzen aktiv, sondern nur bei chronischen Schmerzen, die nach Verletzungen oder Entzündungen auftreten", so Chen.
Die Entdeckung eines neuen Schaltkreises bedeutet nicht, dass das zuvor vorgeschlagene PAG-RVM-Schmerzsystem irrelevant ist. Vielmehr steuern die beiden Schaltkreise den Schmerz auf entgegengesetzte Weise. Während die Stimulierung des neu identifizierten Schaltkreises den Schmerz verstärkt, reduziert die Stimulierung des PAG-RVM-Systems den Schmerz. "Wir denken, dass die Schmerzreduzierung und die Schmerzverstärkung von zwei verschiedenen Schaltkreisen gesteuert werden", so Chen.
Störung des chronischen Schmerzkreislaufs
Nachdem der Schaltkreis nun kartiert ist, sucht Chen nach molekularen Veränderungen, die dazu führen, dass die RVM-Neuronen den chronischen Schmerzkreis aufleuchten lassen. Es könnte möglich sein, Medikamente zu entwickeln, die diese Veränderungen blockieren oder die Signale stören, die die Neuronen durch den Kreislauf senden. Künftige Medikamente, die auf diesen Kreislauf abzielen, könnten möglicherweise chronische Schmerzen lindern, ohne die Fähigkeit zu beeinträchtigen, unmittelbare, akute Schmerzen zu empfinden.
Chen untersucht auch genetische Datenbanken von Patienten mit chronischen Schmerzen, um festzustellen, ob ähnliche Veränderungen auch beim Menschen auftreten. Diese Arbeit wird den Forschern helfen zu bestätigen, ob die gleichen molekularen Veränderungen, die bei Mäusen identifiziert wurden, auch chronische Schmerzen beim Menschen kontrollieren, so Chen.
Auf einer tieferen Ebene wirft die Entdeckung eine faszinierende Frage auf: Warum gibt es überhaupt einen speziellen Kreislauf für chronische Schmerzen? Chen vermutet, dass er mit der Art und Weise zusammenhängt, wie das Gehirn innere Schäden erkennt, zumal das Gehirn selbst keine schmerzempfindlichen Neuronen besitzt. Im Moment ist das noch ein Rätsel", sagte er.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
Originalveröffentlichung
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
