Berlin – Forschern des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch ist ein erster entscheidender Einblick in die Entwicklung des Tastsinns gelungen. Die Neurobiologen und Schmerzforscher Dr. Stefan G. Lechner und Prof. Dr. Gary Lewin konnten die Entstehung des Tastsinns durch die Messung elektrischer Impulse in sensorischen Nervenzellen von Mäusen erstmals direkt nachweisen. Zugleich konnten sie zeigen, dass die Nervenzellen ihre Fähigkeiten, Berührungen und Schmerz wahrzunehmen, zu unterschiedlichen Entwicklungsphasen ausbilden, aber immer gleichzeitig mit der Ausbreitung der Nervenbahnen (EMBO Journal, 2009, doi:10.1038/emboj.2009.73).*
In den hinteren Wurzelganglien zwischen den Wirbelscheiben der Bandscheibe sitzen die sensorischen Nervenzellen, die Berührungen und Schmerz wahrnehmen. Die Nervenzellen nehmen den Reiz auf und wandeln ihn in elektrische Impulse um, die an das Gehirn weitergeleitet werden. Die Reizweiterleitung ist sehr gut erforscht. Das hat auch zur Entwicklung von Medikamenten geführt, die die Weiterleitung von Schmerzsignalen an das Gehirn blockieren. Nur wenig ist aber darüber bekannt, wie die Reizwahrnehmung überhaupt entsteht.
In isolierten Zellen von Mausembryonen gelang es den MDC-Forschern mit Hilfe der Patch-Clamp-Technik winzige elektrische Ströme in den Zellmembranen nach einem Berührungsreiz zu messen. “Diese Messungen sind außerordentlich schwierig”, erläutert Dr. Lechner, “weshalb nur sehr wenige Labore in der Welt darauf spezialisiert sind.”
Die Forscher in Berlin-Buch konnten zeigen, dass die sensorischen Nervenzellen ihre Fähigkeit, Berührungen wahrzunehmen, bei Mäusen bereits am 13. Entwicklungstag eines Embryos voll ausgebildet haben. Das entspricht etwa dem Ende des sechsten Schangerschaftsmonats beim Menschen. Die Zellen benötigen dazu keinen Nervenwachstumsfaktor, weshalb die Forscher vermuten, dass dieser Prozess von einem genetischen Programm gesteuert wird. Im Gegensatz dazu kann sich die Fähigkeit zur Schmerzwahrnehmung in den sensorischen Nervenzellen aber nur mit Hilfe eines Nervenwachstumsfaktors (NGF) entwickeln. Sie erfolgt auch zu einem späteren Zeitpunkt in der Embryonalentwicklung und noch nach der Geburt.
*Developmental waves of mechanosensitivity acquisition in sensory neuron subtypes during embryonic development
Stefan G Lechner, Henning Frenzel1, Rui Wang1 and Gary R Lewin*
Department of Neuroscience, Max-Delbrück Center for Molecular Medicine, Berlin-Buch, Germany