Nr. 56/15. Dezember 2006
MDC-Forscher: Ein Protein vermittelt Berührungsreize – Erster Nachweis eines Rezeptor-Gens für Berührungen bei Säugetieren
Die Haut ist das größte Sinnesorgan des Menschen, über das er
Berührung und Schmerz wahrnimmt. Christiane Wetzel und ihre Kollegen aus dem
Labor von Prof. Gary Lewin vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin
(MDC) Berlin-Buch haben jetzt erstmals bei Säugetieren ein Molekül
nachgewiesen, das eine wichtige Rolle bei der Umwandlung solcher mechanischer Reize in Nervenimpulse spielt.
Sie konnten zeigen, dass dieses Molekül, ein Protein kurz SLP3 genannt, 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. Die Arbeit von Christiane Wetzel und Prof. Lewin
ist jetzt in der Fachzeitschrift Nature
online (DOI: 10.1038/nature05394)* erschienen.
Christiane Wetzel konnte zeigen, dass Mäuse, denen dieses Protein SLP3 fehlt, unterschiedlich strukturierte Oberflächen nicht voneinander unterscheiden können. Der Grund, so schlussfolgern die Wissenschaftler: rund 35 Prozent der Berührungsrezeptoren in der Haut der Tiere, die kein SLP3 bilden, können diese Reize nicht mehr wahrnehmen.
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 Mäuse, denen SLP3 fehlt, 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 (Neuronen), 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 (Bindestellen) 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 geladene Teilchen (Ionen) in die Zelle und lösen ein elektrisches Signal aus.
Dr. Jing Hu, Christiane Wetzel und Prof. Lewin haben die Aktivität solcher Ionenkanäle nach winzigsten Berührungen gemessen und konnten nachweisen, dass SLP3 für eine Reihe solcher berührungssensitver Ionenkanäle notwendig ist.
Diese Arbeit ist die erste, die zeigt, dass ein Protein direkt für die Wahrnehmung von Berührungen in Säugetieren benötigt wird. In einfachen Organismen wie dem Fadenwurm C. elegans und Fruchtfliegen konnte schon eine Reihe von Genen - sie enthalten die Baupläne für die Proteine - dafür identifiziert werden. Das SLP3 Protein ist mit einem ähnlichen Protein von C. elegans, dem MEC-2, verwandt. Ihre Studie liefert zugleich den ersten Nachweis eines Rezeptor-Gens für Berührungen bei Säugern.
*A
stomatin-domain protein essential for touch sensation in the mouse Christiane
Wetzel1, Jing Hu1,5, Dieter Riethmacher2,5,
Anne Benckendorff1,5, Lena Harder1, Andreas Eilers1,
Rabih Moshourab1, Alexey Kozlenkov1, Dominika Labuz3,Ombretta
Caspani3, Bettina Erdmann4, Halina Machelska3,
Paul A. Heppenstall1,3, and Gary R. Lewin1 1Growth Factors and Regeneration
Group,
Barbara Bachtler
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