Dem Tastsinn auf der Spur: Wissenschaftler des MDC entdecken wie "Mechanosensoren" funktionieren

Die Fähigkeit, Blindenschrift zu erlernen, einen Safe zu knacken oder einen Kuss zu genießen, verdankt der Mensch bestimmten Sensoren in der Haut. Auch Tiere verfügen über solche so genannten "Mechanosensoren" für die Empfindung von Berührung und Schmerz, die für sie ebenfalls lebenswichtig sind. Obwohl diese Sensoren so bedeutsam sind, weiß die Wissenschaft bis heute noch wenig darüber, wie sie funktionieren und wodurch sie sich unterscheiden. Licht ins Dunkel bringt jetzt eine Arbeit von Dr. Jung-Bum Shin von der Forschungsgruppe von Dr. Gary Lewin vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin Buch. Die angesehene Wissenschaftszeitschrift Nature Neuroscience* hat sie jetzt online veröffentlicht. Die Neurowissenschaftler erbrachten mit ihrer Forschungsarbeit den ersten Nachweis in Wirbeltieren (Mäusen), dass für die Funktion eines hochempfindlichen Mechanosensors ein bestimmter Ionenkanal, in diesem Fall ein Kalziumkanal, benötigt wird. Es ist anzunehmen, dass es ähnliche Sensoren auch beim Menschen gibt.

Die sensorischen Nervenzellen, die die Forscher untersucht haben, befinden sich neben dem Rückenmark und besitzen lange Ausläufer, die in der Haut enden. Dort bilden sie die Sensoren für Empfindungen wie Berührung und Schmerz. Durch den Einsatz neuartiger Genchips fanden die Forscher des MDC heraus, dass sich die verschiedenen Mechanosensoren in der Haut an Hand ihrer Genexpression unterscheiden lassen. Das bedeutet, dass bei jedem untersuchten Sensor jeweils ein anderer Satz von Genen abgelesen wird. "Damit ist es jetzt erstmals auch möglich, die Genexpression als Erkennungszeichen (Marker) für die Sensoren einzusetzen", erläutert Dr. Lewin.

Eines der wichtigsten Erkenntnisse war, dass ein bestimmter, hochempfindlicher Typ von Mechanosensor über einen besonderen Kalziumkanal verfügt. Kalziumkanäle sind für die Erregung von Muskel- und Nervenzellen von grundlegender Bedeutung. Diese speziellen Proteine befinden sich in der Hülle (Membran) der Zelle und fungieren als selektive "Tore", über die der Kalziumaustausch zwischen der Zelle und ihrer Umgebung stattfindet. Hierdurch ist die Zelle in der Lage, ihre Funktions- und Kommunikationsfähigkeit mit ihrer Umgebung aufrechtzuerhalten. Die vorliegende Studie zeigte, dass die Anwesenheit dieses speziellen Kalziumkanals die Empfindlichkeit von Mechanosensoren um ein Vielfaches steigert. Ionenkanäle können durch spezielle chemische und biologische Stoffe blockiert werden. Die chemische Blockade dieses Kalziumkanals hatte zur Folge, dass der ehemals hochempfindliche Mechanosensor dramatisch an Empfindlichkeit einbüßte. Zum Beispiel kann die Haut bei Entzündungen überempfindlich reagieren. Die Erkenntnisse dieser Studie legen nahe, solche Schmerzzustände mit Kalziumkanal-Blockern zu behandeln.

Quelle: idw / Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC)