„Zahnschmerzen sind für viele Menschen der Horror, und überempfindliche Zähne sind nicht weniger belastend“, weiß Prof. Dr. Katharina Zimmermann von der Anästhesiologischen Klinik des Universitätsklinikums Erlangen der FAU. „Wer gerne Eis isst und empfindliche Zähne hat, kennt das Problem: Kaum berührt das Eis den Zahn, schlägt der Blitz ein.“
Dafür verantwortlich ist ein körpereigener Mechanismus, der die menschlichen Zähne vor Überlastung schützt. „Die Natur hat in den Zähnen den stärksten Schutzreflex im Körper installiert“, erklärt die FAU-Schmerzforscherin. „Denn Zähne heilen nicht, wenn sie einmal brechen.“ Der Reflex schützt deshalb das Zahnmark und die empfindlichen Zellen des Zahngewebes, die sogenannten Odontoblasten. Diese bilden die Hartsubstanz des Zahns, also das Zahnbein und den Zahnschmelz.
Die Odontoblasten funktionieren aber auch als Kältesensoren, das hat das Forschungsteam nun erstmals nachgewiesen. Denn direkt auf den Fortsätzen der Odontoblasten liegt der Ionenkanal TRPC5, der als Kaltrezeptor fungiert. Ionenkanäle sind Poren in Zellmembranen, die wie molekulare Schließmuskeln wirken. Nach dem Erkennen eines Signals, wie beispielsweise einer Temperaturänderung, öffnen sich die Kanäle und lassen Ionen in die Zelle fließen. Dies erzeugt einen elektrischen Impuls, der zur Informationsübermittlung weitergeleitet wird.
Verantwortlicher für Kälteempfinden identifiziert
„Der Zellkörper der Odontoblasten und ihre Nervenendigungen liegen am äußeren Rand des Zahnmarks“, erklärt Professorin Zimmermann. „Sie besitzen einen Fortsatz, der in einem feinen Kanälchen im Zahnbein verläuft, wo er die Temperaturänderungen misst und sie elektrisch an das Gehirn weitergibt und so die schmerzhafte Reaktion auslöst.“
Bereits früher war die FAU-Forscherin an der Entdeckung der Kaltsensitivität des Ionenkanals TRPC5 beteiligt. „Jetzt haben wir herausgefunden, dass der gleiche Ionenkanal für das Kälteempfinden in Zähnen verantwortlich ist. Das ist ein hervorragender Ansatzpunkt für künftige Mittel gegen Zahnschmerz und kälteüberempfindliche Zähne.“
Da der Rezeptor im Zahn auf den spezialisierten Sinneszellen und weniger auf Nerven vorkommt, vermutet das Team der Anästhesiologischen Klinik, dass die üblichen Nebenwirkungen einer Leitungsanästhesie, wie Taubheit und Lähmung im Kieferbereich, ausbleiben werden.
Darüber hinaus fanden die Forscherinnen und Forscher auch gleich eine Erklärung für den Wirkmechanismus eines uralten Hausmittels gegen Zahnschmerzen: Der Hauptbestandteil von Nelkenöl ist Eugenol – und das blockiert den TRPC5-Rezeptor.
Kein Rezeptor, weniger Zahnschmerzen
Entschlüsselt haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler diesen Mechanismus der Kälteempfindlichkeit durch Experimente an Mäusezähnen. Das Forschungsteam entwickelte eine neue Methode, elektrische Impulse von Zahnnerven intakter Mäusezähne zu registrieren.
„Durch eine spezielle Technik mit Glaselektroden konnte ich normale Mäuse mit Mäusen vergleichen, denen das Molekül TRPC5 fehlte“, erklärt die Elektrophysiologin Dr. Laura Bernal (jetzt Universidad Alcalá in Spanien). „Es zeigte sich, dass TRPC5 für einen Großteil der Kaltantworten im Zahn entscheidend ist und dass TRPC5-Antagonisten die Kaltantworten blockieren.“
In Verhaltensversuchen an Mäusen stellte FAU-Forscherin Dr. Christine König schließlich fest, dass die Mäuse, denen der TRPC5-Rezeptor fehlt, auch keine Zahnschmerzen mehr nach einer Zahnentzündung entwickeln. Darauf dürfen nun auch Menschen mit kälteempfindlichen Zähnen hoffen, denn in entzündeten Zähnen mit Karies fand das Team besonders viele TRPC5- Rezeptoren.
Quelle: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Publikation: Laura Bernal et al.; Odontoblast TRPC5 channels signal cold pain in teeth; Science Advances, 26 Mar 2021; DOI: 10.1126/sciadv.abf5567
