Konzept eines Forschungsnetzwerkes NOZIZEPTION

Univ.-Prof. Dr. Peter Holzer

 

Definitionen

Als Noxen werden nicht nur physische Insulte sondern auch psychosoziale Belastungen wie Stress verstanden.

Nozizeption ist essentiell für die Aufrechterhaltung der Körperhomöostase. Unter Nozizeption im weitesten Sinn wird die Detektion von Noxen und deren Beantwortung durch den Organismus verstanden. Als Noxen werden nicht nur physische Insulte sondern auch psychosoziale Belastungen wie Stress gewertet. Das Verständnis und das therapeutische Management pathologischer Nozizeption stellen deshalb eine neurowissenschaftliche Herausforderung dar, die nur multidisziplinär gelöst werden kann.

Eng verbunden mit Nozizeption ist der Begriff Schmerz, der eine unangenehme Sinnes- und Gefühlswahrnehmung darstellt, die mit akuter oder potentieller Gewebeschädigung einhergeht oder in Begriffen einer solchen Schädigung beschrieben wird. Nach dieser Definition der International Association for the Study of Pain ist Schmerz nicht nur ein unangenehmes bis unerträgliches Sinneserlebnis, sondern weist auch eine wichtige emotionale und kognitive Komponente auf, die eine erfolgreiche Schmerzbehandlung berücksichtigen muss. Diese Sichtweise kommt auch in der Bezeichnung "Pain as a Homeostatic Emotion" (Craig AD, Trends Neurosci 2003;26:303-307) zum Ausdruck.

 

Allgemeine Aufgabenstellung

Das European Brain Council hat das Thema "Revealing pain mechanisms and their control" zu einem Schwerpunkt der europäischen Neurowissenschaften erklärt.

Während akuter Schmerz ein wichtiges Alarm- und Schutzsignal darstellt, ist es eine medizinische und ethische Notwendigkeit, Schmerz in Zusammenhang mit chirurgischen Operationen, Unfällen, Nervenverletzungen, chronischen Entzündungen und malignen Erkrankungen zu behandeln. Trotz großer Forschungsanstrengungen gibt es noch immer zahlreiche schmerzhafte Krankheitssyndrome, bei denen die Schmerzursache weitgehend unbekannt ist, wie das beispielsweise bei bestimmten viszeralen Schmerzzuständen der Fall ist, oder bei denen die bestehenden Schmerztherapien völlig unzureichend sind. In Österreich leiden schätzungsweise 320.000 Personen an chronischem Schmerz, wovon nur 120.000 eine adäquate Therapie erhalten. Angesichts dieser Situation ist es nicht verwunderlich, dass 80% der Bevölkerung Angst vor dauerhaften schweren Schmerzen hat.

Das European Brain Council hat in seinem jüngst publizierten Consensus Document on European Brain Research (J Neurol Neurosurg Psychiatry 2006;77(Suppl I):i1-i49) das Thema "Revealing pain mechanisms and their control" zu einer besonderen Notwendigkeit und zu einem besonderen Schwerpunkt der europäischen Neurowissenschaften erklärt. Unter dem Thema "From chronic pain to central nervous system pain processing and mechanisms regulating peripheral sensory nerve terminals" werden unter anderem folgende Forschungsthemen zur Bearbeitung vorgeschlagen:

  1. Identifizierung von nozizeptionsrelevanten Rezeptoren und Ionenkanälen, Aufklärung der entsprechenden Signaltransduktionswege und Abklärung der therapeutischen Nutzbarkeit dieser Angriffspunkte
  2. Mechanismen der peripheren Schmerzsensibilisierung
  3. Bedeutung der neurogenen Entzündung für die Nozizeption
  4. Bedeutung von Neuropeptiden für die Nozizeption
  5. Mikroneurographische Untersuchung von Schmerzmechanismen am Menschen
  6. Mechanismen der zentralen Schmerzsensibilisierung
  7. Funktionelles Imaging der zentralen Schmerzbahnen an Tier und Mensch
  8. Zentrale Interaktion zwischen Nozizeption und Stressmechanismen
  9. Perzeptive, kognitive und affektive Aspekte der Nozizeption
  10. Deszendierende Schmerzkontrolle
  11. Autonome Aspekte der Nozizeption
  12. Neuroendokrine Aspekte der Nozizeption
  13. Schmerzdiagnostik, Validierung von Technologieentwicklungen in der Algesimetrie und funktionelles Schmerz-Imaging
  14. Ethische Aspekte der Schmerzforschung und -behandlung
  15. Pharmakologische und andere Schmerzbehandlungsformen

Diese Herausforderungen der Schmerzforschung und -behandlung können nur in einem multidisziplinären Ansatz gelöst werden, der eine Reihe neurowissenschaftlicher und klinischer Disziplinen umfassen muss. Genetische, molekularbiologische, neurowissenschaftliche und pharmakologische Arbeitsgruppen müssen eng zusammenarbeiten, um die grundlegenden Ursachen und Mechanismen der Schmerzentstehung, der Schmerzchronifizierung und des Schmerzmanagements zu verstehen. In einer translationalen Kooperation müssen sodann die erarbeiteten Konzepte von klinischen Disziplinen wie Neuroradiologie, Anästhesiologie, Intensivmedizin, Neurologie, Rheumatologie, Onkologie, Medizinische Psychologie und Psychiatrie einerseits und der pharmazeutischen Industrie andererseits therapeutisch umgesetzt werden.

 

Spezifische Aufgabenstellungen des Forschungsnetzwerks Nozizeption

An der MUG gibt es zahlreiche Arbeitsgruppen, die sich isoliert mit Themen der Nozizeption befassen. Eine Vernetzung dieser Aktivitäten ist Voraussetzung für mehr Effizienz und Qualität.

An der Medizinischen Universität Graz (MUG) gibt es zahlreiche Arbeitsgruppen, die sich mit spezifischen Fragestellungen der Schmerzentstehung und -behandlung beschäftigen. Wenn diese Gruppen besser vernetzt und ihre Forschungsarbeiten intensiver miteinander verschränkt werden können, ist ein international kompetitives Schwerpunktprogramm auf dem Gebiet der Schmerzforschung zu erwarten. Durch die Bildung eines Forschungsnetzwerks Nozizeption wird insbesondere angestrebt,

  1. die diesbezüglichen Forschungsanstrengungen an der MUG in ihrem Kontext sichtbar zu machen;
  2. einen Überblick über die bestehenden nozizeptionsrelevanten Forschungsprojekte, Expertisen und Ressourcen an der MUG zu erhalten und sie entsprechend zu kommunizieren;
  3. als Globalziel ein neurowissenschaftliches Exzellenz-Forschungszentrum auf dem Gebiet der Nozizeption zu schaffen und dadurch der MUG ein national und international unverwechselbares Profil zu verleihen;
  4. diesem Ziel in einem ersten Schritt durch die synergistische Bündelung der materiellen und personellen Ausstattung, durch den gegenseitigen Austausch und die gegenseitige Ergänzung der vorhandenen Expertisen und durch die kostengünstige Nutzung der vorhandenen und eingeworbenen Ressourcen näher zu kommen;
  5. in weiterer Folge für die themenfokussierte Zusammenarbeit von der MUG Hilfestellung bezüglich Personal (administrativ und wissenschaftlich) und Infrastruktur zu erhalten;
  6. durch die gegenseitige Vernetzung und Stärkung der Forschungsthematik die Chancen auf Drittmittelfinanzierung durch FWF (vernetzte Individualprojekte, Schwerpunktprogramme, Doktoratskollegs) und EU entscheidend zu verbessern;
  7. postgraduelle Ausbildungsprogramme, beispielsweise Doktoratskollegs, zum Thema Nozizeption durchzuführen;
  8. gemeinsame interdisziplinäre Forschungsseminare und Veranstaltungen mit auswärtigen Experten zu gestalten;
  9. die Expertise von lokalen neurowissenschaftlichen Forschungsgruppen außerhalb der MUG (Karl-Franzens-Universität Graz, Technische Universität Graz, Initiative Gehirnforschung in der Steiermark) für das Forschungsnetzwerk nutzbar zu machen;
  10. die Zusammenarbeit mit nationalen und internationalen Schmerzforschungszentren zu initiieren und/oder auszubauen;
  11. durch diese Anstrengungen zu erreichen, dass der MUG hinsichtlich Schmerzmanagement eine besondere Spitzenstellung in der Forschung, Lehre und Patientenversorgung zukommt.

Diese Ziele werden durch die Errichtung eines gemeinsamen Campus der klinischen und theoretischen Organisationseinheiten der MUG wesentlich gefördert werden.

Was die internationale Zusammenarbeit betrifft, bestehen bereits gewisse Anknüpfungspunkte mit dem London Pain Consortium. Dieses Netzwerk kann zusammen mit einigen anderen Pain Consortia eine Beispielfunktion erfüllen, an denen sich ein international kompetitives Forschungsnetzwerk zum Thema Nozizeption orientieren kann. Die Koordinaten dieser Netzwerke sind wie folgt:

 

Inhaltliche Schwerpunkte des Forschungsnetzwerks Nozizeption

In Tabelle 1 werden zahlreiche Forschungsgruppen an der MUG erfasst, die einen Beitrag zum Forschungsnetzwerk Nozizeption leisten können, wobei keineswegs Anspruch auf Vollständigkeit besteht. In einer eigenen Rubrik werden die netzwerkrelevanten Interessen und Forschungsaktivitäten – soweit bekannt – aufgelistet. Die dabei vertretenen Hauptdisziplinen umfassen Neurophysiologie/Biophysik, Pharmakologie, Anästhesiologie/Intensivmedizin, Neurologie, Onkologie, Rheumatologie, Neuroradiologie, Psychologie und Psychiatrie.

Aus dem Spektrum der vertretenen Disziplinen kann sich ein Netzwerk bilden, das in ganz besonderer Weise dem biopsychosozialen Leitbild der MUG verpflichtet ist. Neben der intensiven Befassung mit den biologischen Grundlagen der Schmerzentstehung und Schmerzbehandlung auf der Seite nozizeptiver afferenter Neurone und der zentralen Schmerzbahnen wird auch die psychologische und psychiatrische Therapie von Schmerzzuständen berücksichtigt. Da der Zusammenhang zwischen chronischem Schmerz und kognitiven wie affektiven Störungen immer klarer zutage tritt, gibt es auch auf diesem Gebiet großen Forschungsbedarf.

Inhaltlich zeichnen sich aus dem Ist-Stand folgende Forschungsthemen ab:

  1. Identifizierung nozizeptionsrelevanter Sensoren und Ionenkanäle an nozizeptiven afferenten Neuronen und an zentralen Schmerzbahnen und deren Prüfung auf therapeutische Verwertbarkeit
  2. Expression und molekulare Charakterisierung von neuralen Ionenkanälen und Rezeptoren an transfizierten Oozyten und nozizeptiven Neuronen
  3. Mechanismen der Sensibilisierung von nozizeptiven afferenten Neuronen
  4. Untersuchung von Noxen (z.B. Trauma, Entzündung, UV-Bestrahlung) und deren Einfluss auf nozizeptive afferente Neurone
  5. Degeneration und Regeneration von nozizeptionsrelevanten Neuronen unter dem Einfluss von Neurotrophinen
  6. Entwicklung und Validierung experimenteller Modelle für verschiedene Schmerzformen
  7. Periphere und zentrale Mechanismen der viszeralen Hyperalgesie
  8. Nozizeptionsrelevante Neurotransmitter und Neuropeptide (Glutamat, Substance P, Calcitonin Gene-Related Peptide, Neuropeptide Y, opioide Peptide)
  9. Mikroneurographie und experimentelle Schmerzforschung am Menschen
  10. Interaktion zwischen chronischem Schmerz, Ängstlichkeit, Depression und Kognition
  11. Neuroendokrinologie der Nozizeption
  12. Schmerzdiagnostik und funktionelles Schmerz-Imaging
  13. Optimierung des Einsatzes bestehender Analgetika (nichtsteroidale Antirheumatika, Opiate, Lokalanästhetika) und Entwicklung neuer Analgetika
  14. Schmerz und Schmerzbehandlung unter psychologischen und psychiatrischen Aspekten
  15. Durchführung klinischer Studien zur Schmerzepidemiologie, Schmerzdiagnostik und Schmerzbehandlung

Die Umsetzung dieser Forschungsthemen durch die am Forschungsnetzwerk beteiligten Kerndisziplinen wird in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1. Nozizeption als Netzwerkthema und ihre Bearbeitung durch die beteiligten Kerndisziplinen.

 

Organisatorische Aspekte

Leitung des Netzwerks: Die Leitung des Forschungsnetzwerks wird von einem Sprecher / einer Sprecherin mit entsprechender Kompetenz und Stellung wahrgenommen. Die Planung der Netzwerkaktivitäten erfolgt in Zusammenarbeit mit einem Beirat, der aus Vertretern und Vertreterinnen der partizipierenden Kernforschungsgruppen zusammengesetzt wird. Neben ad-hoc Konsultationen sind mindestens 3 Beiratssitzungen pro Jahr vorgesehen. Für die Qualitätssicherung auf internationalem Niveau wird ein External Advisory Board eingerichtet, das sich mindestens einmal pro Jahr trifft, die Aktivitäten des Netzwerks prüft und Empfehlungen abgibt. Die Aktivitäten des Netzwerks sollen in 5-Jahresabständen evaluiert werden.

Personelle Ressourcen: Für die laufenden Agenden benötigt der Sprecher / die Sprecherin des Netzwerks eine administrative Assistenzkraft (Business Administrator, Sekretärin). Die Hauptarbeit im Netzwerk wird durch Nutzung des bestehenden ärztlichen, wissenschaftlichen und technischen Personals bewerkstelligt. Zusätzliches Personal wird durch die Einstellung von Study Nurses, durch die Einrichtung von Ph.D.-Doktoratskollegs und durch die Einwerbung von Drittmitteln im Rahmen wissenschaftlicher Projekte rekrutiert. Langfristig ist im Zusammenhang mit der Entwicklung von Karrieremodellen an der MUG an die Errichtung individueller Leistungsverträge zu denken, die die erwünschte und/oder notwendige Mitarbeit an Netzwerkaktivitäten sicherstellen und anerkennen/honorieren.

Raum und Infrastruktur: Die Agenden des Netzwerks basieren auf der Nutzung der bestehenden räumlichen und infrastrukturellen Ressourcen in den partizipierenden Institutionen und im ZMF. Bei infrastrukturmäßigen Planungen und Ausgaben sollten leistungsfähige Netzwerke besonders berücksichtigt werden. Der Neue Campus der MUG sollte in seiner Planung der Raum- und Infrastruktur die Notwendigkeiten einer netzwerkartigen Strukturierung der Forschungslandschaft an der MUG berücksichtigen.

Forschungsfinanzierung: International kompetitive Forschungsaktivitäten des Netzwerks können nur durch eine entsprechende Drittmittelfinanzierung gesichert werden. Als Quellen kommen lokale (Zukunftsfonds Steiermark), nationale (FWF, FFF, OeNB, BM:BWK, Christian-Doppler-Gesellschaft, Ludwig-Boltzmann-Gesellschaft), internationale (EU, ESF) und industrielle Forschungsförderungen in Frage. Es stellt eine besondere Aufgabe von Netzwerken dar, für deren Forschungsaktivitäten ausreichende Drittmittel einzuwerben.

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          12.12.2006