Grundlagenforschung: Wahrnehmung von Chilischärfe durch Licht regulierbar

[Prof] Trauner und seiner Arbeitsgruppe an der LMU München ist es gelungen, ein Gegenmittel gegen Chilischärfe in einen Lichtrezeptor zu verwandeln. In Zukunft soll überprüft werden, ob diese neuen Verbindungen potenziell zur Therapie von bestimmten Formen von Blindheit eingesetzt werden können.

Der TRPV1-Kanal detektiert viele verschiedene Reize

Der TRPV1-Kanal gehört zu der großen Familie der "Transient Receptor Potential Channels" (TRP-Kanäle), die entwicklungsgeschichtlich sehr alt ist. Bei Menschen spielen die TRP-Kanäle eine große Rolle bei der Wahrnehmung von Geschmack, Temperatur und Schmerz. TRPV1 im Speziellen ist in sensorischen Nervenzellen unseres Nervensystems zu finden, wo er als Schmerzrezeptor für die Wahrnehmung von schädlichen Reizen (hohe Temperaturen, niedriger pH-Wert, Spinnengifte, Spannung) verantwortlich ist. Trotz all dieser multimodalen Aktivierungsmechanismen ist bisher nicht bekannt, dass TRPV1 natürlicherweise auf Licht reagiert. Der bekannteste Vertreter, der den TRPV1-Kanal aktiviert, ist Capsaicin, der Schärfe verursachende Stoff in Chilischoten. Die Wirkung von Capsaicin auf den TRPV1-Kanal kann durch einen Stoff namens Capsazepin gehemmt werden. Die oben genannten Eigenschaften machen den TRPV1-Kanal zu einem geeigneten Ansatzpunkt bei der Entwicklung neuer Schmerzmittel.

Capsazepin wird in einen Lichtrezeptor umgewandelt

In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von [Prof] Thomas Guderman (Walther-Straub-Institut für Pharmakologie und Toxikologie) gelang es [Prof] Trauner und seinem Team TRPV1 durch Licht steuerbar zu machen. Das chemisch modifizierte Capsazepin, das nun Azo-Capsazepin 4 (AC4) genannt wird, kann je nach Wellenlänge in zwei unterschiedlichen Formen vorliegen: der gestreckten und der abgeknickten Form. Das ermöglicht den Forschern TRPV1 auf zweierlei Weise zu beeinflussen: „In der gestreckten Form des AC4 wird die spannungsinduzierte Aktivierung von TRPV1 verhindert, wohingegen die abgeknickte Form als Gegenspieler von Capsaicin die Wahrnehmung von Chilischärfe blockiert“, so Trauner. AC4 ist somit ein weiterer Baustein im Bereich der Photopharmakologie, die den Einsatz photoschaltbarer Verbindungen zur Steuerung der Aktivität von Ionenkanälen und Rezeptoren untersucht. Trauner: „Dadurch, dass AC4 als photoschaltbarer Gegenspieler den Aktivator Capsaicin in lichtabhängiger Weise hemmen kann, können Aktivator und AC4 gleichzeitig angewendet werden.“ Das lässt hoffen, dass wichtige Erkenntnisse bei der Erforschung von Aktivierungsmechanismen des TRPV1-Kanals gewonnen werden können.

Mögliche Rolle in der Netzhaut

Für die Zukunft ist geplant, weitere Anwendungen von AC4 zu entwickeln, um sinnesphysiologische Fragestellungen gezielt zu untersuchen. Für die Netzhaut im Speziellen soll überprüft werden, ob die Verwendung der neuen Verbindungen eine veränderte Form der Lichtwahrnehmung nach sich zieht und somit potenzielle Therapieansätze darstellt, so Stein, Erstautor der neuen Studie.

Originalveröffentlichung

Optical Control of TRPV1 Channels von Marco Stein, Andreas Breit, Timm Fehrentz, Thomas Gudermann, Dirk Trauner in "Angewandte Chemie 2013" Doi: 10.1002/anie.201302530

Quelle

Ludwig-Maximilians-Universität München