Schmerz ist eine komplexe Sinneswahrnehmung, die durch verschiedene Faktoren ausgelöst werden kann. Um Schmerzen effektiv zu behandeln, gibt es eine Vielzahl von Medikamenten, die an unterschiedlichen Stellen im Körper wirken. Diese Schmerzmittel lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen: peripher und zentral wirkende.
Peripher wirkende Schmerzmittel
Peripher wirkende Schmerzmittel verhindern die Entstehung des Schmerzes direkt am Ort des Geschehens. Diese Substanzen wirken zusätzlich fiebersenkend und teilweise auch entzündungshemmend. Zu dieser Kategorie gehören überwiegend rezeptfreie, aber apothekenpflichtige Schmerzmittel wie Acetylsalicylsäure (ASS), Ibuprofen und Paracetamol, die häufig in der Selbstmedikation, insbesondere gegen Kopfschmerzen, eingesetzt werden.
Wie wirken diese Schmerzmittel?
Diese Medikamente blockieren die Wirkungsweise des COX-Enzyms (Cyclooxygenase), das für die Produktion von Prostaglandinen benötigt wird. Prostaglandine sind Botenstoffe, die Schmerzrezeptoren (Nozizeptoren) sensibilisieren und die Weiterleitung von Schmerzimpulsen an das Gehirn ermöglichen. Durch die Hemmung der Prostaglandin-Produktion werden die Schmerzrezeptoren weniger erregt und senden keine Signale mehr ans Gehirn, wodurch der Schmerz nachlässt.
Beispiele für peripher wirkende Schmerzmittel:
- Acetylsalicylsäure (ASS)
- Ibuprofen
- Diclofenac
- Naproxen
- Paracetamol
Zentral wirkende Schmerzmittel
Zentral wirksame Schmerzmittel unterdrücken die Weiterleitung von Schmerzimpulsen im Rückenmark und Gehirn, also im zentralen Nervensystem (ZNS). Hierzu zählen stark wirksame Opiate und opiatähnliche bzw. opioide Schmerzmittel, die rezeptpflichtig sind und/oder dem Betäubungsmittelgesetz unterliegen.
Wie wirken diese Schmerzmittel?
Opioide und Opiate wirken, indem sie an spezifische Opioidrezeptoren im Gehirn und Rückenmark binden. Diese Rezeptoren gehören zu den µ-, δ- und κ-Rezeptoren und fungieren als Andockstellen für körpereigene Opioidpeptide wie Endorphine. Durch die Bindung an diese Rezeptoren blockieren Opioide die Weiterleitung von Schmerzsignalen und lösen gleichzeitig ein Wohlgefühl aus.
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Morphin beispielsweise setzt direkt am zentralen Nervensystem (ZNS) im Gehirn an und wirkt dort als reversibler Agonist an den µ-Opiatrezeptoren. Schmerzreize werden normalerweise durch Erregungsleitung über die Nervenzellen weitergegeben, wobei Neurotransmitter wie Acetylcholin (ACh) eine wichtige Rolle am synaptischen Spalt spielen. Opioidrezeptoren an der präsynaptischen Membran können diese Signale hemmen, indem sie die Freisetzung von Neurotransmittern verhindern. Morphin übernimmt die Aufgabe des Transmitters und verhindert so, dass Schmerzsignale weitergeleitet werden.
Beispiele für zentral wirkende Schmerzmittel:
- Morphin
- Fentanyl
- Tramadol
- Tilidin
- Codein
Das Suchtpotenzial von Schmerzmitteln
Insbesondere starke Schmerzmittel (Opioide und Opiate) besitzen ein erhebliches Abhängigkeitsrisiko. Am gefährlichsten sind starke Schmerzmittel, die nur mit speziellem Betäubungsmittelrezept abgegeben werden dürfen. Abhängigkeitsentwicklungen werden aber auch bei solchen Opioiden beobachtet, die mittels normaler Rezepte verordnet werden können (z. B. Tramadol, Tilidin). Darüber hinaus können auch frei verkäufliche Schmerzmittel zur Abhängigkeit führen und bei längerer Anwendung den Körper schädigen.
Die akute wie auch chronische Schmerzbehandlung mit Opiaten oder Opioiden unter kontrollierten therapeutischen Bedingungen führt in der Regel nicht zu einer Suchtentwicklung. Das Missbrauchs- und Abhängigkeitspotenzial der Opioide sollte deshalb unter keinen Umständen dazu führen, dass Schmerzpatienten die notwendige Schmerztherapie vorenthalten wird. Für viele von ihnen bieten Opiat-Schmerzmittel die einzige Chance auf ein lebenswertes Leben. Dennoch ist das hohe Suchtpotenzial zu beachten.
Opiate steigern die Ausschüttung von Dopamin im Belohnungssystem des Gehirns, was zu einem Gefühl von Glück und Euphorie führt. Diese Wirkung kann schnell zur Abhängigkeit führen, da das Gehirn diese positiven Effekte "lernt" und verstärkt einfordert.
Das WHO-Stufenschema zur Schmerztherapie
Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat für die Schmerztherapie ein dreistufiges Schema entwickelt, das die Schmerzintensität in drei Stufen einteilt. Je nach Stufe sind unterschiedliche Behandlungsformen vorgesehen, wobei das Prinzip gilt: „So viel wie nötig, so wenig wie möglich!“
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- Stufe 1 - Schwacher Schmerz: Behandlung mit nichtopioiden Schmerzmitteln aus der Gruppe der NSAR (z. B. Acetylsalicylsäure, Ibuprofen, Paracetamol).
- Stufe 2 - Mittelstarker Schmerz: Behandlung mit Opioiden von höherer analgetischer Potenz (z. B. Tramadol, Tilidin).
- Stufe 3 - Starker Schmerz: Behandlung mit starken Opioiden (z. B. Fentanyl, Morphin).
Sonderfall chronischer Schmerz
Akuter Schmerz hat zumeist eine sinnvolle Warnfunktion, während chronischer Schmerz das ganze Leben bestimmen kann. Ein solcher Zustand ist sowohl körperlich als auch psychisch äußerst belastend. In diesem Fall ist eine sogenannte multimodale Behandlung aus Medikamenten, Physiotherapie und psychologischer Unterstützung angebracht.
Die Rolle der Synapse bei der Schmerzweiterleitung
Um zu verstehen, wie Schmerzmittel wirken, ist es wichtig, die Funktion der Synapse zu verstehen. Die Synapse ist die Verbindungsstelle zwischen zwei Nervenzellen, an der Informationen ausgetauscht werden. Ein Neuron besteht aus einem Zellkörper (Soma) mit Zellkern und einem langen Hauptfortsatz, dem Axon. Vom Zellkörper gehen viele kurze Fortsätze aus, die Dendriten genannt werden und an denen andere Neuronen mit ihrem Axon "ankoppeln" können.
Damit ein Neuron eine Information an ein anderes Neuron weiterleiten kann, besitzt jedes Axon an seinem Ende zahlreiche Verästelungen, an denen sogenannte Endknöpfchen sitzen. Diese liegen an der Oberfläche anderer Nerven oder Muskelzellen beinahe auf und bilden so die Synapse. Der Spalt oder Zwischenraum an diesen Verbindungsstellen zwischen zwei Nervenzellen ist etwa 20-30 nm breit und wird Synapsenspalt oder synaptischer Spalt genannt.
Über den synaptischen Spalt wird das zu übertragende Signal mit Hilfe von Botenstoffen, sogenannten Transmittern oder Neurotransmittern, geleitet. Synapsen kommen als Verbindungsstelle zwischen zwei Nervenzellen, zwischen Nervenzellen und Muskelzellen oder Nervenzellen und Sinneszellen vor.
Die chemische Synapse
Bei den gut erforschten chemischen Synapsen wird als Folge der elektrischen Erregung eines Neurons an dessen Synapse eine chemische Substanz freigesetzt. Diese Transmitterausschüttung erfolgt in rasanter Geschwindigkeit. Neurotransmitter werden in der Zelle synthetisiert und in kleinen Membranbläschen (Vesikel) gespeichert.
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Ein ankommendes Aktionspotential (elektrischer Impuls) erregt die Membran im Bereich des Axon- oder Dentritenendköpfchens und aktiviert dadurch Kalziumkanäle (Ca2+ - Kanäle), die einen Einstrom von Ca2+ - Ionen aus der umgebenden Zellflüssigkeit ermöglichen. Die erhöhte Ca2+-Konzentration löst die Wanderung der Vesikel an die präsynaptische Membran und die Ausschüttung des Transmitters aus (Exocytose der Vesikel). Diese Neurotransmitter wiederum bewirken, dass es in dem über die Synapse verbundenen Neuron ebenfalls zu einer elektrischen Erregung kommt.
An einer Synapse kann die Erregung nur in eine Richtung übertragen werden. Synapsen haben damit eine Art Ventilwirkung. Im Endknopf der Synapse befinden sich Mikrotubuli, die im Zytoplasma synthetisierte Neurotransmitter in den Endknopf transportieren, sowie Vesikel, in denen die Neurotransmitter gespeichert sind.
Die Wirkung eines Neurotransmitters (erregend oder hemmend) an der postsynaptischen Zelle hängt nicht von den chemischen Eigenschaften des Transmitters ab, sondern von den Eigenschaften des Rezeptors. Es gibt aber durchaus überwiegend erregende (z. B. Glutamat und Acetylcholin) oder überwiegend hemmende (GABA, Glycin) Neurotransmitter. Rezeptoren bilden mit dem Überträgerstoff einen funktionalen Komplex. Agonisten sind Substanzen, die stimulierend auf einen Rezeptor wirken, Antagonisten sind Substanzen, die hemmend auf einen Rezeptor wirken. Rezeptoren besitzen eine bestimmte Selektivität und Affinität. Substanzen, die zu einem bestimmten Rezeptor eine hohe Affinität zeigen, werden als Liganden bezeichnet.
Ionotrope und metabotrope Rezeptoren
Rezeptoren werden in ionotrope Rezeptoren und metabotrope Rezeptoren unterschieden. Die ionotropen Rezeptoren können, nachdem ein spezifischer Transmitter gebunden hat, direkt ein elektrisches Potential aufbauen, da sie strukturell zugleich einem Ionenkanal entsprechen. Ionenkanäle sind hochspezialisierte Öffnungen, durch die bei Bedarf Ionen strömen können. Sie sind spezifisch für eine ganz bestimmte Ionenart (Natrium-, Kalzium- und Kaliumkanäle).
Bei einer elektrischen Erregung einer Nervenzelle kommt es zu einer Öffnung der unterschiedlichen Ionenkanäle in einem genau festgelegten zeitlichen Ablauf, beginnend mit Natriumkanälen, gefolgt von Kaliumkanälen. Die in der Ausgangssituation bestehenden Konzentrationsunterschiede der verschiedenen Ionenarten zwischen Zellinnerem und Extrazellularraum führen dabei zu raschen Ionenverschiebungen entsprechend den Konzentrationsgefällen. Natrium fließt nach innen, Kalium nach außen.
Metabotrope Rezeptoren können nur indirekt ein Potential aufbauen, nachdem ein spezifischer Transmitter gebunden hat. Dies funktioniert über die Zwischenschaltung einer "Second Messenger"-Kaskade, die z. B. G-Proteine, Adenylatzyklase, cAMP und cAMP-abhängige Kinasen, die dann Kanalproteine phosphorylieren, umfassen. Im ZNS wirken viele Transmitter wie Dopamin und Noradrenalin indirekt, indem sie die Konzentration eines Second Messengers erhöhen oder senken, der dann seinerseits die elektrischen oder biochemischen Wirkungen auslöst.
Das Ruhepotential und das Aktionspotential
Im Ruhezustand ist die postsynaptische Nervenzelle (hinter der postsynaptischen Membran) negativ geladen, was auch daran liegt, dass es dort mehr negative Protein-Ionen (Anionen) gibt als positive Kalium-Ionen. Es liegt also eine Spannung von -30 bis -100 mV vor, die als Ruhepotential bezeichnet wird.
Wird die Synapse erregt, werden vom Endknopf Neurotransmitter über den synaptischen Spalt zur postsynaptischen Nervenzelle geschickt. Dadurch wird deren Membran kurzzeitig durchlässig (permeabel) für die positiven Natrium-Ionen, die dann schnell aus dem synaptischen Spalt in die Nervenzelle einströmen. Das Membranpotential wird durch den Stromfluss für kurze Zeit "aufgehoben" bzw. auf 0 V gebracht oder bis 30mV hyperpolarisiert. Es entsteht ein so genanntes Aktionspotential, die Erregung wird nun in der Zielnervenzellen wieder elektrisch fortgeleitet.
Die Ladung der durch die Ionenkanäle wandernden Ionen bestimmt, ob es sich bei der Synapse um eine erregende oder hemmende Synapse handelt. Positiv geladene Ionen erhöhen das Potential im Inneren der Zelle und damit die Wahrscheinlichkeit, dass ein Aktionspotential ausgelöst wird. In diesem Fall nennt man die Synapse erregend oder exzitatorisch. Bei einer hemmenden oder inhibitorischen Synapse wird das Potential im Inneren der Zelle durch negativ geladene Ionen erniedrigt und die Bereitschaft zu feuern wird herabgesetzt. Ob ein Transmitter die postsynaptische Membran depolarisiert oder hyperpolarisiert, hängt vom Rezeptortyp ab.
Angriffspunkte von Schmerzmitteln an der Synapse
Schmerzmittel können an verschiedenen Stellen der Synapse angreifen, um die Schmerzweiterleitung zu beeinflussen:
- Beeinflussung der Neurotransmitter-Freisetzung: Einige Schmerzmittel können die Freisetzung von Neurotransmittern aus der präsynaptischen Zelle hemmen oder fördern.
- Blockierung von Rezeptoren: Andere Schmerzmittel wirken als Antagonisten und blockieren die Rezeptoren auf der postsynaptischen Zelle, sodass die Neurotransmitter nicht mehr binden können und die Erregung nicht weitergeleitet wird.
- Veränderung der Ionenkanäle: Wieder andere Schmerzmittel beeinflussen die Ionenkanäle in der postsynaptischen Membran, wodurch die Erregbarkeit der Zelle verändert wird.
- Erhöhung der Konzentration von Second Messengern: Einige Schmerzmittel wirken indirekt, indem sie die Konzentration von Second Messengern wie cAMP erhöhen oder senken, was wiederum die Aktivität der Ionenkanäle und die Erregbarkeit der Zelle beeinflusst.
Synapsengifte
Synapsengifte sind Giftstoffe, die die Erregungsübertragung zwischen Nervenzellen stören. Sie können an unterschiedlichen Orten in der Synapse wirken und verschiedene Mechanismen beeinflussen:
- Präsynaptische Membran: Das Gift der schwarzen Witwe (α-Latrotoxin) führt beispielsweise dazu, dass übermäßig viele Calciumionen einströmen, was zur Entleerung aller vorhandenen Vesikel in den synaptischen Spalt führt und eine Dauererregung verursacht. Das Bakteriengift Botulinumtoxin (Botox) verhindert die Vesikelfusion und somit die Freisetzung von Neurotransmittern.
- Synaptischer Spalt: Insektizide wie E 605 hemmen die Aktivität der Acetylcholinesterase, einem Enzym, das den Neurotransmitter Acetylcholin abbaut. Dadurch verbleibt Acetylcholin länger im synaptischen Spalt und verursacht eine Dauererregung.
- Postsynaptische Membran: Das Curare-Gift blockiert die Acetylcholin-Rezeptoren und verhindert, dass Acetylcholin binden kann. Dadurch bleiben die Ionenkanäle geschlossen und es können keine Natrium-Ionen in die Zelle strömen, was zu einer Muskelerschlaffung führt. Das Gift des Schrecklichen Pfeilgiftfroschs (Batrachotoxin) hingegen bindet an den Acetylcholin-Rezeptor und verhindert das Schließen der Natrium-Kanäle, was zu einem erhöhten Natriumeinstrom und einer Dauererregung führt.
Medikamente und das adrenerge sowie cholinerge System
Im Nervensystem unterscheidet man als Ansatzpunkt für Medikamente zwischen dem adrenergen und dem cholinergen System:
- Adrenerges System: Dieses System ist im autonomen Nervensystem (ANS), Parasympathikus und Sympathikus zu finden. Die Neurotransmitter sind Noradrenalin und Adrenalin, die an Alpha- und Beta-Rezeptoren wirken. Medikamente können als Rezeptoragonisten (ähnliche Substanzen wirken genauso wie der Transmitter) oder Rezeptorantagonisten (ähnliche Substanzen besetzen den Rezeptor und unterdrücken die Wirkung des eigentlichen Transmitters) wirken. Beispiele sind Beta-Blocker, die die Wirkung der Beta-Adrenorezeptoren hemmen und den Blutdruck senken.
- Cholinerges System: Dieses System ist im ZNS und PNS zu finden. Der Neurotransmitter ist Acetylcholin, der an ACh-Rezeptoren wirkt. Medikamente können auch hier als Rezeptoragonisten oder -antagonisten wirken. Zusätzlich können sie die Exocytose hemmen, die Enzymhemmung für das Recycling von Transmittern beeinflussen (z. B. Acetylcholinesterase-Hemmer) oder die Entfernung von Substanzen beeinflussen, die für die Produktion der Neurotransmitter notwendig sind.
Alternativen und Ergänzungen zur medikamentösen Schmerztherapie
Neben der medikamentösen Behandlung von Schmerzen gibt es auch alternative und ergänzende Therapieansätze, die helfen können, Schmerzen zu lindern und den Bedarf an Schmerzmitteln zu reduzieren:
- Physiotherapie: Physiotherapeutische Übungen können helfen, Muskelverspannungen zu lösen, die Beweglichkeit zu verbessern und die Schmerzen zu reduzieren.
- Psychologische Betreuung: Psychologische Techniken wie kognitive Verhaltenstherapie oder Entspannungsverfahren können helfen, den Umgang mit Schmerzen zu erlernen und die psychische Belastung zu reduzieren.
- Entspannungsverfahren: Entspannungsverfahren wie progressive Muskelentspannung, autogenes Training oder Meditation können helfen, Stress abzubauen und die Schmerzen zu lindern.
- Akupunktur: Akupunktur ist eine traditionelle chinesische Behandlungsmethode, bei der feine Nadeln in bestimmte Punkte des Körpers gestochen werden, um Schmerzen zu lindern.
- Manuelle Therapie: Manuelle Therapie umfasst verschiedene Techniken, bei denen Therapeuten ihre Hände verwenden, um Muskeln, Gelenke und andere Gewebe zu manipulieren und zu mobilisieren, um Schmerzen zu lindern und die Funktion zu verbessern.