MDC-Forscher identifizieren erstes Schmerzgen für Hitze

Nevena Milenkovic, Christina Frahm, Prof. Gary Lewin und Dr. Alistair Garratt vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) in Berlin-Buch haben jetzt entdeckt, dass ein seit langem bekanntes Gen (c-Kit) eine entscheidende Rolle bei der Wahrnehmung von Hitze und Verbrennungen spielt. „C-Kit ist das erste Gen, das die Schmerzempfindung bei Hitze sehr stark beeinflusst“, so die Neurobiologen. Ihre Arbeit ist jetzt in der Fachzeitschrift Neuron* online erschienen.

In der Haut sitzen je nach Körpergröße des Menschen, zwischen 1,5 und zwei Millionen Fühler, (Sensoren), die Schmerz, Druck und Temperatur wahrnehmen. Diese Sensoren, Nozizeptoren genannt, nehmen jede Verletzung wahr und leiten die Informationen an das Gehirn weiter. Erst dort werden sie verarbeitet und als Schmerz bewusst gemacht.

„Ungefähr 40 Prozent dieser Sensoren sind für die Schmerzwahrnehmung zuständig“, so Prof. Lewin. „Tastsensoren machen dagegen nur zehn Prozent aller Sensoren aus.“ Diese ungleiche Verteilung von Schmerz- und Tastsensoren macht deutlich, wie wichtig die Wahrnehmung von Schmerz ist. „Ohne Schmerzsensoren würden wir höchstwahrscheinlich schon in frühen Jahren an unbemerkten Verletzungen sterben“, betonen Prof. Lewin und Dr. Garratt.

Bei Sonnenbrand ist schon lauwarmes Wasser schmerzhaft

Schmerzsensoren sind Ausläufer von Nervenzellen, Nervenfasern, die das Gehirn über Hautverletzungen informieren. Diese Nervenfasern verfügen über verschiedene Zelloberflächenrezeptoren. Einer davon ist c-Kit, den die MDC-Forscher näher untersuchten.

C-Kit wird von einem Faktor, Stammzellfaktor (SCF) genannt, aktiviert. Dieser befindetsich auch in der Haut. Die Wissenschaftler vermuten deshalb, dass bei einer Verletzung der Haut SCF freigesetzt wird und c-Kit stimuliert. Das führt dazu, dass die Schmerzschwelle für Hitze sinkt. Die Empfindlichkeit gegenüber Hitze im betroffenen Bereich ist deshalb erhöht, wie die MDC-Forscher beobachten konnten. „Wir kennen das von Sonnenbrand. Schon lauwarmes Wasser ist dann schmerzhaft“, beschreibt Dr. Lewin die Funktionsweise.

Um die Eigenschaften des Rezeptors näher zu untersuchen, züchteten die MDC-Forscher Mäuse, denen c-Kit fehlt. Schon in den 50er Jahren wurde dies versucht, doch starben die Mäuse sehr früh an Blutarmut (Anämie). Erst die Gentechnik machte es möglich, dieses Problem zu umgehen. So rüstete Dr. Garratt die Mäuse mit einem zusätzlichen Gen für Erythropoetin aus. Erythropoetin, kurz Epo genannt, ist ein Hormon, welches die Bildung von roten Blutkörperchen auslöst. Die Mäuse sind nicht mehr anämisch und haben eine normale Lebenserwartung.

Werden die gentechnisch veränderten Mäuse, die kein c-Kit mehr haben, aber vermehrt Epo bilden können, Temperaturreizen ausgesetzt, die unter normalen Umständen als äußerst schmerzhaft empfunden werden, so reagieren sie zunächst nicht. Erst ab einer Temperatur, die etwa sechs Grad Celsius über der normalen Schmerzgrenze von ungefähr 41-50 Grad Celsius liegt, reagieren die Tiere auf einen punktuellen Hitzereiz.

Krebsmedikament Imatinib blockiert c-Kit – Schmerzgrenze für Hitze sinkt

Ähnliche Ergebnisse erzielten die Forscher durch die Gabe von Imatinib (Glivec), einem Medikament, das vor wenigen Jahren die Behandlung von Brustkrebs, Leukämien und Magen-Darm-Tumoren revolutioniert hat, aber offenbar auch Schmerzen lindern kann. Glivec blockiert eine bestimmte Gruppe von Eiweißen, zu denen auch c-Kit gehört.

In den Experimenten zeigten Mäuse mit c-Kit (Wildtyp) bei einer Imatinib-Behandlung das gleiche Verhalten wie Mäuse, die kein c-Kit bildeten. Die Schmerzgrenze für Hitze war bei den mit Imatinib behandelten Wildtypmäusen deutlich höher. Sie konnten mehr Hitze vertragen als die Kontrollmäuse, die kein Imatinib bekommen hatten. Jetzt wollen die Forscher untersuchen, ob Imatinib tatsächlich Schmerzen bei Patienten lindern kann.

*Nociceptive tuning by Stem Cell Factor/c-Kit signaling

Nevena Milenkovic1,3, Christina Frahm1,3, Max Gassmann², Carola Griffel1, Bettina Erdmann1, Carmen Birchmeier1, Gary R. Lewin11,*, Alistair N. Garratt1,*

1 Max-Delbrueck-Center For Molecular Medicine, Berlin, Germany;
2 Vetsuisse Faculty and Zurich Center for Integrative Human Physiology, Zurich, Switzerland

3 authors contributed equally

Barbara Bachtler
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