Grammaticaal is het misschien niet helemaal in orde, maar de boodschap is duidelijk: te warm doet pijn. (Foto: Odyssey/Wikimedia Commons)

Te warm doet pijn, en we weten nu ook precies waarom: Belgische onderzoekers vinden drie kanalen

Wanneer we iets aanraken dat te heet is, staan er maar liefst drie complementaire kanalen in voor het doorgeven van pijnprikkels naar de hersenen. Dat hebben onderzoekers van het VIB (Vlaams Instituut Biotechnologie) en KU Leuven ontdekt. Hun onderzoek verschijnt vandaag in het vakblad Nature.  Omdat we nu die precieze kennis hebben, kunnen onderzoekers werken aan nieuwe manieren om mensen met chronische pijn te helpen. 

Het water in je bad dat te warm is, of de pot op het vuur die je wou vastnemen maar die veel te heet aanvoelt: we trekken ons meteen terug als iets te heet is, en dat is maar goed ook: de reflex is een natuurlijke bescherming om erger te voorkomen. Bij zoogdieren zoals de mens is dat systeem zo goed ontwikkeld dat er zelfs drie kanalen bestaan die elk pijnprikkels kunnen doorgeven. Een soort van drievoudig back-upsysteem dat voor extra bescherming moet zorgen tegen potentiële brandwonden. 

Een soort drievoudig back-upsysteem moet ons beschermen 

De zenuwcellen die bij acute pijn een signaal sturen naar de hersenen werden al meer dan een eeuw geleden beschreven, maar hoe de signaaloverdracht precies gebeurt op moleculair niveau, daar was nog veel onduidelijkheid over. Nu heeft een Leuvens team onder leiding van professor Thomas Voets (VIB-KU Leuven) en professor Joris Vriens (KU Leuven) ontdekt welke moleculen precies die pijnsignalen doorspelen. Hun bevindingen zijn opgenomen in het prestigieuze vakblad Nature.

Het onderzoek heeft zes jaar in beslag genomen, en spitste zich toe op ionkanalen: eiwitten die zich zich in het celmembraan bevinden en een elektrisch signaal doen ontstaan in cellen wanneer ze openen.  Ionkanalen zijn er in alle cellen van het lichaam, en spelen een belangrijke rol in het zenuwstelsel. Pijn wordt via de celmembranen naar de hersenen gestuurd via de ruggengraat.  

Een ionkanaal, met 1) de buitenkant met meestal vier eiwitmotieven - terugkerende patronen van opeenvolgende aminozuren in een eiwit -, 2) extrene gang, 3) filter, 4) (bovenaan) diameter van de filter, 5) plaats waar eventueel fosforylering - het plaatsen van een fosfaatgroep op een van de reactieve hydroxylgroepen (OH, zuurstof-waterstof) van de aminozuren van een eiwit - plaatsvindt, 6) het celmembraan, dat normaal bijna niet doorlaatbaar is voort geladen of hydrofiele - waterminnende - stoffen.

Enkel wanneer drie kanalen waren uitgeschakeld, werden de muizen ongevoelig voor hitte

"We wisten al dat er een aantal ionkanalen een rol speelden bij het voelen van pijn bij hitte, maar geen enkele daarvan kon het mechanisme voldoende verklaren", vertelt Ine Vandewauw, postdoctoraal onderzoeker in het lab van Thomas Voets. Daarop gingen de onderzoekers verder aan de slag.  Er waren immers tientallen mogelijke kanalen. Die werden door onderzoek een voor een geëlimineerd. Eerst werd getest op cellulair niveau, met geïsoleerde cellen, dan op het niveau van huid en ten slotte waren er gedragstesten met muizen. 

Zo ontdekte het onderzoeksteam dat niet één of twee maar wel drie kanalen pijnsignalen doorgeven. Wanneer maar één kanaal of twee van de drie kanalen uitgeschakeld werden, trokken de muizen zich nog altijd terug bij het voelen van hitte. "Enkel wanneer de drie kanalen uitgeschakeld werden, traden er problemen op. De muizen werden namelijk volledig ongevoelig voor hitte." 

Dit mechanisme is van evolutionair belang geweest

Dat we als zoogdieren zo'n dubbele back-up hebben, is geen toeval.  Het detecteren van hitte is ook van evolutionair belang geweest, zegt Voets. Dieren die dat niet hadden, waren veel kwestbaarder. Zo zijn er lagere organismen met maar één sensor. 

"Acute pijn is een heel belangrijk alarmsignaal voor alle zoogdieren", zegt Voets. "Dankzij drie overlappende moleculaire spelers is er een belangrijk back-up-mechanisme. Op die manier vermijden we dat we ons verbranden, zelfs wanneer één of twee sensoren het zouden laten afweten."  

Nu we de dingen beter begrijpen, kunnen we doelgericht handelen en werken aan nieuwe medicatie

Chronische pijn onder de loupe

"We weten nu precies waar de acute pijn vandaan komt. Omdat we dit nu beter begrijpen, kunnen we ook doelgericht handelen", vertelt Voets. Onderzoekers proberen nu een stof te ontwikkelen waarmee ze mensen zouden kunnen helpen.  

"Miljoenen mensen hebben last van langdurige, brandende pijn, bijvoorbeeld door zenuwschade of een ontsteking. Maar de huidige medicatie schiet vaak te kort of werkt verslavend", zegt Voets. Met de nieuwe informatie kunnen wetenschappers aan de slag om iets te proberen te vinden, een stof waarmee ze bijvoorbeeld de pijnsensoren in de drie gekende ionkanalen kunnen ontregelen. "Als we nieuwe medicatie kunnen vinden die de activiteit in deze kanalen in toom kan houden, kunnen we mensen met chronische pijn beter helpen."

Mailpunt voor vragen

Maar een doorbraak in het onderzoek betekent nog niet een doorbraak in de geneeskunde.  De nieuwe kennis vormt de basis voor nieuwe therapieën, maar dat ontwikkelingstraject kan nog jaren in beslag nemen, waarschuwen de wetenschappers. Het VIB stelt een e-mailadres ter beschikking voor iedereen die hieromtrent vragen zou hebben: patienteninfo@vib.be