Warum fühlt afrikanische nackte Mole-Ratte nicht Schmerz mit Säure

Eine neue Studie hat herausgefunden, warum der Afrikanische Nacktmull (Heterocephalus glaber) keine Schmerzen empfindet, wenn er Säure ausgesetzt wird. Der afrikanische Nacktmull ist eines der ungewöhnlichsten Säugetiere der Welt. Sie leben in großen Gruppen unterirdisch in dunklen, engen Gängen, in denen der CO2-Gehalt extrem hoch ist. Im Körpergewebe wird CO2 in Säure umgewandelt, wodurch die Schmerzrezeptoren kontinuierlich stimuliert werden.
Forscher des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch haben jedoch herausgefunden, dass afrikanische Nacktmulle in ihren Schmerzsensoren einen veränderten Ionenkanal haben, der inaktiviert aber sauer ist und sie für diese Art von Schmerz unempfindlich macht. Laut Dr. Ewan St. John Smith und Professor Gary Lewin ist die Anpassung der Tiere an ihre extreme Umwelt im Laufe der Evolution der Grund für diese Schmerzunempfindlichkeit.
Der Natrium-Ionenkanal Nav1.7 ist für die Übertragung schmerzhafter Stimulation auf das Gehirn unerlässlich. Der Kanal aktiviert einen Nervenimpuls (Aktionspotential) in den Schmerzempfängern sensorischer Nervenzellen. Diese Zellen, die in der Haut gefunden werden, geben Schmerzsignale an das Gehirn ab. Natriumionenkanalblocker in Form von Lokalanästhetika werden bereits von Zahnärzten verwendet, jedoch zielen diese Blocker auf alle Natriumionenkanäle, nicht nur auf Nav1.7. Menschen mit beschädigten Nav1.7-Ionenkanälen infolge genetischer Mutation erfahren keine Schmerzen, obwohl dies gefährlich ist, da Infektionen und kleinere Verletzungen unbemerkt bleiben können, was oft zu schwerwiegenden Folgen führen kann.
Für den afrikanischen Nacktmull ist diese Schmerzunempfindlichkeit gegenüber Säure eindeutig ein Überlebensvorteil, da keine anderen Säugetiere den hohen CO2-Werten standhalten können. Gewöhnlich verursachen hohe Konzentrationen von CO2 und Säure schmerzhafte Verbrennungen und aktivieren Entzündungen bei allen Säugetieren, einschließlich Menschen. Hohe Säurekonzentrationen finden sich im Gewebe von Personen, die an entzündlichen Gelenkerkrankungen wie Rheuma leiden. Im Gewebe lösen diese hohen Säurespiegel die Schmerzrezeptoren aus.
Eine frühere Untersuchung von Professor Lewin ergab, dass afrikanische Nacktmulle, obwohl sie gegenüber säureinduzierten Schmerzen unempfindlich sind, genauso empfindlich auf Hitze und Druck reagieren wie Mäuse. In der amerikanischen Zeitschrift Science enthüllen Dr. St. John Smith und Professor Lewin, dass afrikanische Nacktmulle, wie auch andere Säugetiere, einschließlich Menschen und Mäuse, auch den Nav1.7-Ionenkanal haben. Aus diesem Grund begann das Team, die Funktion des Nav1.7-Ionenkanals im afrikanischen Nacktmull und in sensorischen Nerven der Maus zu untersuchen, um herauszufinden, ob sich die Funktion von Nav1.7 zwischen den beiden Säugetieren unterscheidet.
In der aktuellen Untersuchung fand das Team heraus, dass sich der Ionenkanal der afrikanischen Nacktmulle in Form und Struktur vom Nav1.7-Ionenkanal der Maus oder des Menschen unterscheidet. Ionenkanäle sind Proteine ??aus Aminosäuren, deren Bauplan von den Genen kodiert wird. In der Nacktmull gibt es drei Aminosäuren im Nav1.7-Ionenkanal, die sich von denen aller anderen Säugetiere unterscheiden. Diese drei veränderten Proteinuntereinheiten in dem Nacktmull verursachen eine extreme Beeinträchtigung oder Blockierung des Nav1.7-Ionenkanals durch Säure. Obwohl dieses Phänomen im Nav1.7-Ionenkanal von Menschen und Mäusen zu sehen ist, ist es so schwach, dass die Übertragung von Schmerzsignalen kaum gestört wird.
Bei dem afrikanischen Nacktmull ist dieser veränderte Ionenkanal jedoch ausreichend, um die Signalübertragung zu blockieren. Der Grund für diese Veränderung des Nav1.7-Ionenkanals liegt laut dem Team in der Anpassung des Säugetiers im Laufe der Evolution an die hohen Kohlendioxidwerte in seinem Lebensraum, weshalb sie für diese Art von Schmerz unempfindlich geworden sind. Dies ist auch der Grund, warum die Nervenzellen dieser Säugetiere durch Säurestimulation, die normalerweise Schmerzsensoren auslöst, andere Ionenkanäle aktivieren.
Forscher haben auch die Struktur des Gens für den Nav1.7-Ionenkanal in mehreren anderen Säugetieren entschlüsselt, wie dem höhlenschlafenden Mikrobat (Myotis lucifigus), einer Fledermaus, die in einer ähnlichen Umgebung lebt und eine vergleichbare Genvariante aufweist. Wie der Nacktmull lebt auch der Baumriesenmegabat (Pteropus vampyrus) in großen Gruppen, obwohl er keinem Kohlendioxiddruck ausgesetzt ist. Die Forscher erklären, dies deutet darauf hin, dass nicht verwandte Arten, die unter ähnlichen Umweltbedingungen leben, im Laufe der Evolution ähnliche Merkmale entwickeln. Das bedeutet, dass Kohlendioxid und Säure für den Nacktmull und vielleicht auch für das Höhlenbrudermikrobat keinen Schmerz auslösen können.
Bedeutung für Menschen mit entzündlichen Erkrankungen?
Die pharmazeutische Industrie arbeitet derzeit daran, kleine Moleküle zu entwickeln, die diesen Ionenkanal für Personen blockieren, die an entzündlichen Erkrankungen leiden, deren Ionenkanal kontinuierlich aktiviert wird. Erkenntnisse aus dem Labor von Professor Lewin könnten den Forschern helfen, kleine Moleküle zu entwickeln, die diesen veränderten Ionenkanal spezifisch blockieren.
Geschrieben von Grace Rattue

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