Gehirnstrukturspezifische Analyse der analgetischen Potenz von Zootoxinen mittels funktioneller Magnetresonanztomograhie

Wolz-Richter, Susanne

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Gehirnstrukturspezifische Analyse der analgetischen Potenz von Zootoxinen mittels funktioneller Magnetresonanztomograhie

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Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) stellt eine neue, tierschonende Technologie dar, die es ermöglicht, die vielfältigen Wirkweisen von Zootoxinen genauer zu untersuchen und so in Zukunft Vorläufer für neuartige Medikamente für die Human- und Tiermedizin zu validieren. In der vorliegenden Studie konnten für Crotoxin, eine Komponente aus dem Gift der Südamerikanischen Klapperschlange (Crotalus durissus terrificus) sowie für die Rohgifte der Ägyptischen Kobra (Naja haje) und der Schwarzen Tigerotter (Notechis ater niger) mit Hilfe von Verhaltenstests und fMRT-Messungen antinozizeptive Effekte nachgewiesen werden. Die Zootoxine der Schwarzen Wüstenkobra (Walterinnesia aegyptia) und der Braunschlange (Pseudonaja affinis) zeigten in Verhaltenstests keine antinozizeptive Potenz. Crotoxin bewirkte in den fMRT-Messungen gehirnstrukturspezifisch überwiegend antihyperalgetische Effekte. Diese zeigten sich einerseits in sensorischen Eingangsstrukturen des Gehirns, wie dem Thalamus, was die periphere Wirkweise von Crotoxin bestätigt. Andererseits wurden auch höher gelegene Gehirnstrukturen, wie der somatosensorische und assoziative Cortex, beeinflusst. Dies bestätigte die zentralnervöse Wirkweise von Crotoxin. Das Rohgift der Ägyptischen Kobra zeigte hauptsächlich analgetische, das Rohgift der Schwarzen Tigerotter vorwiegend antihyperalgetische Wirkungen. Diese differenziellen Effekte bestätigten, dass verschiedene Schlangengifte jeweils sehr spezifisch im Organismus angreifen und auch zentralnervöse Wirkungen hervorrufen können. Möglicherweise ergeben sich in Zukunft neue Wege, um mit neu entdeckten Wirkstoffen bestimmte Gehirnstrukturen selektiv zu beeinflussen und so akute und auch entzündliche Schmerzzustände zu bekämpfen.

Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) is a new technology to study the various effects of zootoxins with more animal welfare. It is a novel possibility to investigate new components for human or animal treatment in the future. With the present study, we could show that crotoxin, a substance in the venom of the South American Rattlesnake (Crotalus durissus terrificus), and the raw venom of the Egyptian Cobra (Naja haje), and the Black Tiger Snake (Notechis ater niger), have antinociceptive potential in behavioral tests and in fMRI measurements. Raw venom of the Desert Cobra (Walterinnesia aegyptia) and the Dugite (Pseudonaja affinis) did not show antinociceptive activities in behavioral tests. In fMRI measurements, crotoxin exhibits stronger antihyperalgesic than analgesic effects during painful stimulation throughout the pain matrix in the central nervous system. Specific brain structures could be identified which contribute to this process. The effects occurred not only in brain input structures, indicating the mainly peripheral mode of action of crotoxin, but also in higher-order processing structures like association and somatosensory cortices, which are most relevant for central nervous pain perception. This clearly demonstrated the central nervous effects of crotoxin. Venom of the Egyptian cobra mainly showed analgesic, venom of Black tiger snake antihyperalgesic effects in fMRI. These results demonstrate that raw snake venoms show selective pharmacological effects in the brain and are interesting substances for further pharmacological imaging studies in animals and humans. They might have important impact in future drug discovery for specific modulation of brain structures in acute and/or inflammatory pain.