Wie sich das Hirn an Schmerzen «erinnert»

Chronische Schmerzen sind ein weit verbreitetes Krankheitsbild, an dem alleine in der Schweiz über eine Million Menschen leiden. Bei vielen Patienten fehlen bisher indes wirksame Therapieansätze. «Die permanenten Schmerzen sind eine grosse psychische und emotionale Belastung für die Patienten», erläutert Thomas Nevian vom Institut für Physiologie der Universität Bern. «Bis anhin verstanden wir ihre Entstehung aber noch nicht vollständig.»

Nevian und sein Kollege Mirko Santello sind diesem Ziel nun einen wichtigen Schritt näher gekommen: Sie haben einen zellulären Mechanismus im Gehirn von Mäusen entdeckt, der zur Chronifizierung von Schmerzen beiträgt. Auf der Grundlage dieser Entdeckung ist es den beiden Berner Forschern zudem gelungen, einen neuen, vielversprechenden Therapieansatz für chronische Schmerzen zu entwickeln. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift «Neuron» veröffentlicht.

Nervenzellen bilden Gedächtnisspur des Schmerzes

Nevian und Santello untersuchten die Veränderungen der Nervenzellen bei chronischen Schmerzen im Gyrus Cinguli, einem Hirnareal, in dem schmerzassoziierte Emotionen verarbeitet werden. Dabei spielt die Ausbildung eines «Schmerzgedächtnisses» eine entscheidende Rolle, wie Nevian ausführt: «Die Nervenzellen, die ständig durch Schmerzreize aktiviert werden, bilden eine Gedächtnisspur für den Schmerz, die sich nicht mehr zurückbildet. Unsere Idee war es, diesen Mechanismus besser zu verstehen, um daraus potentielle neue Therapien herzuleiten.»

Schmerzen werden durch elektrische Impulse wahrgenommen, die in den Nervenzellen erzeugt werden. Daher suchten die beiden Forscher gezielt nach Veränderungen der elektrischen Eigenschaften der Nervenzellen im Gyrus Cinguli – und wurden fündig: Chronische Schmerzen führen zu einer leichteren Erregbarkeit der Nervenzellen im untersuchten Hirnareal. Diese Veränderung konnten Nevian und Santello auf einen bestimmten sogenannten Ionenkanal zurückführen. Dabei handelt es sich um ein Eiweissmolekül in der Membran einer Nervenzelle, welches ihre elektrischen Eigenschaften bestimmt. Die Funktion des untersuchten Ionenkanals war bei chronischen Schmerzen reduziert. Das führte dazu, dass Nervenimpulse leichter ausgelöst wurden und steigerte somit das Schmerzempfinden.

Serotoninrezeptoren können Schmerzen dämpfen

Die Wissenschaftler versuchten, diesen Ionenkanal zu manipulieren und dessen Funktion wieder herzustellen. Indem sie einen bestimmten Rezeptor für den Botenstoff Serotonin aktivierten, gelang es ihnen, die normalen Eigenschaften der Nervenzellen wieder herzustellen und die Schmerzwahrnehmung im Tiermodell zu reduzieren. «Es ist seit einiger Zeit bekannt, dass Serotonin Schmerzen verringern kann, der Wirkmechanismus einiger Medikamente basiert darauf», erklärt Thomas Nevian. «Wir konnten nun einen spezifischen Serotoninrezeptor identifizieren, der die Schmerzwahrnehmung besonders wirksam beeinflussen kann. Dies ist ein sehr wichtiges Resultat, das die Therapie chronischer Schmerzen wesentlich effizienter machen könnte.»

Die Ergebnisse zeigten laut dem Berner Physiologen auch einen neuen Wirkmechanismus für bekannte Schmerzmedikamente auf, die zur Klasse der sogenannten trizyklischen Antidepressiva gehören. Bisher wurde angenommen, dass diese Medikamente ihre Wirkung an den Schmerzrezeptoren und im Rückenmark entfalten. Neu ist, dass sie auch einen direkten Einfluss auf die Schmerzwahrnehmung im Gehirn haben können. «Es wird allerdings noch einige Zeit in Anspruch nehmen, bis neue Medikamente gegen chronische Schmerzen zur Verfügung stehen», betont Thomas Nevian.