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Wie ein Skorpiongift bei der Suche nach neuen Schmerzmitteln hilft

15.12.1999 - (idw) Friedrich-Schiller-Universität Jena

Ein multinationales Wissenschaftlerteam um den Jenaer Zellphysiologen Prof. Dr. Stefan Heinemann hat herausgefunden, dass ein Alpha-Toxin des Gelben Israelischen Skorpions hochselektiv an Ionenkanäle des peripheren Nervensystems andockt. Diese Erkenntnis soll nun als Grundlage für die Entwicklung neuartiger Schmerztherapeutika umgesetzt werden.


Strukturmodell des Skorpion-Toxins Lqh III (weitere Fotos auf Anfrage) Jena. (15.12.99) Nicht gerade ungefährlich ist der Stich eines Gelben Israelischen Skorpions für den Menschen, und entsprechender Sympathiewerte erfreut sich dieses subtropische Spinnentier. Das könnte sich nun ein wenig ändern zu Gunsten der fast handtellergroßen Spezies, denn auf der Suche nach einem neuartigen Schmerzmittel scheint der nachtaktive Wüstenjäger einer multinationalen Forschergruppe unfreiwillige Hilfe zu leisten - und zwar mit seinem unangenehmsten Körperteil.

"Wir suchen seit drei Jahren gemeinsam mit Partnern in Frankreich, Belgien und Israel nach einem Wirkstoff, der präzise an zelluläre Ionenkanäle im periphären Nervensystem andockt", berichtet Prof. Dr. Stefan Heinemann, Biophysiker am Jenaer Uni-Klinikum. Nun wurden die Forscher fündig, und zwar ausgerechnet in der Giftdrüse des gefährlichen Skorpions. Lange haben die Wissenschaftler verschiedene natürliche Toxine von maritimen Kegelschnecken und Skorpionen g-testet, und auch Leiurus quinquestriatus hebraeus - so sein lateinisch korrekter Name - hält einen ganzen Cocktail von mehr als 50 üblen Substanzen in seinem Stachel parat: je nachdem zur Jagd auf Beutetiere oder zur Abwehr von Feinden. Sein Alpha-Toxin jedenfalls wirkt äußerst rasch und intensiv auf Menschen und Säugetiere.

"Chemisch betrachtet handelt es sich um große Peptide mit rund 70 Aminosäuren, ein Stoff der im Labor nur sehr schwer zu synthetisieren ist", erläutert Prof. Heinemann. "Aber er funktioniert ungeheuer spezifisch." Um das zu verstehen, muss man sich vergegenwärtigen, wie die elektrische Reizleitung im menschlichen Körper organisiert ist: In vielen Zellmembranen - etwa im Gehirn, in Muskeln, im Herz oder in peripheren Nervenzellen - gibt es spezielle Eiweiße, sogenannte Ionenkanäle, über die geringste elektrische Ströme im Pico-Ampere-Bereich (10 hoch -12) transportiert werden. Zu den daraus resultierenden Signalen, die sich so den Weg durch den Körper bahnen, zählt auch die Schmerzinformation.

"Wenn wir den Schmerz dort ausschalten wollen, wo er entsteht, brauchen wir einen Wirkstoff, der hochselektiv die peripheren Nervenzellen betrifft und die übrigen Ionenkanal-Typen in Ruhe lässt", macht der Zellphysiologe deutlich. Gerade hier hatten die Forscher aber ihre liebe Mühe, denn die Ionenkanäle im Gehirn und in den über den Körper verteilten Nervenzellen sind einander recht ähnlich. Nicht jedoch für Lqh III, das Alpha-Toxin des Gelben Israelischen Skorpions. Es wirkt etwa tausendmal stärker auf die Natriumkanäle in peripheren Nervenzellen als auf die im Gehirn. "Genau die Eigenschaft, die wir brauchen", freut sich Heinemann, "denn wir wollen ja mit einer Schmerztherapie nicht das Gehirn lahmlegen."

Allerdings haben die Wissenschaftler mit ihrer Entdeckung nur einen ersten, wenngleich maßgeblichen Schritt auf dem Weg zu einem völlig neuartigen Medikament gemacht. Denn selbstverständlich hat Lqh III exakt die entgegengesetzte Wirkung, die ein Patient sich wünscht: Es verhindert, dass die zellulären Ionenkanäle sich schließen und versetzt augenblicklich den ganzen betroffenen Organismus in eine elektrisch gereizte Konfusion - ein greller Schmerz ist die Folge. "Wir wollen nun herausfinden, welche molekulare Konstellation dafür verantwortlich ist, dass Lqh III so präzise an die Ionenkanäle im peripheren Nervenzellen andockt", erläutert Stefan Heinemann das nächste Teilziel. Gelänge es anschließend, mit solchen "Pfadfinder-Molekülen" ein Therapeutikum zur Ionenkanal-Blockade zu koppeln, hätte man ein ideal wirksames und sehr gut verträgliches Schmerzmittel in Händen.

Bis dahin werden noch einige Jahre der Arbeit an Zellkulturen verstreichen. "Aber wir besitzen nun eine Leitstruktur für unsere Forschung", so der Jenaer Professor. Gemeinsam mit seinen multinationalen Partnern hat er ein Initiativ-Projekt bei der Europäischen Kommission beantragt, um die weiteren Bemühungen zu finanzieren. Ob dieses ehrgeizige und "wissenschaftlich ungeheuer reizvolle" Vorhaben zum gewünschten Ergebnis führt, kann aber niemand garantieren. Im Zweifelsfall bliebe nur der Trost, die menschlichen Natriumkanäle pharmakologisch präzise identifizieren zu können und die Giftdrüse des Leiurus quinquestriatus etwas genauer zu kennen...

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Stefan H. Heinemann
AG Molekulare und zelluläre Biophysik am Klinikum der Universität Jena
Tel.: 03641/304540, Fax: 304542
E-Mail: ite@rz.uni-jena.de

Friedrich-Schiller-Universität
Referat Öffentlichkeitsarbeit
Dr. Wolfgang Hirsch
Fürstengraben 1
07743 Jena
Tel.: 03641/931031
Fax: 03641/931032
e-mail: h7wohi@sokrates.verwaltung.uni-jena.de
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