Unser Verständnis hinter den Mechanismen des Schmerzes weiterentwickeln
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Unser Verständnis hinter den Mechanismen des Schmerzes weiterentwickeln

Jun 01, 2023

Diese Geschichte wird in der Augustausgabe 2023 des Breakthroughs-Newsletters veröffentlicht.

Heute leiden mehr als 50 Millionen Erwachsene in den USA unter chronischen Schmerzen – Schmerzen, die länger als drei Monate anhalten – und sind laut den Centers for Disease Control and Prevention (CDC) der häufigste Grund, warum Menschen einen Arzt aufsuchen. Bei einigen lässt sich die Ursache ihrer chronischen Schmerzen auf eine Verletzungsstelle oder eine chronische Erkrankung zurückführen; Für andere sind die Ursachen schwer zu fassen und praktisch unbehandelbar.

Die begrenzte Anzahl an Therapien für chronische Schmerzen ist auf große Lücken im Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen des Schmerzes selbst zurückzuführen. Daher gibt es keine wissenschaftlich validierten Behandlungsmöglichkeiten für chronische Schmerzen. Jüngste Durchbrüche von Forschern am Northwestern Center for Translational Pain Research bringen das Feld jedoch voran und legen nahe, dass die emotionalen Schaltkreise des Gehirns eine ursächliche Rolle bei chronischen Schmerzen spielen.

„Es ist ein Schritt weg von der Behandlung des verletzten Körperteils hin zur Behandlung des gesamten Organismus und der Reaktion des Organismus auf diese Verletzung und wie der Organismus tatsächlich seine Gehirnschaltkreise und seine emotionale Interpretation dieser Verletzung neu organisiert.“ All das wird zu einem entscheidenden Teil des Schmerzstadiums, in dem sie leben, und das gibt uns ein ganz neues Fenster, in dem wir beginnen können, Komponenten dieser Schaltkreise zu betrachten und zu sehen, ob wir neue Angriffspunkte für die Schmerzbehandlung finden können „, sagte Apkar Apkarian, PhD, Direktor des Zentrums für translationale Schmerzforschung und Professor für Neurowissenschaften, Anästhesiologie sowie Physikalische Medizin und Rehabilitation.

Das Zentrum für translationale Schmerzforschung wurde 2019 gegründet, um die gemeinschaftliche Spitzenforschung zu erweitern, die das Verständnis dieser Mechanismen verbessert, mit dem ultimativen Ziel, zur Entwicklung neuartiger Nicht-Opioid-Behandlungen zur Behandlung und Linderung von akuten Schmerzen und chronischen Schmerzzuständen zu führen.

Seit 1999 hat sich die Zahl der Todesfälle durch Opioid-Überdosis in den USA verfünffacht; Im Jahr 2020 verursachten Opioide fast 75 Prozent aller Todesfälle durch Drogenüberdosierung. In den letzten Jahren hat das CDC seine Bemühungen verstärkt, Gesundheitsdienstleister dazu zu ermutigen, bei der Betreuung von Patienten mit Opioidabhängigkeit eine schrittweise Verringerung der Dosierung eines Patienten einzuführen. Eine aktuelle Studie ergab jedoch, dass dieser Ansatz tatsächlich das Entzugs- und Sterberisiko eines Patienten erhöht.

Angesichts dieser Ergebnisse und des fünfjährigen Bestehens des Zentrums in diesem Jahr sagte Apkarian, dass das Engagement des Zentrums, etwas gegen die Opioid-Epidemie zu unternehmen, stärker sei als je zuvor.

„Unser Ziel für die nächsten fünf Jahre besteht darin, die Anpassungen der Gehirnschaltkreise sowohl beim Menschen als auch in Tiermodellen, die das Tapering durchführen, zu verstehen und zu sehen, ob wir innerhalb dieser Anpassungen Ziele identifizieren können, die wir dann zur Entwicklung neuartiger Behandlungen nutzen können.“ sowohl bei chronischen Schmerzen als auch bei Opiatabhängigkeit“, sagte Apkarian.

Zusammenarbeit im Kern

Um die Forschung direkt am Krankenbett zu beschleunigen, arbeitet das Zentrum mit der Abteilung für Anästhesiologie zusammen. Diese symbiotische Beziehung ist von grundlegender Bedeutung für die Integration der Grundlagenforschung in die klinische Versorgung und die Beschleunigung der Entwicklung neuartiger Therapien.

„Wir möchten die Ärzte des Anesthesia Pain Center einbeziehen und sie in unsere Studien und Zusammenarbeit einbeziehen“, sagte Apkarian.

Beispielsweise nutzte eine aktuelle Studie unter der Leitung von Apkarian und Paulo Branco, PhD, Assistenzprofessor für Anästhesiologie in der Abteilung für Schmerzmedizin, maschinelles Lernen, um akute Schmerzen nach einer leichten traumatischen Hirnverletzung (mTBI) vorherzusagen. Durch die Untersuchung der Struktureigenschaften des Gehirns in der weißen Substanz des Gehirns von mTBI-Patienten charakterisierten die Forscher spezifische neuronale Netzwerke, die frühen akuten Schmerzen zugrunde liegen. Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Pain veröffentlicht.

Die translationale Schmerzforschung durchdringt auch andere Abteilungen in Feinberg und Northwestern. Forscher unter der Leitung von Talia Lerner, PhD, Assistenzprofessorin für Neurowissenschaften, entdeckten, dass die Dopaminsignalisierung im dorsomedialen Striatum des Gehirns die Entwicklung von zwanghaftem Verhalten in Tiermodellen fördert. Ihre Ergebnisse wurden in Current Biology veröffentlicht. Es ist bekannt, dass diese Schaltkreise den Ausdruck zwanghafter Verhaltensweisen steuern, die häufig bei Zwangsstörungen (OCD), Substanzmissbrauchsstörungen und Sucht beobachtet werden.

„Neurobiologische Variabilität ist eine interessante Sache, die man sich zunutze machen kann, um zu verstehen, wie psychiatrische Erkrankungen entstehen können, wenn man am hinteren Ende von Verteilungen liegt, und die Untersuchung, welche Schaltkreise diese Variabilität in Tiermodellen steuern, wird wirklich wichtig für das Verständnis der menschlichen Variabilität sein“, sagte Lerner.

Verwandte Arbeiten unter der Leitung von Rajeshwar Awatramani, PhD, außerordentlicher Professor an der Abteilung für Neurologie von Ken und Ruth Davee, entdeckten, dass Dopamin-Neuronen unterschiedliche Projektionsmuster aufweisen, was das Verständnis des klinisch wichtigen Neurotransmittersystems erweitert. Die in Nature Neuroscience veröffentlichten Ergebnisse könnten auch das Verständnis der Rolle der Zellen bei verschiedenen neuropsychiatrischen Erkrankungen sowie bei chronischen Schmerzen und Drogenabhängigkeit verbessern.

„Dopamin wird mit einer Reihe neuropsychiatrischer Erkrankungen in Verbindung gebracht, darunter Parkinson, ADHS, Depressionen, chronische Schmerzen und Drogenabhängigkeit. Unsere Arbeit eröffnet die Möglichkeit, dass unterschiedliche Dopamin-Subtypen an diesen unterschiedlichen Erkrankungen beteiligt sein könnten“, sagte Awatramani.

Zuletzt entwickelten Forscher unter der Leitung von John Rogers, PhD, Louis Simpson und Kimberly Querrey Professor für Materialwissenschaft und -technik, Biomedizintechnik und neurologische Chirurgie, ein kleines, weiches, flexibles Implantatgerät, das Schmerzen bei Bedarf und ohne den Einsatz von Medikamenten lindert . Das erste Gerät seiner Art, das in Science beschrieben wird, könnte eine Alternative zu Opioiden und anderen stark abhängig machenden Medikamenten darstellen.

„Wir haben viele verschiedene Labore, die eine Menge sehr umfangreicher Technologie auf dem neuesten Stand der Technik einbringen, die alle darauf ausgerichtet ist, neue potenzielle Angriffspunkte zu entdecken, um die gesamte Landschaft sowohl chronischer Schmerzen als auch Opiatmissbrauch und -abhängigkeit zu verändern“, sagt Apkarian sagte.

Zusammenarbeit im Kern