Der Schaltkreis der Nervenzellen, der sich von der Haut bis zum Rückenmark erstreckt, ist wahrscheinlich für das anhaltende Juckreizgefühl verantwortlich, das Menschen mit Multipler Sklerose (MS) und anderen Erkrankungen plagen kann, so eine Studie.
Die Entdeckung wurde an Mäusen gemacht und ist daher noch vorläufig, aber die Forscher sagen, dass diese Arbeit zu spezifischen Behandlungen für chronischen Juckreiz führen könnte.
Die Studie „Identification of a Spinal Circuit for Mechanical and Persistent Spontaneous Itch“ wurde in der Zeitschrift Neuron veröffentlicht.
Personen mit MS können eine Reihe von veränderten und unangenehmen Empfindungen erleben – häufig beschrieben als Kribbeln, Jucken, Brennen oder Schmerzen oder ein „gürtendes“ Gefühl am ganzen Körper (im Volksmund „MS-Umarmung“ genannt). Diese Empfindungen werden unter dem Begriff Dysästhesie zusammengefasst. Sie werden durch eine Schädigung der Nerven verursacht, die die normale Übertragung von Nachrichten zum und vom Gehirn stört.
Chronischer Juckreiz, der sechs oder mehr Wochen anhält, stört auch Menschen mit Erkrankungen wie Ekzemen, Nervenschäden durch Diabetes (diabetische Neuropathie) und Krebs.
Patienten können besonders empfindlich auf den so genannten mechanischen Juckreiz reagieren – der normalerweise durch leichtes Streichen oder Stoßen gegen die Haut entsteht – sowie auf anhaltenden spontanen Juckreiz. (Chemischer Juckreiz hingegen ist eine Reaktion auf Dinge wie einen Insektenstich und ist mit der Aktivierung des Histaminsystems verbunden.)
Die zugrunde liegenden neuronalen Schaltkreise sind nicht genau definiert, und es gibt keine wirksamen Behandlungen.
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Forscher der University of Michigan untersuchten die Mechanismen hinter dem chronischen mechanischen Juckreiz im Detail und suchten nach möglichen Behandlungsansätzen.
Um einzugrenzen, welche Nervenzellen (Neuronen) für den mechanischen Juckreiz verantwortlich sind, entfernten sie einzeln neun verschiedene Gruppen von Rückenmarksneuronen von Mäusen.
Eine davon, die so genannten exzitatorischen Interneuronen, wiesen hohe Konzentrationen eines Proteins namens Urocortin 3 (Ucn3) auf; diese Neuronen waren für die Übertragung von akutem und anhaltendem mechanischem Juckreiz von zentraler Bedeutung.
„Die Verhaltensanalyse nach der Ablation dieser Neuronen-Untergruppen ergab, dass die Ucn3-Neuronen die Neuronen für die Übertragung von mechanischem Juckreiz sind“, so Mahar Fatima, PhD, ein Mitautor der Studie, in einer Pressemitteilung der Universität.
Das Entfernen der anderen spinalen Neuronengruppen hatte keinen Einfluss auf die Übertragung von mechanischem Juckreiz“, fügte Fatima hinzu.
Nach Angaben des Teams beginnt ein mechanischer Juckreiz mit der Aktivierung von spezialisierten Sinneszellen in der Haut, den so genannten Toll-like-Rezeptor-5-positiven niederschwelligen Mechanorezeptoren. Diese Zellen reagieren auf eine leichte Berührung und leiten die Nachricht an Ucn3-Interneuronen im Rückenmark weiter.
Die Forscher fanden auch einen dritten wichtigen Akteur, die sogenannten hemmenden Interneuronen, die Neuropeptid Y (NPY) exprimieren. Diese Nervenzellen steuern die neuronale Aktivität von Ucn3, das heißt, sie kontrollieren, wie viel „Kitzeln“ der Haut nötig ist, um Juckreiz auszulösen. Mit anderen Worten, so die Forscher, sind diese hemmenden Interneuronen die „Torwächter“ der Juckempfindlichkeit. Wenn sie defekt sind, kann eine Person unter chronischem Juckreiz leiden.
Um zu bestätigen, dass dieser neuronale Schaltkreis tatsächlich für den mechanischen Juckreiz verantwortlich ist, manipulierte das Team Mäuse so, dass ihnen entweder Ucn3-Neuronen fehlten oder ihre Aktivität abgeschaltet wurde.
Die so veränderten Mäuse reagierten nicht mehr auf ein leichtes Kitzeln hinter dem Ohr, obwohl sie immer noch auf eine Chemikalie reagierten, die Juckreiz auslöst. Dies deutet darauf hin, dass der chemische und der mechanische Juckreiz getrennt voneinander ablaufen und dass die Ucn3-Neuronen nur am letzteren Weg beteiligt sind, so die Forscher.
In jedem der verschiedenen Experimente war die Fähigkeit der Mäuse, Berührungen, Schmerzen oder Wärmeempfindungen wahrzunehmen, nicht beeinträchtigt, was die spezifische Rolle dieser Neuronen beim Juckreiz zeigt.
Weitere Mausexperimente deuteten darauf hin, dass die NYP-Interneuronen unter chronischem Juckreiz nicht richtig funktionieren, was die Ucn3-Neuronen daran hindert, so zu arbeiten, wie sie sollten, und sie anfälliger für Überaktivität macht.
Dies, so das Forscherteam, könnte erklären, warum Patienten mit chronischem Juckreiz eine erhöhte Empfindlichkeit und eine Tendenz zu anhaltendem spontanem Juckreiz haben. In Übereinstimmung mit dieser Hypothese verhinderte die Entfernung von Ucn3-Neuronen bei Mäusen die Sensibilisierung für mechanischen Juckreiz und die Persistenz bei den Tieren.
„Juckreiz ist eines der Hauptsymptome bei den meisten Hauterkrankungen und anderen neurologischen Störungen“, sagte Bo Duan, der Leiter der Studie. „Dies ist ein Mechanismus, den wir verstehen mussten, um eine neue Behandlung für Patienten mit chronischem Juckreiz zu entwickeln.“
- Autorendetails
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