Schmerz & TRP-Kanäle

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1 Schmerz & TRP-Kanäle

2 Gliederung Teil 1 Teil 2 Schmerz & Schmerzarten: Definition und Erklärung Schmerzrezeptoren: Aufbau, Weiterleitung, Verarbeitung Nozizeptoren und Ionenkanäle TRP-Kanäle Aufgabe & Funktion des Temperatursinns Capsaicin, Menthol und ihre TRP-Kanäle

3 Schmerz & TRP-Kanäle Teil 1 Teil 2 Schmerz & Schmerzarten: Definition und Erklärung Schmerzrezeptoren: Aufbau, Weiterleitung, Verarbeitung Nozizeptoren und Ionenkanäle TRP-Kanäle Aufgabe & Funktion des Temperatursinns Capsaicin, Menthol und ihre TRP-Kanäle

4 Definition Schmerz Schmerz ist ein unangenehmes Sinnes- oder Gefühlserlebnis, das mit tatsächlicher oder potenzieller Gewebeschädigung einhergeht oder von betroffenen Personen so beschrieben wird, als wäre eine solche Gewebeschädigung die Ursache. International Association for the Study of Pain (IASP, Internationale Gesellschaft zur Erforschung des Schmerzes)

5 Schmerzformen Ort Dauer Art

6 Schmerzort Viszeraler Schmerz Innere Organe - bei rascher oder starker Dehnung von Hohlorganen (z.b. Speiseröhre oder Magen-Darm-Trakt) oder auch bei starken Kontraktionen Somatischer Schmerz Oberflächenschmerz (Haut) Tiefenschmerz (Muskeln, Gelenke, Knochen, Bindegewebe)

7 Schmerzdauer Akuter Schmerz: kurze Schmerzdauer sinnvolle und lebenserhaltende Funktion meldet Beschädigungen des Organismus löst entsprechende Schutzreaktionen aus Chronischer Schmerz: lange Schmerzdauer hat Melde-, Schutz- und Heilfunktion verloren eigenständige Schmerzkrankheit Schmerz der länger als 6 Monate besteht

8 Schmerzarten Nozizeptorschmerz: direkte Erregung der Schmerzrezeptoren z.b. Verbrennung, Nadelstich Neuropathischer Schmerz: Bei einer Schädigung der Nervenfaser kommt es zu einer Impulsauslösung ohne Erregung der Schmerzrezeptoren. z.b. Rückenschmerzen / Bandscheibenvorfall Deafferenzierungsschmerz: Spontanaktivität die durch fehlende Informationen ausgelöst werden. z.b. bei Amputation (Phantomschmerz).

9 Schmerzarten Reflektorischer Schmerz: Eine Muskelverspannung erregt die Schmerzrezeptoren und durch die Schmerzauslösung kommt es zur Muskelverspannung ( Teufelskreis ) Psychosomatischer Schmerz: Körperliche Schmerzen können Ausdruck einer seelischen Belastung sein. z.b. Kopfschmerzen Übertragender Schmerz: Von innen kommender Schmerz, wird auf dem darüberliegenden Hautareal wahrgenommen. z.b. Blinddarmentzündung

10 Funktion von Schmerz Schmerz ist ein Sinnessystem, das Schaden innerer und äußerer Art wahrnehmen kann. Frühwarnsystem des Körpers, der bellende Hund der Gesundheit Löst Schutzreaktionen aus, die unbewusst (z.b. das Wegziehen der Hand von der heißen Herdplatte) oder zielgerichtet (z.b. das Einnehmen von Medikamenten) sein können. Schutz- und Vermeidungsreaktion ist überlebenswichtig für Mensch und Tier

11 Schmerz & TRP-Kanäle Teil 1 Teil 2 Schmerz & Schmerzarten: Definition und Erklärung Schmerzrezeptoren: Aufbau, Weiterleitung, Verarbeitung Nozizeptoren und Ionenkanäle TRP-Kanäle Aufgabe & Funktion des Temperatursinns Capsaicin, Menthol und ihre TRP-Kanäle

12 Schmerzrezeptor = Nozizeptor

13 Schmerzrezeptor = Nozizeptor freie Nervenendigungen (= Nervenfasern) und keine Rezeptoren die Reize wahrnehmen bestehen aus A- oder C- Fasern Nozizeptoren gibt es in fast allen Geweben außer Gehirn & Leber primäre Sinneszellen können selbständig APs generieren reagieren auf mechanische, thermische und chemische Reize (oft) polymodale Nozizeptoren

14 Nozizeptor

15 Nozizeptor / A- & C- Fasern

16 Nozizeptor - A & C Fasern A Fasern sind myelinisiert, schnelle AP Fortleitung Lösen den ersten schnellen Schmerz aus. C Fasern sind nicht myelinisiert langsamere AP Fortleitung Lösen den zweiten langsamen Schmerz aus.

17 Nozizeptor Weiterleitung & Verarbeitung Nozizeptor Rückenmark Thalamus Neokortex

18 Schmerz & TRP-Kanäle Teil 1 Teil 2 Schmerz & Schmerzarten: Definition und Erklärung Schmerzrezeptoren: Aufbau und Funktion der A- und C-Fasern Nozizeptoren und Ionenkanäle TRP-Kanäle Aufgabe & Funktion des Temperatursinns Capsaicin, Menthol und ihre TRP-Kanäle

19 Nozizeptoren Ionenkanälen, Rezeptoren

20 Nozizeptoren und Ionenkanäle Die Ionenkanäle der Nozizeptoren sind Kationenkanäle (Ca 2+, Na + ) Na + - Einstrom führt zur Depolarisation = AP-Bildung

21 Zusammenfassung Schmerzwahrnehmung Sensorische Endigungen die noxische (potentiell schädigende) Reize wahrnehmen und in Aktionspotentiale umwandeln Die Reize führen über Kationenkanäle zum Ca 2+, Na + -Einstrom und infolgedessen zur Aktionspotentialbildung Die Reize können thermischer, mechanischer oder chemischer Natur sein Die Weiterleitung erfolgt über das Rückenmark zum Gehirn Im Gehirn kommt es zur Verarbeitung und Einstufung des Schmerzes

22 TEIL 2

23 Schmerz & TRP-Kanäle Teil 1 Teil 2 Schmerz & Schmerzarten: Definition und Erklärung Schmerzrezeptoren: Aufbau und Funktion der A- und C-Fasern Nozizeptoren und Ionenkanäle TRP-Kanäle Aufgabe & Funktion des Temperatursinns Capsaicin, Menthol und ihre TRP-Kanäle

24 Wärmeabhängige TRP-Kanäle TRP-Kanäle

25 TRP Kanäle TRP = transient receptor potential Kationenkanal Superfamilie von membranständigen Ionenkanälen mit 7 Unterfamilien Entwicklungsgeschichtlich sehr alt - findet man schon in Hefen Insekten benötigen TRP-Kanäle zum Sehen und Schmerzwahrnehmung Beim Menschen spielen TRP-Kanäle eine wichtige Rolle bei der Wahrnehmung von Geschmack, Temperatur und Schmerz

26 Aufbau TRP-Kanäle

27 Aufbau TRP Kanäle 4 Untereinheiten die als Homo- oder Heterotetramer vorliegen bilden einen Kationenkanal

28 Aufbau TRP-Kanäle

29 Aufbau TRP Kanäle 4 Untereinheiten die als Homo- oder Heterotetramer vorliegen bilden einen Kationenkanal jede Untereinheit hat 6 Transmembrandomänen

30 Aufbau TRP-Kanäle

31 Aufbau TRP Kanäle 4 Untereinheiten die als Homo- oder Heterotetramer vorliegen bilden einen Kationenkanal jede Untereinheit hat 6 Transmembrandomänen die Schlaufe zwischen der fünften und sechsten Transmembrandomäne bildet die Pore

32 Aufbau TRP-Kanäle

33 Schmerz & TRP-Kanäle Teil 1 Teil 2 Schmerz & Schmerzarten: Definition und Erklärung Schmerzrezeptoren: Aufbau und Funktion der A- und C-Fasern Nozizeptoren und Ionenkanäle TRP-Kanäle Aufgabe & Funktion des Temperatursinns Capsaicin, Menthol und ihre TRP-Kanäle

34 Temperatursinn und TRP Kanäle Wir können unterschiedliche Temperaturen mit verschiedenen Ionenkanälen wahrnehmen spezialisierte Ionenkanäle = TRP Kanäle

35 Kanäle im Überblick

36 Temperatursinn und TRP Kanäle Wir können unterschiedliche Temperaturen mit verschiedenen Ionenkanäle wahrnehmen spezialisierte Ionenkanäle = TRP Kanäle Aufgabe Thermoregulation (unbewusst Steuerung durch Hypothalamus) Potentielle Schädigungen wahrnehmen Verbrennung, Verkühlung Funktion Optimale Temperatur für biochemische Prozesse (z.b. Enzyme) einstellen Körper vor Schaden schützen

37 Schmerz & TRP-Kanäle Teil 1 Teil 2 Schmerz & Schmerzarten: Definition und Erklärung Schmerzrezeptoren: Aufbau und Funktion der A- und C-Fasern Nozizeptoren und Ionenkanäle TRP-Kanäle Aufgabe & Funktion des Temperatursinns Capsaicin, Menthol und ihre TRP-Kanäle

38 Capsaicin Natürliches Alkaloid in Paprika & Chili Fettsäureamid Vanillylamid Ist ein Agonist von TRPV1 Ionenkanälen Signalisiert eine Temperatur über 43 Celsius

39 Kanäle im Überblick

40 Menthol Monocyclischer Monoterpen-Alkohol kommt in ätherischen Ölen vor, z.b. in Minzöl Ist ein Agonist des TRPM8 Ionenkanals Signalisiert Temperaturen von 8-28 Celsius

41 Kanäle im Überblick

42 Zusammenfassung Teil 1 Nozizeptoren wandeln noxische Reize in Aktionspotentiale um Die Weiterleitung erfolgt über das Rückenmark ins Gehirn Im Gehirn kommt es zur Verarbeitung und Einstufung des Signals Teil 2 TRP-Kanäle haben vielfältige sensorische Funktionen Capsaicin und Menthol sind Agonisten und lösen Wärme- und Kältegefühl aus

43 Quellen Mark F. Bear (2008) Neurowissenschaft Ein Grundlegendes Lehrbuch für Biologie, Medizin und Psychologie, 3.Auflage, Springer Spektrum