Schmerzforschung

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Schwerpunkte in der Schmerzforschung

Unsere Gruppe interessiert sich für Mechanismen des pathologischen (klinischen) Schmerzes und dessen Hemmung durch Opioide außerhalb des zentralen Nervensystems (ZNS). Dies kann durch Aktivierung von Opioidrezeptoren an peripheren sensorischen Neuronen und Immunzellen im verletzten Gewebe durch exogene oder endogene Opioide erreicht werden. Letztere (Endorphine, Enkephaline) werden von Immunzellen produziert, die entzündetes Gewebe infiltrieren. Die Aktivierung solcher Zellen durch Stress oder verschiedene Agenzien (Corticotropin-Releasing-Faktor, Catecholamine, Zytokine, Chemokine, bakterielle Komponenten) setzt die Opioide frei und lindert Schmerzen.

Es ist wichtig, diese Mechanismen zu verstehen und zu nutzen, da dringend neue Medikamente benötigt werden. Dies liegt an den schädlichen Nebenwirkungen von derzeit verfügbaren Arzneimitteln, wie gastrointestinalen Geschwüren, Blutungen und Herzinfarkten, die durch nichtsteroidale Analgetika (COX-Inhibitoren) verursacht werden, oder Übelkeit, Verstopfung, Atemdepression und Sucht, die durch Morphin-artige Arzneimittel hervorgerufen werden, die auf Opioidrezeptoren im ZNS wirken. Darüber hinaus ist klinischer Schmerz fast immer mit Entzündung assoziiert, wie bei Operationen, Arthritis, Tumoren, entzündlicher Darmerkrankung oder neuropathischem Schmerz (verursacht beispielsweise durch Amputation).

Entzündungen führen zu einer Akkumulation von Opioid-produzierenden Immunzellen sowie zu einer Hochregulation, einem verstärkten axonalen Transport und einer erhöhten G-Protein-Kopplung von Opioidrezeptoren in peripheren sensorischen Neuronen. Daher bieten diese Mechanismen eine neue Strategie für die Entwicklung neuer analgetischer Medikamente ohne ZNS-Nebenwirkungen an. Wir verwenden molekulare, histologische, biochemische, elektrophysiologische und verhaltensbiologische Methoden in Kombination mit Nanochemie, mathematischer Modellierung und klinischen Studien bei Patienten.

Opioidpeptid-enthaltende zirkulierende Leukozyten wandern aus dem Blut in entzündetes Gewebe ein, gesteuert durch Aktivierung von Adhäsionsmolekülen (z. B. ICAM-1; beta2-Integrin). Corticotropin-Releasing-Faktor (CRF), Chemokine oder Noradrenalin (NA, aus sympathischen Neuronen freigesetzt) können durch Aktivierung ihrer jeweiligen Rezeptoren (CRF-Rezeptoren, CRFR; adrenerge Rezeptoren, AR) auf Leukozyten Opioid-Freisetzung auslösen. Exogene Opioide (EO) oder endogene Opioidpeptide (OP, grüne Dreiecke) binden an Opioidrezeptoren (OR), die in Hinterwurzelganglien synthetisiert und über intraaxonale Mikrotubuli zu peripheren (und zentralen) Enden sensorischer Neurone transportiert werden. Die anschließende Inhibierung von Erregungskanälen (z. B. TRPV1, Ca2+) und Freisetzung von Substanz P (sP) führt zu Schmerzhemmung.