Nervenzellen unserer Haut sind vielseitiger als gedacht

Die Tests ergaben überraschend, dass die Nervenzellen innerhalb eines Zelltyps nicht nur auf einzelne Umweltreize, sondern auf mehrere Trigger reagieren. Ein Zelltyp beispielsweise, der auf sanfte, angenehme Berührungen reagiert, reagierte auch auf Hitze, Kälte und Capsaicin – jene Chemikalie, die für den Schmerz von scharfem Essen wie Chilis verantwortlich ist. Auf diesen Stoff reagieren sonst vor allem Nervenzellen, die auf Schmerz „spezialisiert“ sind, so die bisherige Annahme. Die Versuche enthüllten nun jedoch, dass diese Nervenzellen ebenfalls keine Spezialisten, sondern eher Multifunktionstools sind: Sie reagieren nicht nur auf den Schmerz des Capsaicins, sondern auch auf nicht-schmerzhafte Chemikalien wie Menthol sowie Kälte.

„Es gibt eine weit verbreitete Vorstellung, dass Nervenzellen sehr spezifisch sind – dass eine Art von Nervenzelle Kälte erkennt, eine andere eine bestimmte Schwingungsfrequenz wahrnimmt und eine dritte auf Druck reagiert und so weiter. Aber wir sehen nun, dass es viel komplizierter ist“, sagt Co-Autor Saad Nagi von der Universität Linköping. Wie genau die Nervenzellen die verschiedenen Reize wahrnehmen und verarbeiten, ist dabei bisher nicht vollständig geklärt. Jener Zelltyp, der auf sanfte Berührungen reagiert, nimmt beispielweise auch Kälte wahr, obwohl in ihm laut seiner RNA keine Gene aktiv sind, die für die Produktion kältesensitiver Proteine sorgen würden. Die Forschenden schließen daraus, dass es in den Zellen noch einen anderen, bisher unbekannten Mechanismus der Kältesensorik geben muss. Ebenso könnte es noch weitere, bisher unverstandene Mechanismen für andere Hautreize geben.

Menschliche Nerven spüren Schmerz schneller als Mäuse

Der Vergleich mit Mäusen und Makaken ergab zudem, dass deren Hautsinnessystem zwar ähnlich aufgebaut ist wie beim Menschen, sich aber auch unterscheidet: Diese Tiere weisen demnach in ihrer Haut ähnlich viele verschiedene Nervenzelltypen auf wie wir, deren Genexpressionsprofil ist aber nicht immer identisch mit den 16 in menschlicher Haut identifizierten Zelltypen. Die tierischen Nervenzellen könnten daher auch teils andere Funktionen oder Funktions-Kombinationen aufweisen, so das Team.

Menschen haben zudem deutlich mehr Zellen von dem Typ, der besonders schnell Schmerz erkennt und dieses Signal an das Gehirn weiterleitet. „Dass Schmerzen beim Menschen im Vergleich zu Mäusen mit einer viel höheren Geschwindigkeit signalisiert werden, ist wahrscheinlich nur ein Spiegelbild der Körpergröße. Beim Menschen sind die Entfernungen größer als bei Mäusen, die Signale müssen schneller an das Gehirn gesendet werden. Sonst wäre man verletzt, bevor man überhaupt reagieren kann“, vermutet Co-Autor Håkan Olausson von der Universität Linköping.

In Folgestudien wollen die Neurobiologen nun nach weiteren Gemeinsamkeiten, Unterschieden sowie Funktionen der einzelnen Nervenzellen des Tastsinns suchen. Dabei wollen sie auch testen, ob sich die Verteilung der Zelltypen je nach Körperregion, Alter und Geschlecht unterscheidet.

Quelle: Huasheng Yu (University of Pennsylvania) et al.; Nature Neuroscience, doi: 10.1038/s41593-024-01794-1