Translationale Schmerzforschung
Schmerzsensitivierung
Schmerz ist einer der Hauptgründe, warum ärztlicher Rat eingeholt wird. Schmerz wird einerseits durch Stimuli, wie hohe Temperatur oder starker Druck, andererseits durch Sensitivierungsprozesse im Rahmen von Gewebeveränderungen initiiert. Bei Verletzungen, Erkrankungen aber auch nach Operationen können dadurch bereits leichte Reize wie Atmen, leichte Bewegungen oder einfaches im Bett liegen Schmerzen auslösen. Wie diese Schmerzsensitivierung zustande kommt und vor allem wie sie beseitigt werden kann, ist bislang nur unzureichend verstanden.
Intrazelluläre Konvergenz von Sensitivierungssignalwegen
Sensitivierung kann durch eine Vielzahl an Substanzen wie zum Beispiel Entzündungsmediatoren hervorgerufen werden. Ob sensitivierende Signalkaskaden im nozizeptiven Neuron konvergieren und somit nur eins/wenige Signalmodule verwenden oder ob jeder Sensitivierungsstimulus eigene Signalwege nutzt, ist unbekannt. Diese Unterscheidung ist aber nicht zuletzt wegen der klinischen Implikationen elementar: Im Falle der Konvergenz könnten wenige pharmakologische Substanzen zur Linderung vieler unterschiedlicher Schmerzphänotypen führen. Im Falle diskreter und paralleler Signalwege müsste die klinische Diagnostik wesentlich ausgebaut werden, um eine wirkliche mechanismenbasierte Therapie zu ermöglichen.
Kann der "Sensitivitätsregler" auch wieder zurückgestellt werden?
Die Arbeitsgruppe hat sich zum Ziel gesetzt, die intrazellulären Sensitivierungssignalwege im Detail zu analysieren. Diese Untersuchung führte bereits zu überraschenden konzeptionellen Einsichten. So konnten wir kürzlich zeigen, dass die Signalwege in nozizeptiven Neuronen „umprogrammiert“ werden können. Ein normalerweise sensitivierender Stimulus hatte dadurch auf einmal die gegenteilige Wirkung: er desensitivierte. Dieses Ergebnis ermöglicht einen vollständig neuen Ansatz zur Therapieentwicklung. Anstelle von Schmerzblockern, die Signalwege hemmen, könnten Substanzen verwendet werden, die körpereigene „Umprogrammierungs-“ Mechanismen aktivieren und so zu einer Schmerzreduzierung führen. Die Ausarbeitung weiterer neuer Desensitivierungmechanismen und deren Translation in die Klinik ist daher im Fokus unserer Arbeit
High Content Screening Mikroskopie
Die Analyse von intrazellulären Signalvorgängen in Nervenzellen des Schmerzsystems war bislang sehr aufwändig und von geringer Detailtiefe. Wir haben über die vergangenen Jahre als erste im Schmerzfeld die „High Content Screening Microscopy“ hierfür optimiert und angewandt. Durch die vollständige digitale Erfassung zum Beispiel von neuronalen Zellkulturen gefolgt von einer softwarebasierten Bildauswertung der extrem großen Datensätze gelingt es uns dadurch mit großer Sensitivität und großer Detailtiefe die Signalvorgänge in diesen sehr individuellen Zellen in kurzer Zeit zu analysieren. Dies ermöglicht uns insbesondere das Zusammenwirken unterschiedlicher Substanzen und Mechanismen auf synergistische bzw. antagonistische Wirkweisen zu untersuchen.
