Schmerzschalter der Nervzelle gefunden

mendel

Bild A

zeigt den Stammbaum einer ganz speziellen Familie in Neufundland,  Kanada. Das Spezielle ist eine Spontanmutation (Veränderung des Erbguts ohne erkennbaren Grund) einer ganz bestimmten Chromosomenstelle, die dazu führt, dass Träger von 2 veränderten Chromosomen keinerlei Schmerzen spüren können. Das passiert dann, wenn sich Verwandte heiraten, die beide eine Einzelausgabe der Mutation tragen (z.B. Cousin und Cousine). Alle ganz schwarzen gekennzeichneten Kinder der untersten Reihe tragen die doppelte Mutation, sind Jungs und können keine Schmerzen spüren.

dna

Bild B

zeigt die Stelle, an der die Mutation passiert ist. Ein einzelnes Nukleotid (Basen-Säurenpaar) aus einer riesig langen Doppelkette. Die Nummer 984 wurde von C auf A ausgewechselt bei den Mutanten. Der so genannte „wild type“ ist die unveränderte Kette, also die, die der ganze Rest der Menschheit trägt. Dazwischen befindet sich ein heterozygoter Fall, also ein Mensch mit einem mutierten und einem normalen Chromosom. Der verhält sich übrigens völlig normal.

vererbung

  

  

    

  

  

  

  

    

  

  

  

Bild Dionentunnel

gibt ein Schema des Natrium Kanals durch die Nervzellwand wieder. Dessen Erbcodierung ist  z.T. in Bild B zu sehen. Das Rieseneiweiß mit einem „N“ Beginn und „C“ Ende weist 4 Bereiche (Domänen D I bis D IV) auf, und der Mutationsfehler liegt hinter dem 5. Durchgang durch die Zellwand. Bedingt durch diesen einen kleinen Fehler wird das ganze Molekül (= alles im Bild D) funktionsuntüchtig, wie weiter unten noch bewiesen wird.

erklärung1

  

  

    

  

  

  

    

  

strom hek

  

  

  

Bild A

Bei der Bezeichnung HEK293 handelt es sich um eine „unsterbbare“ menschliche Zelllinie, die ursprünglich hervorging aus den Krebszellen einer amerikanischen Patientin. Die Zelllinie eignet sich deshalb gut als „Versuchstier“, weil sie leicht zu halten ist und eben vom Mensch stammt.

Im Bild A hat man dieser HEK Zelle, bei der es sich nicht um eine Nervzelle handelt, per Gentechnik einen gesunden Chromosomenabschnitt von oben in die Eiweißerzeugung (= RNA) eingeschleußt. Darauf entwickeln die HEK Zellen Na-v 1.7 Ionenkanäle, die sie normalerweise nicht haben. Gibt man ihnen dann einen Spannungsimpuls von -10 mV auf die Zelloberfläche, werden die Kanäle kurz leitend und die Oberfläche zeigt einen Spannungsstoß von -100 mV. Verwendet man dagegen den defekten Chromosomenabschnitt Na-v 1.7 stop328, dann reagiert die Zelle nicht auf einen Spannungsimpuls.

strom nd7 2

Bild B

Dort lesen Sie links oben die Beschriftung „ND 7/23“ , welches bedeuten soll, dass hier eine Zelllinie verwendet wurde, die den Namen ND 7/23 trägt. Das sind Nachkommen eines Neoblastoms (= also ebenfalls Krebszellen), aber mit Nervzellen als Ursprung. Der Unterschied zum Bild A wird schnell deutlich. Verwendet man bei ND 7/23 die defekte DNA der schmerzfreien Menschen, unterscheidet sich das Verhalten der Zelle nicht erkennbar vom Fall mit intakter DNA normaler Menschen. Das liegt an den vielen zusätzlichen Ionenkanälen, die die Zelllinie ND 7/23 sowieso schon mitbringt. Da kommt es nicht auf jeden einzelnen Kanal an.

  

  

erklärung2    

  

  

  

  

    

  

  

  

  

  

  

  

Welche Bedeutung könnte diese Entdeckung haben?

Die Zukunft der gezielten Schmerzbehandlung rückt einen großen Schritt nach vorn. In Neufundland/Kanada gibt es Menschen, die sich vom Rest der Welt dadurch unterscheiden, dass sie einen winzigen Fehler in ihrem Genom (Erbgut) aufweisen, der zu völliger (!) Schmerzunempfindlichkeit führt. Mit Hilfe gentechnischer Verfahren läßt sich recht eindeutig zeigen, dass die Schmerzunempfindlichkeit auf der Nichtfunktion eines ganz bestimmten Ionenkanals für Natrium, genannt Na-V 1.7, auf der Zelloberfläche bestimmter schmerzleitender Nervzellen beruhen. 

Es liegt auf der Hand, Methoden zu entwickeln, diesen Natrium Kanal bei Dauerschmerzpatienten einfach zu blockieren oder mindestens in seiner Arbeitsweise zu behindern. Dafür sind keine Eingriffe am Erbgut erforderlich, sondern maßgeschneiderte chemische Blockierungsmittel, die wie ein Schlüssel in ein Schloß auf genau diesen Kanal passen. Dafür sind etwa 10 Jahre an Forschungsarbeit im Chemielabor, Tierversuch und schließlich klinischen Pilotstudien notwendig.

Soviel ist sicher: Wir haben es hier mit einem Meilenstein der Grundlagenforschung von Schmerzen am Menschen zu tun. Ausnahmslos alle bisherigen Schmerzmittel – und das gilt bis hin zu allen Opiaten einschließlich Morphium – verwenden nur indirekte,  oft genug schlecht wirkende Methoden, um das Schmerzsignal in das Hirn oder im Hirn selbst (Opiate) zu reduzieren. Kein einziges von ihnen beeinflusst den Schmerzschalter direkt.

Hoffentlich stehen diese chemischen compounds (= Spezialmoleküle) für den menschlichen Schmerzschalter bald bereit. Dann können wir endlich auch den Menschen beistehen, die unter allerstärksten Dauerschmerzen von 8 bis 10 auf der Skala 0 bis 10 leiden und denen bisher auch mit dem ganzen Arsenal an Antineuropathika bis hin zu stärksten Betäubungsmittel nicht geholfen werden konnte.

Zugegebenermaßen sind von diesen schlimmen Bedingungen (hohe Schmerzstärke + keine Wirksamkeit der Medikamente) mengenmäßig nur eine kleinere Anzahl von Patienten betroffen, für die geht es aber buchstäblich um Leben und Tod. Jetzt haben wir konkrete Daten, wie eine durchschlagende Hilfe auch für diese Bedauernswerten aussehen müßte. Sehen wir es optimistisch: Der Countdown für die ultimative Schmerztherapie mit Pillen hat begonnen. Es stellt sich darum nicht die Frage ob, sondern nur noch wann.


1. Ahmad S, Dahllund L, Eriksson AB, u. a. A stop codon mutation in SCN9A causes lack of pain sensation. Hum. Mol. Genet. 2007;16(17):2114–2121.

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