Kopfschmerzen wie Migräne gehören weltweit zu den Hauptursachen für Morbidität, aber die meisten Behandlungen bieten nur teilweise Linderung. Während Wissenschaftler wissen, dass Migräne und verwandte Kopfschmerzen durch Aktivität in einem Teil des Nervensystems verursacht werden, der als Trigeminusganglion (TG) bekannt ist, bleibt unklar, welche Gene und Zelltypen des TG beteiligt sind. Durch die Analyse von Human- und Maus-TG erstellten Forscher des Brigham and Women’s Hospital und des Massachusetts General Hospital mit Einzelzellauflösung ein Profil der in jedem TG-Zelltyp exprimierten Gene. Ihre in Neuron veröffentlichte Forschung kann es Wissenschaftlern ermöglichen, wirksamere Schmerzbehandlungen zu entwickeln, indem sie gezielt auf bestimmte Gene und Zellen abzielen.
Gen-Atlas soll zur Entwicklung besserer Migräne-Schmerzmittel beitragen
Trotz starker Wirksamkeit in Tiermodellen haben es nur sehr wenige Schmerztherapeutika bis in die Klinik geschafft. Das Ziel der Forscher war es daher, menschliches Gewebe zu analysieren, um nach neuen Zielen für die Behandlung von Kopf- und Gesichtsschmerzen zu suchen. Durch die Kartierung der Zelltypen und Gene, die im Trigeminusganglion von Mensch und Maus exprimiert werden, haben Forscher eine Online-Ressource zur Untersuchung der molekularen Grundlagen von Kopf- und Gesichtsschmerzen geschaffen. Dieser Atlas der Gene, die in jedem der Zelltypen in der TG, dem wichtigsten Relaiszentrum für Migräne und Gesichtsschmerzen, exprimiert werden, hilft, um potenzielle therapeutische Ziele zu identifizieren, die selektiv in Zellen exprimiert werden, die Kopfschmerzen auslösen. Die Experten glauben, dass dies zu präziseren Medikamenten ohne ebenso viele Nebenwirkungen führen wird.
Zusätzlich zur Analyse der TG von vier menschlichen Spendern untersuchten die Forscher zwei Kopfschmerz-Mausmodelle. Wichtig ist, dass sie herausfanden, dass, während Zelltypen zwischen Mäusen und Menschen weitgehend konserviert sind, einige der Gene, von denen bekannt ist, dass sie an Schmerzen beteiligt sind, in verschiedenen Untergruppen von Zellen bei Mäusen im Vergleich zu Menschen exprimiert werden. Dies gab den Forschern neue Ideen, welche Zellen sie weiter untersuchen sollten.
Die Informationen aus dem öffentlich online zugänglichen Atlas der Forscher könnten zu neuen Untersuchungen der molekularen Grundlagen verschiedener Arten von Schmerzen, wie beispielsweise Zahnschmerzen, anregen. Es kann auch Aufschluss darüber geben, wie Kopfschmerzen über Migräne hinaus behandelt werden können, einschließlich Kopfschmerzen nach Gehirnerschütterungen oder Cluster-Kopfschmerzen. Für die Zukunft planen die Forscher, den aktuellen Atlas zu verbessern, indem sie zusätzliches menschliches Gewebe sequenzieren. Sie hoffen, dass der Atlas Forschern helfen kann, selektivere Schmerztherapeutika zu entwickeln, indem sie durch Gentherapien auf die spezifischen Zellen abzielen, die sie identifiziert haben.
Migräne-Schmerzmittel im Kampf gegen Übergewicht
Um quälende Kopfschmerzen wirksam zu behandeln, werden häufig Triptane verschieben. Diese Klasse von Migränemedikamenten könnte laut Forschungen auch bei der Behandlung von Fettleibigkeit nützlich sein, wie eine Studie von Wissenschaftlern der UT Southwestern nahelegt. In Studien an fettleibigen Mäusen führte eine tägliche Dosis eines Triptans dazu, dass die Tiere im Laufe eines Monats weniger Nahrung zu sich nahmen und Gewicht verloren.
Fettleibigkeit ist in der westlichen Welt zu einer Epidemie geworden. Falsche Ernährung und Bewegungsmangel führen mit der Zeit zu starkem Übergewicht, was wiederum das Risiko für Herzkrankheiten, Schlaganfall, Diabetes und bestimmte Krebsarten erhöht. Die meisten Behandlungen für Fettleibigkeit konzentrieren sich auf Essgewohnheiten und körperliche Aktivität. Wissenschaftler wissen seit langem, dass Serotonin, ein chemischer Botenstoff, der im gesamten Gehirn und Körper vorkommt, eine Schlüsselrolle beim Appetit spielt. Es gibt jedoch 15 verschiedene Serotoninrezeptoren, Moleküle, die Serotonin wahrnehmen und den Zellen signalisieren, ihr Verhalten als Reaktion darauf zu ändern. Forscher haben sich bemüht, die Rolle jedes Serotoninrezeptors beim Appetit zu verstehen. Triptane, die zur Behandlung von akuter Migräne und Cluster-Kopfschmerzen eingesetzt werden, wirken, indem sie auf einen anderen Rezeptor, den Serotonin-1B-Rezeptor (Htr1b), abzielen, der zuvor im Zusammenhang mit Appetit und Gewichtsverlust nicht gut untersucht worden war.
Neuronen, die eine Rolle im Hinblick auf den Appetit spielen
Für die Studie testeten die Forscher sechs verschreibungspflichtige Triptane an fettleibigen Mäusen, die sieben Wochen lang mit einer fettreichen Diät gefüttert wurden. Mäuse, die zwei dieser Medikamente erhielten, aßen ungefähr die gleiche Menge, aber Mäuse, die mit den anderen vier Präparaten gefüttert wurden, nahmen weniger zu sich. Nach 24 Tagen verloren Mäuse, denen eine tägliche Dosis des Medikaments Frovatriptan verabreicht wurde, durchschnittlich 3,6 % ihres Körpergewichts, während Mäuse, denen kein Triptan verabreicht wurde, durchschnittlich 5,1 % ihres Körpergewichts zunahmen. Die Forscher fanden heraus, dass diese Medikamente, insbesondere eines, das Körpergewicht senken und den Glukosestoffwechsel in weniger als einem Monat verbessern können.
Um genau zu bestimmen, wie sich Frovatriptan auf die Nahrungsaufnahme und das Gewicht auswirkt, manipulierten die Forscher Mäuse so, dass ihnen entweder Htr1b oder Htr2c fehlt, jener Serotoninrezeptor, auf den Fen-Phen und Lorcaserin abzielen. Bei Mäusen ohne Htr1b konnte Frovatriptan nicht länger den Appetit verringern oder Gewichtsverlust verursachen, während das Absetzen von Htr2c keine Wirkung hatte. Dies bestätigte, dass das Medikament wirkte, indem es auf den Serotonin-1B-Rezeptor abzielte. Diese Erkenntnis könnte laut den Forschern wichtig für die Arzneimittelentwicklung wichtig sein sowie für die Behandlung von Fettleibigkeit. Das Team fuhr fort, genau zu zeigen, welche Neuronen im Gehirn für die Rolle von Htr1b bei der Appetitvermittlung am wichtigsten sind, indem es sich auf eine kleine Gruppe von Zellen im Hypothalamus des Gehirns konzentrierte.