Weshalb Nacktmulle keinen Entzündungsschmerz empfinden

Bei Verletzungen und Entzündungen entwickeln Nacktmulle nicht die normale Überempfindlichkeit gegenüber Temperatur-Reizen. Dafür ist eine winzige Veränderung im Rezeptormolekül TrkA verantwortlich, fand ein Forschungsteam vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) nun heraus. Die Ergebnisse haben auch Bedeutung für die Schmerztherapie beim Menschen.

Bei einer Entzündung oder Verletzung wird das umgebende Gewebe überempfindlich – eine wichtige Warnfunktion des Körpers, um weitere Verletzungen zu verhindern. Auch Temperatur-Reize verursachen Schmerzen auf entzündeter Haut, was „thermische Hyperalgesie“ genannt wird.

Nacktmulle, unter extremen Bedingungen in unterirdischen Gängen lebende Nagetiere, sind jedoch gegenüber Entzündungsschmerzen immun. Weshalb das so ist, haben Dr. Damir Omerbašić und Dr. Ewan St. J. Smith aus dem Forschungsteam von Prof. Gary Lewin vom MDC nun herausgefunden und im Fachjournal Cell Reports vorgestellt.

Nervenwachstum und Hyperalgesie

Von zentraler Bedeutung für die Hyperalgesie ist der Signalstoff NGF, ein „Nervenwachstumsfaktor“, der vor allem während der Embryonalentwicklung neue Nerven sprießen lässt. Auch bei Entzündungen oder Verletzungen wird NGF ausgeschüttet. NGF bindet an ein Eiweißmolekül – den TrkA-Rezeptor – auf der Oberfläche von spezialisierten Nervenzellen, die für die Schmerzwahrnehmung zuständig sind. TrkA leitet dieses Signal ins Innere der Nervenzelle weiter. Dort wird eine Kaskade biochemischer Signale ausgelöst, die die Zelle überempfindlich gegenüber thermischen Reizen macht.

Der veränderte TrkA-Rezeptor der Nacktmulle

Wie die Forscher herausfanden, ist der TrkA-Rezeptor in Nacktmullen etwas anders aufgebaut als in anderen Säugetieren. Der Rezeptor besitzt einen Teil, der ins Innere der Zelle ragt und dort mit weiteren Molekülen interagiert. Diese Region ist bei allen Säugetieren quasi identisch, nur bei Nacktmullen sind einige wenige Eiweißbausteine verändert.

Durch diese kleine Abweichung wird der TrkA-Rezeptor bei Nacktmullen träge. Wie die Forscher zeigten, wird die Signalkaskade erst bei zehnfach erhöhter NGF-Konzentration angestoßen, die Überempfindlichkeit also viel später ausgelöst.

Ein evolutionärer Sweet Spot?

Beeinträchtigungen des TrkA-Rezeptors können bei anderen Säugetieren zu einer starken Degeneration des Nervensystems während der Embryonalentwicklung führen. „Das Nervensystem der Nacktmulle entwickelt sich normal, weil deren TrkA-Rezeptoren nicht vollständig ausfallen, sondern nur eingeschränkt funktionieren“, erläutert der Projektleiter Gary Lewin das Ergebnis. „Die Evolution scheint eine TrkA-Variante gefunden zu haben, bei der zwar die Hyperalgesie stark gedämpft, aber die Entwicklung des Nervensystems nicht beeinträchtigt ist.“

Bei Entzündungen und Verletzungen wenig empfindlich zu sein, ist für die Nacktmulle von Vorteil – schließlich leben die Tiere dichtgedrängt in unterirdischen Gängen der afrikanischen Wüste. Sie pflegen grobe Umgangsformen untereinander, um sich im sozialen Gefüge zu behaupten.

Auch für Menschen sind die neuen Ergebnisse bedeutsam. In klinischen Studien helfen Substanzen, welche die Bindung von NGF an TrkA unterbinden, äußerst effizient gegen chronische Schmerzen. „Unsere Arbeit ist Grundlagenforschung, die auch bei der Suche nach neuen Therapien helfen könnte“, sagt Gary Lewin.

Damir Omerbasic1,5, Ewan St. J. Smith1,2, Mirko Moroni1, Johanna Homfeld1, Ole Eigenbrod1, Nigel C. Bennett3, Jane Reznick1, Chris G. Faulkes4, Matthias Selbach5, and Gary R. Lewin1,6 (2016): „Hypofunctional TrkA Accounts for the Absence of Pain Sensitization in the African Naked Mole-Rat.“ Cell Reports 17. doi:10.1016/j.celrep.2016.09.035

1Molecular Physiology of Somatic Sensation, Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin, Berlin; 2Department of Pharmacology, University of Cambridge, Cambridge, Vereinigtes Königreich; 3Department of Zoology and Entomology, University of Pretoria, Pretoria, Republik Südafrika; 4School of Biological and Chemical Sciences, Queen Mary University of London, London, Vereinigtes Königreich; 5Proteom-Dynamik, Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin, Berlin; 6Exzellenzcluster Neurocure, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Berlin

Damir Omerbašić und Ewan St. J. Smith haben gleichermaßen zur Arbeit beigetragen. Die Arbeit wurde aus Mitteln des Europäischen Forschungsrates (ERC) und von der Alexander von Humboldt-Stiftung gefördert.

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