Nicht jeder Juckreiz ist gleich, sagt das Gehirn

Nicht jeder Juckreiz ist gleich, sagt das Gehirn

Entdeckung, dass unterschiedliche Gehirnwege Juckreiz-Kratz-Reaktionen und chronischen Juckreiz bei Mäusen zugrunde liegen, ebnet den Weg für neue therapeutische Ziele

LA JOLLA – Juckreiz ist ein Schutzsignal, das Tiere nutzen, um zu verhindern, dass Parasiten potenziell gefährliche Krankheitserreger in den Körper eindringen. Wenn eine Mücke auf dem Arm eines Menschen landet, nimmt dieser ihre Anwesenheit auf der Haut wahr und kratzt die Stelle schnell, um sie zu entfernen. Juckreiz, der durch etwas wie ein krabbelndes Insekt verursacht wird, wird als “mechanisch” bezeichnet und unterscheidet sich vom “chemischen” Juckreiz, der durch einen Reizstoff wie den Speichel der Mücke verursacht wird, wenn sie den Arm des Menschen beißen würde. Während beide Szenarien die gleiche Reaktion (Kratzen) hervorrufen, haben neue Forschungsergebnisse von Wissenschaftlern des Salk Institute gezeigt, dass bei Mäusen ein spezieller Gehirnpfad das mechanische Empfinden antreibt und sich vom neuronalen Pfad unterscheidet, der das chemische Empfinden kodiert.

Ihre Ergebnisse, veröffentlicht in Neuron am 5. April 2023 zeigen, dass eine kleine Population von Neuronen mechanische Juckreizinformationen vom Rückenmark zum Gehirn weiterleitet und die Neuropeptidsignale identifizieren, die beide Arten von Juckreiz regulieren.

“Diese Studie liefert grundlegende Einblicke, wie diese beiden Formen des Juckreizes vom Gehirn kodiert werden und eröffnet neue Wege für therapeutische Interventionen bei Patienten, die unter einer Reihe von chronischen Juckreizerkrankungen leiden, darunter atopische Dermatitis und Psoriasis”, sagt der gemeinsam korrespondierende Autor Martyn Goulding, Professor und Inhaber des Frederick W. und Joanna J. Mitchell Lehrstuhls.

Die Entdeckung baut auf vorherige Arbeit in Gouldings Labor, das die Neuronen im Rückenmark identifiziert hatte, die für mechanischen Juckreiz und nicht für chemischen Juckreiz verantwortlich sind. Mitglieder von Gouldings Labor schlossen sich mit dem mitverantwortlichen Autor zusammen Sung Han, außerordentlicher Professor und Inhaber des Pioneer Fund Developmental Chair, der zuvor gefunden dass ein kleiner Bereich des Gehirns als Alarmzentrum dient, das Bedrohungssignale von außen und innen aus dem Körper aufnimmt.

Hahns Team hatte bemerkt, dass eine bestimmte Gruppe von Neuronen entscheidend für die Kodierung von Bedrohungssignalen war. Gouldings Labor beschloss daraufhin, sich auf diese Neuronen zu konzentrieren und zu untersuchen, ob sie eine spezifische Rolle bei der Weiterleitung mechanischer Juckreizsignale an dieses Alarmzentrum spielen.

Das Team setzte genetische Ansätze in Kombination mit tragbaren, miniaturisierten Mikroskopen ein, die es den Forschern ermöglichten, juckreizinduzierte Aktivität in einzelnen Neuronen von Mäusen zu beobachten. Die Wissenschaftler entdeckten, dass sie durch die Entfernung eines inhibitorischen Pfades, der am Juckreiz beteiligt ist, einen mechanischen Juckreiz auslösen konnten. Durch die Beobachtung der nachfolgenden Aktivität und der im Hirnstamm auftretenden Veränderungen stellten sie fest, dass verschiedene Zellen entweder auf mechanischen oder chemischen Juckreiz reagierten. Dies ermöglichte es dem Team, Unterschiede zwischen einem chemischen und einem mechanischen Juckreizpfad zu klassifizieren und die für deren Regulierung wichtigen Moleküle klar zu identifizieren.

“Wir stellten fest, dass man, wenn man einen Weg sensibilisiert, einen pathologischen Juckreizzustand auslösen kann, und umgekehrt”, sagt Han. “Dies deutet darauf hin, dass diese beiden Wege zusammenarbeiten, um chronischen Juckreiz zu verursachen.”

Als Nächstes planen die Wissenschaftler zu untersuchen, wo im Gehirn diese Bahnen zusammenlaufen und dann die Hirnareale zu erforschen, die Signale empfangen, die über die Entscheidung zum Juckreiz entscheiden. Sie wollen auch besser verstehen, wie Rückenmark und Hirnstamm zwischen Schmerz und Juckreiz unterscheiden.

“Die Prävalenz von chronischem Juckreiz nimmt mit zunehmendem Alter zu. Aus diesem Grund möchten wir auch mehr darüber erfahren, was in den neuronalen Schaltkreisen geschieht, die den Juckreiz weiterleiten, wenn wir älter werden”, sagt Goulding. “Da chronischer Juckreiz ein unlösbares Problem darstellt, sollten unsere Ergebnisse die Entwicklung neuer Therapien zu seiner Behandlung erleichtern.”

Weitere Autoren sind Xiangyu Ren, Shijia Liu, Amandine Virlogeux, Sukjae J. Kang, Jeremy Brusch und David Acton vom Salk Institute, Yuanyuan Liu vom National Institutes of Health und Susan M. Dymecki von der Harvard Medical School. 

Die Arbeit wurde durch die National Institutes of Health (NS111643 und 5ROIMH116203) gefördert.

DOI: 10.1016/j.neuron.2023.03.013