Die molekulare Ausstattung der Nozizeptoen umfasst eine Reihe unterschiedlicher Ionenkanäle, die die Umsetzung des Schmerzreizes in ein elektrisches Signal leisten. Im Bild oben sind in dem roten Kreis die Kanäle zusammengefasst, die das neuron braucht, um Aktionspotentiale zu feuern: - Gelb: Immer offene Kaliumkanäle, die das Ruhepotential bei ca -80 mV halten
- Blau: Spannungsgesteuerte Natriumkanäle, die bei einer Depolarisation auf ca -40 mV aktiviert werden und dann die Depolarisationsphase des Aktionspotentials verursachen. Nozizeptoren besitzen mehrere Isoformen dieser Kanäle, die durch Pharmakologie und Schaltverhalten unterschieden werden können.
- Grün: Spannungsgesteuerte Calciumkanäle öffnen bei Depolarisation und leiten Calcium in die Zelle. Dadurch entstehen intrazelluläre Calciumsignale, die wichtig für die Weiterleitung des Schmerzsignals sind.
- Rot: Spannungsgesteuerte Kaliumkanäle werden durch Depolarisation aktiviert, öffnen aber mit einer Verzögerung von 1-2 ms. Sie bewirken die Repolarisationsphase des Aktionspotentials.
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Das Rezeptorpotential, das die Membran soweit depolarisiert, dass ein Aktionspotential ausgelöst wird, ist die Folge der Aktivierung von Transduktionskanälen. Diese Kanäle werden bei Nozizeptoren direkt durch den Reiz aktiviert. Bisher sind folgende Transduktionkanäle identifiziert worden: - TRPV1: transient receptor potential vanilloid receptor 1
Diese Kanäle sind thermosensitiv: Sie öffnen bei Temperatruren über 40 oC. Sie öffnen sich auch bei Bindung von Capsaicin. - TRPV2: transient receptor potential vanilloid receptor 2
Ein Protein aus der gleichen Familie wie TRPV1, jedoch nicht Capsaicin-sensitiv. TRPV2 öffnet erst bei Temperaturen über 50 oC und vermittelt wahrscheinlich den Hitzeschmerz. - DEG/ENaC: degenerin family of proteins, epithelial Na channel
Die Degenerinfamilie kann mechanosensitive Ionenkanäle bilden. - ASIC: acid sensing ion channels
Bei Gewebsschädigung, Entzündung und vor allem bei Ischämie (Sauerstoffmangel) kann der pH im Gewebe auf Werte um 5 - 6 absinken. Dadurch werden ASIC-Kanäle aktiviert und führen zur Erregung von Nozizeptoren. Der Schmerz bei Herzinfarkten entsteht vor allem durch Ansäuerung von ischämischem Gewebe im Herzmuskel. - P2X3R: purinergic receptor
P2X-Rezeptoren sind Ionenkanäle, die durch extrazelluläres ATP geöffnet werden. ATP gelangt bei mechanischer Belastung aus dem Zellinneren in die interstitielle Flüssigkeit. Purinerge Rezeptoren dienen somit der Mechanoperzeption. |
