Es gibt nichts Schöneres als die eigentümliche, knochenschüttelnde Reaktion eines beschädigten Zahns, der etwas Kaltem ausgesetzt ist: ein Stück Eis oder ein kaltes Getränk und plötzlich dieses scharfe, sengende Gefühl, wie eine Nadel, die einen Nerv durchbohrt.
Forscher wissen seit Jahren, dass dieses Phänomen auf eine Schädigung der äußeren Schutzschicht des Zahns zurückzuführen ist. Aber wie die Botschaft von der Außenseite Ihres Zahns zu den Nerven darin gelangt, war schwer aufzudecken. Am Freitag berichteten Biologen in der Zeitschrift Science Advances, dass sie einen unerwarteten Spieler für dieses schmerzhafte Gefühl identifiziert haben: ein Protein, das in die Oberfläche von Zellen innerhalb der Zähne eingebettet ist. Die Entdeckung bietet einen Einblick in die Verbindung zwischen der Außenwelt und dem Inneren eines Zahns und könnte eines Tages die Entwicklung von Behandlungen für Zahnschmerzen leiten.
Vor mehr als einem Jahrzehnt entdeckte Dr. Katharina Zimmerman, heute Professorin an der Friedrich-Alexander-Universität in Deutschland, dass Zellen, die ein Protein namens TRPC5 produzieren, kälteempfindlich sind. Wenn es kalt wurde, öffnete sich TRPC5 und bildete einen Kanal, in dem Ionen über die Zellmembran fließen konnten.
Ionenkanäle wie TRPC5 sind in unserem Körper verteilt, sagte Dr. Zimmerman, und sie stecken hinter einigen überraschend vertrauten Empfindungen. Wenn sich Ihre Augen beispielsweise in kalter Luft kalt und trocken anfühlen, wird ein Ionenkanal in der Hornhaut aktiviert. Sie fragte sich, welche anderen Körperteile einen Erkältungsrezeptor wie TRPC5 verwenden könnten. Und ihr kam der Gedanke, dass „das empfindlichste Gewebe im menschlichen Körper Zähne sein können“, wenn es um Kälteempfindungen geht.
In der Schutzhülle ihres Zahnschmelzes bestehen die Zähne aus einer harten Substanz namens Dentin, die mit winzigen Tunneln eingefädelt ist. Das Herzstück des Dentins ist die weiche Pulpa des Zahns, in der Nervenzellen und Zellen, sogenannte Odontoblasten, die Dentin herstellen, miteinander verflochten sind.
Die vorherrschende Theorie, wie Zähne Kälte wahrnehmen, war, dass Temperaturänderungen Druck auf die Flüssigkeit in Dentintunneln ausüben und irgendwie eine Reaktion in diesen verborgenen Nerven hervorrufen. Aber es gab wenig Details darüber, wie genau das passieren könnte und was die Kluft zwischen ihnen überbrücken könnte.
Dr. Zimmerman und ihre Kollegen untersuchten, ob Mäuse, denen der TRPC5-Kanal fehlte, immer noch Zahnschmerzen verspürten, wie dies bei normalen Mäusen der Fall war. Sie waren fasziniert festzustellen, dass sich diese Mäuse, als sie ihre Zähne beschädigt hatten, nicht so verhielten, als ob etwas nicht stimmte. Sie sahen in der Tat ungefähr so aus, als hätten sie ein entzündungshemmendes Schmerzmittel erhalten, sagte Dr. Zimmerman.
Ihr Co-Autor Dr. Jochen Lennerz, Pathologe am Massachusetts General Hospital, untersuchte menschliche Zähne auf Anzeichen des Ionenkanals und fand sie in ihren Nerven und anderen Zellen. Dies deutete darauf hin, dass der Kanal eine Rolle bei der Wahrnehmung von Kälte durch eine Person spielen könnte.
Über viele Jahre hinweg entwickelten die Forscher eine Methode, um die Nervensignale, die aus dem beschädigten Backenzahn einer Maus austreten, genau zu messen. Sie testeten ihre Ideen mit Molekülen, die die Aktivität verschiedener Kanäle blockieren könnten, einschließlich TRPC5.
Das Bild, das sie langsam zusammenstellten, ist, dass TRPC5 in den Odontoblasten aktiv ist. Das war eine kleine Überraschung, da diese Stützzellen am besten dafür bekannt sind, Dentin herzustellen und zu erhalten, ohne die Wahrnehmung zu unterstützen. Innerhalb der Odontoblasten, sagte Dr. Lennerz, öffnet sich TRPC5, wenn das Erkältungssignal durch die Dentintunnel kommt, und dies führt dazu, dass eine Nachricht an die Nerven gesendet wird.
Eine Substanz, die das Öffnen von TRPC5 verhindert, ist Eugenol, der Hauptbestandteil des Nelkenöls, einer traditionellen Behandlung gegen Zahnschmerzen. Obwohl die Food and Drug Administration in den USA die Wirksamkeit von Eugenol nicht eindeutig beurteilt, kann dies auf die Wirkung von TRPC5 zurückzuführen sein, wenn es bei einigen Menschen die Schmerzen lindert.
Vielleicht führt das Wissen, dass dieser Kanal das Herzstück von durch Kälte verursachten Schmerzen ist, zu besseren Behandlungen für Zahnschmerzen in der Zukunft – bessere Möglichkeiten, um zu verhindern, dass diese Botschaft überwältigend wird.