Streicheltest mit Mäusen
Um diese Frage zu klären, führten die Forscher Versuche mit Hautzellen, aber auch mit gentechnisch veränderten Mäusen durch. In einem Vorversuch hatten sie bereits festgestellt, dass in den freien Nervenenden der Haut von Mensch und Maus Ionenkanäle sitzen, die sich bei mechanischer Reizung öffnen. Dehnt sich das umliegende Gewebe, weil beispielsweise ein Finger die Haut direkt daneben sanft eindrückt, werden sie durchlässig und dies löst ein Nervensignal aus. Aber existieren diese Piezo-2 getauften Dehnsensoren auch in den Merkelzellen? Um das zu klären, züchteten die Forscher einen Mäusestamm, bei dem der Piezo-2-Kanal mit einem fluoreszierenden Molekül markiert war. Öffnete er sich, begann er zu leuchten. Im Experiment drückten die Forscher die Mäusehaut leicht ein und beobachteten dann, welche Zellen aufleuchteten. Das Ergebnis: Piezo-2 sitzt offenbar nicht nur in den Nervenenden der Haut, sondern auch in den Merkelzellen.
Um zu testen, welcher der beiden Zelltypen nun das entscheidende Berührungssignal abgibt, schufen die Forscher mittels Gentechnik einen weiteren Mäusestamm. Bei diesem fehlten die Piezo-2-Kanäle nur in Hautzellen – und damit auch in den Merkelzellen. Diese Mäuse setzten Woo und seine Kollegen dann verschiedenen Reiztests aus: Sie pieksten sie vorsichtig mit einer Nadel, stupsten sie mit einem Glasstab, berührten sie sanft mit einem Wattebausch und streiften ganz leicht mit feinen Fasern über ihre Haut. Die Reaktion darauf fiel bei den Piezo-2-losen Mäusen deutlich anders aus als bei normalen Labormäusen, wie die Forscher berichten: Schmerz- und stärkere Druckreize registrierten sie noch genauso gut wie die Kontrolltiere. Aber bei den sanften Berührungen spürten die Tiere augenscheinlich nichts. Auch ihre Nervenzellen feuerten nicht, wie ergänzende Versuche ergaben. “Das zeigt, dass die Merkelzellen eine wichtige Rolle beim Erspüren sanfter Berührungen spielen – und dass sie dazu Piezo-2 benötigen”, erklärt Woo.
Doppelter Sensor
Das Rätsel, wie Maus und Mensch sanfte Berührungen wahrnehmen, ist damit zumindest in weiten Teilen gelöst. Und auch der Streit um den Sensor ist beigelegt – mit einem Kompromiss: “Es scheint, dass beide Lager recht hatten: Sowohl die Nervenenden als auch die Merkelzellen reagieren auf sanften Druck”, sagen Woo und seine Kollegen. Der für unser Sozialleben so wichtige “Streichel-Sensor” ist damit gleich doppelt besetzt. Das könnte auch erklären, warum er so fein abgestimmt reagiert und sich schnell an wechselnde Bedingungen anpassen kann, meinen die Forscher.
Und noch etwas könnte die neue Erkenntnis klären helfen: Es gibt Menschen, denen schon leichteste Berührungen höllische Schmerzen bereiten. Selbst der minimale Druck eines Hemds auf der Haut oder ein Luftzug sind für sie eine Qual. “Berührung und Schmerzen sind eng verwandt. Indem wir nun die Mechanismen der Berührung aufklären, könnte uns das helfen, auch diese Schmerzen besser zu verstehen”, hofft Seniorautor Ardem Patapoutian vom Scripps Institute.
