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"Licht war so lohnend wie Morphin" bei Mäusen mit neuen Opioidrezeptoren
Forschungsneurobiologen und Anästhesisten haben Opioidrezeptoren entwickelt, die genauso auf Licht reagieren wie die Bindungsstellen im Gehirn auf schmerzstillende Medikamente reagieren.
Bestimmte Schmerzmittel binden an Opioidrezeptoren im Gehirn und im Rückenmark.
Die Laborergebnisse in Reagenzgläsern und Tieren wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Neuron.
Die Forscher führten die Experimente an der medizinischen Fakultät der Universität von Washington in St. Louis durch und nahmen dabei lichtempfindliches Rhodopsin - das Protein in der Netzhaut des Auges, das auf Licht reagiert -, um Schlüsselstellen von Opioidrezeptoren zu verändern.
Diese Teströhrchen-produzierten Rezeptoren wurden dann in die Gehirne von Mäusen injiziert, und das Experiment zeigte, dass ihr Verhalten durch Licht manipuliert werden konnte. Eine scheinbare Dopamin-Belohnungsreaktion wurde anstelle von Opioiden durch Licht stimuliert.
Die Neurowissenschaftler sagen, dass die "Entdeckungslinie" die Hoffnung weckt, Wege zu entwickeln, um Licht zur Schmerzlinderung zu nutzen, obwohl es wahrscheinlicher ist, dass Offenbarungen dieser Arbeit folgen, wie Opioidrezeptorbahnen in Gehirnzellen am besten aktiviert und deaktiviert werden können.
Michael Bruchas, PhD, der Hauptprüfer der Studie und ein Assistenzprofessor für Anästhesiologie und Neurobiologie, erklärt, dass die Verwendung von Licht eine einfachere Methode zur Untersuchung von Opioidrezeptoren ist als die Anwendung von Analgetika.
Ein besseres Verständnis davon, wie die Rezeptoren innerhalb der komplexen Anordnung von Zellen und Schaltkreisen im Gehirn und im Rückenmark funktionieren, könnte wiederum zu effektiveren und sichereren Schmerzmitteln führen.
Der Erstautor Edward Siuda, ein Doktorand im Labor von Dr. Bruchas, bestätigte:
"Es ist denkbar, dass wir mit viel mehr Forschung Möglichkeiten entwickeln könnten, Licht zu verwenden, um Schmerzen zu lindern, ohne dass ein Patient ein schmerzstillendes Medikament mit Nebenwirkungen einnehmen muss."
Die Schritte in eine solche Zukunft könnten jetzt einfacher sein. Wenn ein Opioidrezeptor einem Schmerzmittel ausgesetzt wird, werden im Gehirn und im Rückenmark spezifische chemische Reaktionswege aktiviert. Als die Forscher die Rhodopsin-addierten Rezeptoren ans Licht brachten - genauer gesagt, das Protein wurde dem mu-Opioidrezeptor hinzugefügt - wurden die gleichen Signalwege ausgelöst.
Dr. Bruchas erklärt die Komplexität, die jetzt vereinfacht werden kann: "Es war schwierig, genau zu bestimmen, wie Opioid-Rezeptoren funktionieren, weil sie mehrere Funktionen im Körper haben. Diese Rezeptoren interagieren mit Schmerzmitteln wie Opiate, sind aber auch am Atmen beteiligt im Magen-Darm-Trakt gefunden und spielen eine Rolle bei der Belohnung. "
Jetzt sind die Opioidrezeptoren jedoch auf die Durchführung einer einzelnen Aufgabe beschränkt, und die Forscher haben herausgefunden, dass dies fast so einfach ist wie das Einschalten eines Lichts!
Vergleichen Sie dies mit jahrzehntelangen Opioidstudien, in denen Belohnungsreaktionen bei Mäusen und Ratten beobachtet wurden, als sie einen Hebel drückten, um eine Medikamentendosis - beispielsweise Morphin - zu erhalten, die die Opioidrezeptoren und die Dopaminfreisetzung aktiviert. Die Tiere, die in den Belohnungszentren ihrer Gehirne stimuliert werden, kehren dann für mehr zurück.
Der helle Raum in der Mäuseschachtel war so lohnend wie Morphium
Eine ähnliche Belohnungsempfindung wurde jetzt von den Forschern mit Licht geliefert. Zu den Mitarbeitern von Dr. Bruchas und Mr. Siuda gehörte Co-Erstautor Bryan Copits, PhD, ein Postdoktorand im Labor des Professor für Anästhesie Robert Gereau, PhD.
Die Mäuse in ihrer Studie wurden in eine schwarze, undurchsichtige, geschlossene Kammer gebracht, von der ein Teil einen Laser hatte, um faseroptische Implantate auszulösen. Die implantierten Tiere, denen die Dopamin-auslösenden lichtempfindlichen Rezeptoren injiziert worden waren, verbrachten mehr Zeit in dem beleuchteten Teil der Box.
Als sie diesen Teil der Kammer verließen, blieb die belohnende Stimulation nicht länger bestehen, so dass sie bald wieder für mehr LED-Lichtstimulation zur Verfügung standen.
Die Forscher konnten die Reaktion der Tiere in Abhängigkeit von der Menge und der Art des emittierten Lichts variieren. Es ergaben sich leicht unterschiedliche Effekte mit:
- Verschiedene Farben
- Längere und kürzere Belichtung
- Konstantes oder pulsierendes Licht.
Dr. Bruchas fasst zusammen:
"Indem wir die Rezeptoren mit Licht aktivieren, veranlassen wir vermutlich, dass das Gehirn mehr Dopamin freisetzt.
Statt eines Medikaments wie Morphin, das einen Opioidrezeptor aktiviert, bietet das Licht die Belohnung. "
Fortschritte bei dieser frühen Forschungsentwicklung zur Verringerung des Missbrauchspotenzials und der Nebenwirkungen von Opioiddrogen zur Schmerzlinderung bleiben theoretisch, aber Herr Siuda sagt, dass es eines Tages möglich sein könnte, Nervenzellen zu aktivieren oder zu deaktivieren, ohne einen der anderen Rezeptoren zu beeinflussen Schmerzmittel auslösen, obwohl das Erreichen dieses Ziels schwierig sein wird. "
In der Zwischenzeit wird die Forschung zur Verbesserung bestehender Medikamente wie OxyContin fortgesetzt. Im April berichteten wir beispielsweise über einen Rückgang des Missbrauchs und der Überdosierung, nachdem Opioide quetschbeständig gemacht worden waren.
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