Gå direkt till innehåll
Forskarna studerade mekanismen som opioider, som heroin och morfin. utnyttjar för att dämpa smärta. Foto: Magnus Johansson/Linköpings universitet
Forskarna studerade mekanismen som opioider, som heroin och morfin. utnyttjar för att dämpa smärta. Foto: Magnus Johansson/Linköpings universitet

Pressmeddelande -

Upptäckt om smärtsignalering kan bidra till bättre behandling av kronisk smärta

När signaler om smärta leds längs nervsystemet spelar proteiner som kallas kalciumkanaler en central roll. Nu har forskare vid Linköpings universitet ringat in den exakta platsen på en specifik kalciumkanal som finjusterar smärtsignalers styrka. Denna kunskap kan användas för att utveckla läkemedel mot kronisk smärta som är mer effektiva och har färre biverkningar.

I vårt nervsystem leds signaler om smärta och annan information främst i form av elektriska impulser. Men vid vissa avgörande tillfällen omvandlas signalerna till biokemiska signaler i form av specifika molekyler. För att kunna utveckla framtida läkemedel mot smärta måste forskare förstå detaljerna i vad som sker på molekylär nivå när smärtsignaler omvandlas från en form till en annan.

När den elektriska signalen når slutet av en nervcell omvandlas den till en biokemisk signal i form av kalcium. Kalciumsignalen gör så att signalämnen frigörs. Denna biokemiska signal i sin tur tas emot av nästa nervcell, som omvandlar signalen tillbaka till elektricitet. Längs denna kedja av informationsöverföring i nervsystemet är en typ av proteiner särskilt intressanta: spänningsberoende kalciumkanaler. Dessa kanaler är som små molekylära maskiner som känner av elektriska signaler och då öppnas för att låta kalcium flöda in i nervcellen.

I den aktuella studien har forskarna vid Linköpings universitet fokuserat på en specifik kalciumjonkanal, CaV2.2, som är inblandad i överföringen av smärtsignaler. Vid kronisk smärta är dessa kalciumkanaler mer aktiva. De finns längst ut i änden på känselnervceller.

Läkemedel som dämpar CaV2.2-aktiviteten tystar smärtsignalerna från känselnervceller till hjärnan. Sådana läkemedel existerar i dag, med det finns en hake: ett läkemedel som blockerar CaV2.2 helt ger så svåra biverkningar att den måste ges direkt i ryggmärgsvätskan. Andra läkemedel som minskar antalet kalciumkanaler, som gabapentin, lindrar inte kronisk smärta särskilt effektivt. Ytterligare en typ av läkemedel som drar nytta av en naturlig mekanism för att sänka CaV2.2:s förmåga att svara på smärtsignaler är opioiderna, som morfin och heroin. De tar bort smärta effektivt, men är också kraftigt beroendeframkallande.

– Kalciumkanaler är mycket attraktiva mål för läkemedel mot kronisk smärta, men dagens lösningar är otillräckliga, säger Antonios Pantazis, universitetslektor vid Institutionen för biomedicinska och kliniska vetenskaper vid Linköpings universitet, som har lett studien som publicerats i tidskriften Science Advances.

Forskarna studerade mekanismen som opioider utnyttjar för att dämpa aktiviteten hos CaV2.2 Det har varit känt länge att opioider frisätter molekyler som kallas G-proteiner, som binder till kalciumkanaler och gör dem ”motvilliga” att öppnas. Men hur går det till?

– Det är som om G-proteinsignalering gör så att kanalen behöver mer ”övertalning” – i termer av starkare elektriska signaler – för att öppnas. I vår studie beskriver vi på molekylär nivå hur det går till, säger Antonios Pantazis.

I kalciumkanalen finns fyra så kallade spänningssensorer som känner av elektriska nervimpulser. När spänningen är tillräckligt hög, flyttar spänningssensorerna sig och kanalen öppnas så att kalcium kan flöda genom. Forskarna använde molekyler som avger ljus för att detektera hur spänningssensorerna rör sig när de utsätts för olika elektriska signaler. De upptäckte att G-proteiner påverkar funktionen hos några typer av spänningssensorer, men inte andra, och gör dem mer ”motvilliga” att känna av elektriska signaler.

– Vårt fynd pekar ut en väldigt specifik del av den stora kalciumkanalen som nästa generations läkemedel kan riktas mot för att ge smärtlindring på liknande sätt som opioider. I stället för att blockera kalciumkanalen helt, vilket är ett väldigt grovyxat tillvägagångssätt, kan framtida läkemedel designas så att de finjusterar kalciumkanalens aktivitet vid smärtsignalering, säger Antonios Pantazis.

Förhoppningen är att framtida läkemedel som designas för att påverka just CaV2.2-kalciumkanalen kan ge bättre smärtlindrande effekt och ha mindre biverkningar.

Forskningen har finansierats med stöd av bland andra Knut och Alice Wallenbergs stiftelse genom Wallenberg centrum för molekylär medicin vid Linköpings universitet, Hjärnfonden, Vetenskapsrådet, National Institute of General Medical Sciences och Lions Forskningsfond.

Artikeln: Voltage-dependent G-protein regulation of CaV2.2 (N-type) channels, Michelle Nilsson, Kaiqian Wang, Teresa Mínguez-Viñas, Marina Angelini, Stina Berglund, Riccardo Olcese och Antonios Pantazis, (2024), Science Advances, publicerad 11 september 2024, Vol 10 (37), doi: https://doi.org/10.1126/sciadv.adp6665

För mer information, kontakta:

Antonios Pantazis, universitetslektor, antonios.pantazis@liu.se, 013-28 26 26

Relaterade länkar

Ämnen

Kategorier


I nyhetsbrevet "Forskning och samhälle - nyheter från Linköpings universitet" får du ta del av det senaste inom forskning och samverkan vid Linköpings universitet. Vi berättar om nya upptäckter, hur forskning kommer till nytta och hur samverkan bidrar till att kunskap sprids. Prenumerera här!

Kontakter

Anders Törneholm

Anders Törneholm

Presskontakt Forskningskommunikatör Teknik och naturvetenskap 013-28 68 39
Karin Söderlund Leifler

Karin Söderlund Leifler

Presskontakt Forskningskommunikatör Medicin och naturvetenskap 013-28 13 95
Jonas Roslund

Jonas Roslund

Presskontakt Forskningskommunikatör Samhällsv., humaniora och utbildningsv. 013 28 28 00
Anna-Karin Thorstensson

Anna-Karin Thorstensson

Presskontakt Enhetschef Universitetsledningen och allmänna mediaförfrågningar 013-281302

Relaterat innehåll

Genom att undersöka effekterna av mutationer i jonkanaler kan forskarna få viktiga ledtrådar om sjukdomsmekanismer och möjliga behandlingsstrategier vid vissa former av epilepsi. Foto: Magnus Johansson/LiU

Liten genförändring med stor effekt ger nya ledtrådar om epilepsi

Ibland kan en så liten förändring som en enstaka dna-bas i en gen orsaka allvarlig sjukdom. Hos en pojke med epilepsi stör en sådan mutation inte bara funktionen hos det påverkade proteinet, utan skulle också kunna hämma flera närbesläktade proteiners funktion. Det visar en studie som sprider ljus över molekylärbiologin bakom vissa former av epilepsi, och som publicerats i tidskriften PNAS.

Välkommen till Linköpings universitet (LiU)!

Linköpings universitet tänker fritt och gör nytt med kraften från 45 000 LiU-studenter och medarbetare.

Vi har nära samarbete med näringsliv och samhälle och våra innovativa utbildningar gör studenterna eftertraktade på arbetsmarknaden och redo för en föränderlig värld. På LiU får du bidra till något större, i en miljö där modig och gränsöverskridande forskning ständigt kommer till nytta. Nya material, AI, visualisering, hållbar samhällsomvandling och livsvetenskaperna är några områden där LiU formar framtiden.

Sedan starten 1975 har LiU vuxit till ett internationellt högt rankat universitet. Men det viktigaste är det vi lovat oss själva – att fortsätta sträva efter förnyelse och aldrig slå oss till ro.

Linköpings universitet (LiU)

581 83 Linköping