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Prof. Dr. Martin Schmelz

Translationale Schmerzforschung

In unserer Arbeitsgruppe wird die Sensibilisierung von peripheren nozizeptiven Nervenfasern untersucht, die einen Mechanismus zur Erklärung von neuropathischem und entzündlichem chronischen Schmerz darstellt. Unsere Untersuchungen basieren auf translationalen Ansätzen, die Einzelfaserableitungen beim Patienten mit chronischen Schmerzen, beim gesunden Probanden und beim Versuchstier (Schwein) beinhalten und mit funktionellen und strukturellen Verfahren kombiniert werden, die in-vivo, ex-vivo oder in Zellkultur durchgeführt werden.

  1. Zelluläre Modelle an Neuronen vom Schwein
    Patch-clamp, Calcium-imaging und Histochemie an Spinalganglienzellen zur Untersuchung unterschiedlicher Nozizeptorklassen. Entwicklung von in-vitro Modellen, die eine räumliche Trennung von Soma und Endigung erlauben und die Interaktion der Nervenendigungen mit nicht-neuronalen Zellen ermöglicht
  2. In-vivo extrazelluläre Ableitungen von primären Afferenzen am Schwein
    Charakterisierung von unterschiedlichen funktionellen Klassen von Nozizeptoren am Schwein anhand sensorischer und insbesondere anhand von distinkten axonalen Erregbarkeitsmustern und deren Sensibilisierung durch Wachstumsfaktoren
  3. Sensibilisierung durch Entzündungsmediatoren
    Entwicklung experimenteller Modelle zur peripheren Sensibilisierung durch UV-B Bestrahlung unter Einbeziehung objektiver Messverfahren wie z.B. Axon Reflex Erythem (laser Doppler imaging) und intradermaler Mikrodialyse
  4. Humane Schmerzmodelle
    Charakterisierung von humanen Schmerzmodellen für periphere (UVB Entzündung, Nervenwachstumsfaktor) und zentrale Sensibilisierung
  5. Patienten mit chronischem Schmerz
    Mikroneurographische Charakterisierung der Erregbarkeitsänderungen von Nozizeptorklassen bei Patienten mit neuropathischem Schmerz. Korrelation der funktionellen und strukturellen Änderungen mit Mutationen von neuronalen Ionenkanälen
Spitze einer Mikroneurographienadel, die in ein peripheres Nervenfaszikel eingestochen wurde und sich in unmittelbarere Nähe zu Bündeln unmyelinisierter Nervenfasern befindet (oben links). Dieses Verfahren wird genutzt, um Einzelfaserableitungen beim Menschen zu gewinnen. Im Tierversuch werden dazu äußerst dünne Nervfaszikel präpariert und auf eine Ableitungselektrode gelegt (oben rechts). Die Entladungsmuster auf Reize mit langsamer Depolarisation unterscheiden sich massiv zwischen einzelnen C-Faser Klassen (unten).

Auswahl aktueller Publikationen

  1. Kist AM, Sagafos D, Rush AM, Neacsu C, Eberhardt E, Schmidt R, Lunden LK, Orstavik K, Kaluza L, Meents J, Zhang Z, Carr TH, Salter H, Malinowsky D, Wollberg P, Krupp J, Kleggetveit IP, Schmelz M, Jorum E, Lampert A, Namer B. SCN10A Mutation in a Patient with Erythromelalgia Enhances C-Fiber Activity Dependent Slowing. PloS one 2016;11(9):e0161789.
  2. Namer B, Orstavik K, Schmidt R, Kleggetveit IP, Weidner C, Mork C, Kvernebo MS, Kvernebo K, Salter H, Carr TH, Segerdahl M, Quiding H, Waxman SG, Handwerker HO, Torebjork HE, Jorum E, Schmelz M. Specific changes in conduction velocity recovery cycles of single nociceptors in a patient with erythromelalgia with the I848T gain-of-function mutation of Nav1.7. Pain 2015;156(9):1637-1646.
  3. Rukwied R, Weinkauf B, Main M, Obreja O, Schmelz M. Inflammation meets sensitization--an explanation for spontaneous nociceptor activity? Pain 2013;154(12):2707-2714.
  4. Klusch A, Ponce L, Gorzelanny C, Schafer I, Schneider SW, Ringkamp M, Holloschi A, Schmelz M, Hafner M, Petersen M. Coculture model of sensory neurites and keratinocytes to investigate functional interaction: chemical stimulation and atomic force microscope-transmitted mechanical stimulation combined with live-cell imaging. J Invest Dermatol 2013;133(5):1387-1390.
  5. Hirth M, Rukwied R, Gromann A, Turnquist B, Weinkauf B, Francke K, Albrecht P, Rice F, Hagglof B, Ringkamp M, Engelhardt M, Schultz C, Schmelz M, Obreja O. Nerve growth factor induces sensitization of nociceptors without evidence for increased intraepidermal nerve fiber density. Pain 2013;154(11):2500-2511.
  6. Camprubi-Robles M, Mair N, Andratsch M, Benetti C, Beroukas D, Rukwied R, Langeslag M, Proia RL, Schmelz M, Ferrer Montiel AV, Haberberger RV, Kress M. Sphingosine-1-phosphate-induced nociceptor excitation and ongoing pain behavior in mice and humans is largely mediated by S1P3 receptor. JNeurosci 2013;33(6):2582-2592.
  7. Kleggetveit IP, Namer B, Schmidt R, Helas T, Ruckel M, Orstavik K, Schmelz M, Jorum E. High spontaneous activity of C-nociceptors in painful polyneuropathy. Pain 2012;153(10):2040-2047.
  8. Schweizerhof M, Stosser S, Kurejova M, Njoo C, Gangadharan V, Agarwal N, Schmelz M, Bali KK, Michalski CW, Brugger S, Dickenson A, Simone DA, Kuner R. Hematopoietic colony-stimulating factors mediate tumor-nerve interactions and bone cancer pain. NatMed 2009;15(7):802-807.
  9. Ikoma A, Steinhoff M, Stander S, Yosipovitch G, Schmelz M. The neurobiology of itch. NatRevNeurosci 2006;7(7):535-547.
  10. Yosipovitch G, Greaves M, Schmelz M. Itch. Lancet 2003;361:690-694.

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