Wissenschaftler suchen nach Alternativen zu Morphin und Heroin, die schwerwiegende Nebenwirkungen haben
Medikamente, die derzeit verfügbar sind, reduzieren die chronische Schmerzen nicht sehr effektiv, sie können schwerwiegende Nebenwirkungen oder zerstörerische Abhängigkeit verursachen. Dennoch könnte ein neuer Entdeckung in Bezug auf die Signalisierung von Schmerzen von Wissenschaftlern der Universität Linköping in Schweden dazu beitragen, die Behandlung von chronischen Schmerzen zu verbessern.
Um neue Medikamente gegen Schmerzen zu entwickeln, müssen die Wissenschaftler die Details der Signalisierung von Schmerzen kennen. Wenn Schmerzsignale über das Nervensystem übertragen werden, spielen Proteine namens Calciumkanäle eine entscheidende Rolle. Die Wissenschaftler haben nun die genaue Position eines bestimmten Calciumkanals bestimmt, der die Kraft des Schmerzsignals reguliert.
Diese Entdeckung könnte verwendet werden, um Medikamente gegen chronische Schmerzen zu entwickeln, die wirksamer sind als die bestehenden und weniger Nebenwirkungen haben. Die Empfindungen von Schmerzen und andere Informationen werden hauptsächlich über das Nervensystem als elektrische Signale übertragen. In entscheidenden Momenten jedoch wird dieser Informationen in biokhemische Signale umgewandelt, in Form spezifischer Moleküle.
Um neue Medikamente gegen Schmerzen zu entwickeln, müssen die Wissenschaftler die Details wissen, was auf molekularer Ebene passiert, wenn Schmerzsignale in eine andere Form umgewandelt werden. Wenn das elektrische Signal am Ende eines Nervenzellen ankommt, wird es in ein biokhemisches Signal umgewandelt, in Form von Calcium. Im Gegenzug wird die Zunahme von Calcium die Freisetzung von Signalmolekülen namens Neurotransmittern beschleunigt.
Dieses biokhemische Signal wird von einer anderen Nervenzelle angenommen, die es wiederum in elektrische Energie umwandelt. Während dieses Informationsübertragungsprozesses im Nervensystem spielt eine Klasse von Proteinen eine besondere Rolle – Calciumkanäle, die empfindlich auf Spannung sind. Diese Kanäle sind wie molekulare Maschinen, die die elektrischen Signale empfangen und dann öffnen, um die Zunahme von Calcium in die Nervenzelle zu ermöglichen, wie Telegrafi berichtet.
Bisherige Medikamente gegen Schmerzen sind nicht ausreichend wirksam oder verursachen Abhängigkeit
In dieser Studie haben die Forscher der Universität Linköping sich auf eine bestimmte Art von Calciumkanal konzentriert, den CaV2.2, der in der Übertragung von Schmerzsignalen beteiligt ist. Tatsächlich sind diese Kanäle während chronischer Schmerzen aktiv und befinden sich hauptsächlich an den Enden der Nervenzellen, die Schmerzen empfangen.
Medikamente, die den Aktivitätsgrad dieser Kanäle senken, verringern die Kommunikation von Schmerzsignalen von den Nervenzellen, die Schmerzen empfangen, zum Gehirn. Einige dieser Medikamente existieren, aber sie haben schwerwiegende Einschränkungen:
Ein Medikament, das den CaV2.2 vollständig blockiert, verursacht so schwerwiegende Nebenwirkungen, dass es direkt in die Lähmungsmittel injiziert werden muss.
Medikamente wie Gabapentin, die den CaV2.2-Aktivitätsgrad senken, sind nicht sehr wirksam gegen chronische Schmerzen.
Eine andere Klasse von Medikamenten, die den natürlichen Mechanismus nutzen, um den CaV2.2-Aktivitätsgrad zu senken, sind Opiate – wie Morphin und Heroin. Sie sind sehr wirksam bei der Blockierung von Schmerzen, aber sie verursachen starke und zerstörerische Abhängigkeit. Deshalb sehen Wissenschaftler den CaV2.2 als sehr attraktives Ziel für die Entwicklung neuer Medikamente gegen Schmerzen, da die bestehenden Lösungen unzureichend sind.
Wie Opiate den Aktivitätsgrad der Calciumkanäle senken
Die Forscher der Universität Linköping haben die Mechanismen untersucht, durch die Opiate (Morphin und Heroin) den Aktivitätsgrad der CaV2.2 senken. Es ist bekannt, dass Opiate Moleküle namens G-Proteine freisetzen, die direkt mit den Calciumkanälen interagieren und sie “unfähig” machen, sich zu öffnen. Die Frage der Forscher war, wie dies auf molekularer Ebene passiert.
“Es ist, als ob die Signalisierung der G-Proteine den Kanal dazu zwingt, mehr ‘Bindungen’ zu benötigen, im Sinne von stärkeren elektrischen Signalen, um sich zu öffnen. In unserer Studie haben wir auf molekularer Ebene beschrieben, wie dies passiert”, erklärt Professor Antonios Pantazis vom Departement für Biomedizinische und Klinische Wissenschaften der Universität Linköping.
Neue Medikamente gegen Schmerzen
Der Calciumkanal hat 4 sogenannte Spannungssensoren, die elektrische Signale empfangen. Wenn der Spannungswert hoch genug ist, bewegen sich diese Sensoren und öffnen den Kanal, um die Zunahme von Calcium zu ermöglichen.
Die Forscher haben sehr kleine Moleküle verwendet, die Licht freisetzen, um zu entdecken, wie diese Sensoren sich in Reaktion auf elektrische Signale bewegen. Sie entdeckten, dass G-Proteine nur auf einige dieser Spannungssensoren wirken und sie “stärker” machen, um elektrische Signale zu empfangen.
“Unsere Entdeckung zeigt eine sehr spezifische Region des großen Calciumkanals, die neue Medikamente gegen Schmerzen entwickeln könnten, um Schmerzen zu lindern, ähnlich wie Opiate. Anstatt den Calciumkanäle vollständig zu blockieren – was eine weniger raffinierte Methode ist – könnten neue Medikamente entwickelt werden, um den Aktivitätsgrad der Calciumkanäle in der Signalisierung von Schmerzen zu regulieren”, erklärt Professor Pantazis.
Er hofft, dass die neuen Medikamente gegen Schmerzen auf den CaV2.2 wirken, wirksamer sind bei der Schmerzlinderung und weniger Nebenwirkungen haben.
