Schmerz gehört zu den quälendsten Empfindungen des Menschen – und er kann jeden treffen. Ob als Folge eines verstauchten Knöchels oder drückender Kopfschmerz nach einem stressigen Tag, es gibt kaum jemanden, der dieses alles durchdringende Gefühl nicht kennt.

Doch wie kommt es zustande? Und warum gibt es Schmerzen, die schnell vergehen, während andere einfach nicht aufhören wollen?

Neurowissenschaftler und Schmerzforscher versuchen solche Fragen schon seit langem zu beantworten und stoßen häufig dabei an ihre Grenzen. Denn Schmerz ist eines der komplexesten vernetzten Systeme unseres Körpers. An seiner Entstehung und Verarbeitung sind nicht nur verschiedenste Nerven und Gehirnbereiche beteiligt, sondern auch unterschiedliche Botenstoffe, Proteine und sogar Gene. Erst aus ihrem Zusammenspiel entsteht unser Gefühl des „Wehtuns“.

Doch noch sind längst nicht alle „Mitspieler“ im Konzert des Schmerzes bekannt. Immer wieder entdecken Forscher neue, überraschende Zusammenhänge und Wechselwirkungen. Darunter auch die Antwort auf die Frage, warum einige von uns wehleidiger sind als andere....

Die unentbehrliche Plage

Januskopf Schmerz

Das plötzliche Brennen, wenn wir eine heiße Herdplatte berühren oder der dumpfe quälende Druck hinter unseren Schläfen nach einem Tag voller Stress und Verspannung: Schmerz hat viele Gesichter und ist doch unverwechselbar.

Es ist ein Gefühl, das Mensch und Tier von ihrem ersten Lebenstag bis zu ihrem Tod begleitet – einige nur in kurzen Momenten, andere jedoch als dauerhaftes Leiden. Bestenfalls bereitet er uns kurzfristiges Unbehagen, schlimmstenfalls setzt er uns für Tage, Wochen oder sogar Monate außer Gefecht.

Der bellende Wachhund

Und doch können wir nicht völlig auf ihn verzichten, im Gegenteil: Er ist ein wichtiger Schutzmechanismus unseres Körpers. Das Kind lernt spätestens bei der ersten Verbrennung, zukünftig heiße Herdplatten zu meiden und der schmerzende Zahn ermöglicht es uns, Karies zu beseitigen, bevor der Zahn unwiderruflich zugrunde geht. In der Antike galt Schmerz daher auch als der „bellende Wachhund der Gesundheit“.

Menschen, die beispielsweise aufgrund eines Nervenschadens ihr Schmerzempfinden verloren haben oder an einer angeborenen „Schmerzblindheit“ leiden, leben in ständiger Gefahr: Sie spüren nicht, wenn sie sich verbrennen oder sich eine Entzündung im Körper ausbreitet und können daher oft erst dann reagieren, wenn es schon zu spät ist. Viele von ihnen sterben an eigentlich geringfügigen und leicht kurierbaren Verletzungen oder Erkrankungen.

Ein Indianer kennt keinen Schmerz...

Kaum ein Reiz greift so tief in die Gefühls- und Gedankenwelt des Menschen ein wie der Schmerz. Erinnerungen an vergangene Schmerzerfahrungen, der augenblickliche Seelenzustand und verschiedenste körperliche und emotionale Faktoren beeinflussen, wie und wie stark wir den Schmerz wahrnehmen. Auch Alter, Geschlecht und Kulturkreis spielen dabei eine entscheidende Rolle.

Warum beispielsweise kann ein Fußballspieler nach einem Zusammenprall weiterspielen und womöglich noch die entscheidenden Tore schießen und erst hinterher seine gebrochene Rippe oder seinen verstauchten Knöchel bemerken? Warum schreien wir vor Schmerz auf, wenn wir uns bei einem Sturz das Knie aufschürfen, spüren aber im ersten Moment gar nicht, dass gleichzeitig das Wadenbein gebrochen ist? Warum ist der Besuch beim Zahnarzt für einige eine Qual, für andere eine lästige aber aushaltbare Unannehmlichkeit?

Ein komplexes System

Schmerz gehört zu den komplexesten Empfindungen des Menschen. Weit entfernt von einem simplen Reiz-Reaktions-Schema sind an seiner Wahrnehmung und Verarbeitung nicht nur verschiedene Nerven und Gehirnbereiche beteiligt, sondern auch unterschiedliche Botenstoffe, Proteine und sogar Gene. Unter anderem deshalb sind einige dieser Mechanismen und Rückkopplungssysteme für die Wissenschaft noch immer eine „Terra incognita“.

Bis heute gibt es selbst für Ärzte und Schmerzforscher keine Möglichkeit, die Stärke eines Schmerzes objektiv festzustellen. Kein elektronisches Gerät kann die Schmerzintensität messen, kein bildgebendes Verfahren sein Ausmaß anzeigen und oft können Betroffene und Ärzte noch nicht einmal genau lokalisieren, woher der Schmerz genau kommt. Einziges Messinstrument ist meist die Schilderung des Patienten selbst...

Signale auf der „Überholspur“

Wie kommt der Schmerz ins Gehirn?

Das Messer rutscht ab und schneidet statt der Gurke in die Haut. Was geschieht?
In der Haut sitzen neben zahlreichen Sensoren für Hitze, Kälte oder Druck auch spezielle Schmerzsinneszellen, die Nozizeptoren. Diese komplexen Nervenendigungen registrieren die Verletzung der Haut und beginnen sofort zu „feuern“: Elektrische Impulse signalisieren Gefahr.

Damit diese Warnung nicht erst im Gehirn ankommt, wenn jede Reaktion schon zu spät wäre, wird das Gefahrensignal quasi auf die „Überholspur“ geschickt: In besonders schnell leitenden Nervenfasern, den so genannten A-Delta-Fasern schießt es mit einer Geschwindigkeit von 14 Metern pro Sekunde Richtung Gehirn – schneller als alle anderen Sinnesreize.

Und nicht nur das: Die sozusagen „mit Blaulicht“ transportierten Schmerzsignale erhalten auch absoluten Vorrang vor allen anderen Reizen. Sie lösen den stechenden, durchdringenden Erstschmerz aus, der uns dazu bewegt, sofort zu reagieren: Wir zucken vor der Flamme zurück oder lassen das Messer fallen.

Mit „Blaulicht“ ins Gehirn: Der Erstschmerz

Bis wir so reagieren und den ersten Schmerz bewusst wahrnehmen, vergehen etwa 70 bis 100 Millisekunden. In dieser Zeit passieren die Signale mehrere Umschaltstationen auf ihrem Weg ins Gehirn. Die erste Schaltstation liegt in den Hinterhörnern des Rückenmarks. Sie dient als „Torwächter“ zum Gehirn und entscheidet, welche Reize wichtig und dringend genug sind, um weitergeleitet zu werden. Das Signal unserer Schnittverletzung wird hier ohne weiteren Aufenthalt „durchgewinkt“.

Hinter diesem ersten Tor kreuzen die Schmerzfasern im Rückenmark auf die jeweils andere Seite, alles weitere passiert daher spiegelverkehrt: Der Schnitt in der linken Hand wird von der rechten Gehirnhälfte verarbeitet und umgekehrt. Gleichzeitig übernehmen ab jetzt andere Nervenbahnen, die so genannten Projektionsneurone die Weiterleitung bis ins Gehirn.

Nachzügler mit anhaltendem Wert: Der Zweitschmerz

Noch während die erste Schmerzreaktion läuft, senden die Nozizeptoren an der Schnittwunde eine zweite Salve von Schmerzsignalen aus. Diese werden jetzt allerdings nicht mehr über die schnellen A-Delta-Fasern, sondern über die rund zehnmal langsameren C-Fasern geschickt. Sie erzeugen den später einsetzenden dumpfen, oft ausstrahlenden Schmerz, der meist auch dann noch anhält, wenn die eigentlich Ursache längst vorbei ist. Typisch ist dieser Schmerz auch für Zähne und innere Organe, da diese vor allem über C-Fasern verknüpft sind.

Schrille Töne im Konzert der Neuronen

Die Schmerzverarbeitung im Gehirn

Für alle Schmerzreize, ob langsam oder schnell, ist der im Zwischenhirn liegende Thalamus die erste Anlaufstation: Als zentraler „Verteiler“ filtert er Wichtiges von Unwichtigem und leitet die Schmerzreize an verschiedene Bereiche des Gehirns weiter. Lange Zeit galt er als der letzte bekannte Anlaufpunkt auf der „Spur der Schmerzen“, dahinter begann die „Terra incognita“.

Erst in jüngster Zeit haben neue bildgebende Verfahren den Blick ins arbeitende Gehirn möglich gemacht und gezeigt, wo und auf welche Weise der Schmerz verarbeitet wird. Klar geworden ist dabei vor allem Eines: Schmerz ist nicht das Produkt eines einzelnen Schmerzzentrums, sondern eine Wahrnehmung, die erst aus der Interaktion vieler unterschiedlicher Gehirnbereiche entsteht. Wie bei einem Symphoniekonzert macht dabei erst der Zusammenklang der verschiedenen „Instrumente“ die Musik...

Ortung auf der „Landkarte des Gehirns“

Vom Thalamus aus geht ein erstes Signal in den somatosensorischen Kortex, den für Sinnesreize zuständigen Teil des Großhirns. Hier wird jeder Körperteil durch einen bestimmten Gehirnbereich abgebildet. Wie in einer Landkarte liegt hier die Hand neben dem Arm, gefolgt von Schulter, Rücken oder Brust. Je empfindlicher und dichter mit Sinnenszellen besetzt ein Körperteil ist, desto größer ist der Raum, den er in dieser „Landkarte des Gehirns“ einnimmt.

Um den Schmerz genau zu orten, vergleicht das Gehirn die Aktivitätsmuster der einzelnen Bereiche und der beiden Körperseiten. Außerdem misst es, wie und wie stark es an diesem Ort schmerzt. Sind diese „Eckdaten“ erfasst, werden sie an die nächste Station weitergereicht: das Limbische System.

Gefühlscocktail und Herzrasen

In der Mitte unseres Gehirns, über dem Balken, der beide Hemisphären verbindet, liegt der Sitz unserer Gefühle, das Limbische System. Schreck, Angst, Trauer oder Wut haben hier ihren Ursprung und auch der Schmerz erhält hier seinen „emotionalen Stempel“. Bildgebende Verfahren haben gezeigt, dass dabei das Cingulum, ein sich von hinten nach vorne ziehendes schmales Band, eine entscheidende Rolle spielt.

Schon rund 220 Millisekunden nach einer Verletzung trifft die Signalwelle hier ein und setzt die Gefühlskaskade in Gang. Nun entscheidet sich, ob wir den Schmerz nur als unangenehm und lästig oder aber als angsteinflößend oder sogar unerträglich empfinden. Gleichzeitig sorgt das Cingulum auch für eine direkte körperliche Reaktion: Unser Blutdruck steigt, das Herz rast und wir beginnen zu schwitzen. Ist der Schmerz extrem, wird uns sogar übel oder wir fallen in Ohnmacht.

Aufpasser im Stirnhirn

Eng mit dem Gefühlszentrum und dem somatosensorischen Kortex verbunden ist das Stirnhirn, der präfrontale Cortex. Es fungiert als „Aufpasser“ für unsere Gefühle. Fällt es aus, übernehmen die Emotionen die Herrschaft und wir agieren sie unkontrolliert aus, umgekehrt kann es auch jede Emotionalität blockieren.

In diesem Kontrollzentrum entscheidet sich, welche subjektive Bedeutung wir dem Schmerz beimessen und welche Maßnahmen wir ergreifen. Das Stirnhirn vergleicht dazu die einlaufenden Daten aus dem Limbischen System mit früheren Erfahrungen und Gefühlen und bewertet sie entsprechend: Handelt es sich vielleicht nur um eine Lappalie und ein Eisbeutel oder eine Aspirin reicht? Oder ist es so besorgniserregend, dass wir doch lieber gleich zum Arzt gehen sollten?

Auch das bewußte „Ausblenden“ von Schmerzen durch Ablenkung, Stress oder bloße Willenskaft, wie bei einem Fakir, hat hier seinen Ursprung. Das Stirnhirn beeinflusst diese subjektive Schmerzwahrnehmung, indem es die Schmerzreize schlicht „ignoriert“, sie werden – zumindest für den Moment – als nicht relevant angesehen und daher nicht verarbeitet oder weitergeleitet.

Einsatz für die „Schmerzpolizei“

Das körpereigene Hemmsystem

Bei jedem Schmerz sind nicht nur Nerven und Gehirnzellen aktiv, es wird auch eine ganze Kaskade von chemischen Botenstoffen und anderen Wirkstubstanzen an verschiedensten Stellen des Körpers ausgeschüttet. Sogar Gene sind mit im Spiel. Dies zeigt sich am deutlichsten nach einer Verletzung oder einem anderen Schmerzreiz:

Auch wenn die Verletzung schon einige Stunden her ist und der Schnitt längst nicht mehr blutet, spüren wir sie noch: Die Wunde ist empfindlich und gerötet und strahlt einen dumpfen, pochenden Schmerz aus.

Die Ursache für diese „Nachwehen“ ist ein von den Schmerzrezeptoren freigesetzter Botenstoff, das Prostaglandin 2. Er erhöht die Empfindlichkeit der Nozizeptoren und bringt sie dazu, schon bei kleinsten, normalerweise nicht im geringsten schmerzhaften Berührungen aktiv zu werden und ihr Signal Richtung Gehirn zu senden. Zusätzlich wirkt der Botenstoff aber auch weitend auf die Blutgefäße im umliegenden Gewebe und lässt es anschwellen.

Das Zusammenspiel der verschiedensten Botenstoffe mit dem Nervensystem ist aber vor allem dann entscheidend, wenn es darum geht, den einmal ausgelösten Schmerz auch wieder abzuschalten.

Schmerz lass nach...

Wenn wir die Hand in zu heißes Wasser halten, spüren wir das sehr deutlich: Es tut weh. Doch wenn wir den ersten Schmerz ignorieren, lässt er nach einiger Zeit von alleine nach – obwohl das Wasser noch immer viel zu heiß ist. Ähnlich bei einem Tritt auf eine Glasscherbe: Im ersten Moment schmerzt es höllisch, doch nur wenige Sekunden später ist der Schmerz bis auf einen leichtes Ziehen wieder abgeklungen.

„Schuld“ an diesem Effekt ist unser körpereigenes Hemmsystem: Es sorgt dafür, dass uns starke Schmerzen nicht zu lange lähmen und damit womöglich unsere Flucht aus einer Gefahr behindern. Gleichzeitig verhindert es, dass unser Gehirn von einem Dauerfeuer an Schmerzsignalen überflutet wird.

Blockade am Synapsenspalt

Erreicht wird dies durch verschiedendste körpereigene Schmerzmittel, darunter auch Endorphine und Enkephaline, Substanzen, die in ihrer chemischen Struktur dem Morphium verwandt sind. In geringen Mengen werden sie auch bei und nach intensivem Sport frei gesetzt und sind beispielsweise für die Euphorie des „Runners High“ verantwortlich.

Sie setzen gezielt an den Schaltstellen der Nervenzellen im Rückenmark und Gehirn, den Synapsen, an. Die elektrischen Schmerzsignale können hier die Grenze zwischen zwei Nervenzellen nicht passieren und müssen daher in chemische Botenstoffe, die Neurotransmitter, „übersetzt“ werden. Je stärker der ankommende Schmerzimpuls, desto mehr Botenstoffe werden in den dünnen Spalt zwischen den Zellen freigesetzt und docken an spezifischen Bindungstellen auf der gegenüberliegenden Seite des Spalts an. Dadurch lösen sie auch in dieser nachfolgenden Zelle ein elektrisches Signal aus, das über Nervenfasern weitergeleitet wird.

Und genau an diesem Punkt setzt die körpereigene „Hemmtruppe“ an: Erreicht ein Schmerzreiz das Gehirn, löst er dort nicht nur Verarbeitungsprozesse aus, die zur bewussten Schmerzwahrnehmung und Reaktion führen, sondern aktiviert gleichzeitig auch ein unbewusstes Hemmsystem. Über absteigende Nervenverbindungen schickt das Gehirn entsprechende Signale an die schmerzleitenden Nerven und Synapsen. Diese beginnen sofort mit der Ausschüttung von körpereigenen Schmerzmitteln wie Enkephalinen oder Endorphinen, aber auch von Botenstoffen wie Serotonin und Noradrenalin, die allgemein die Signalübertragung an Synapsen blockieren können.

Diese Stoffe fluten den Synapsenspalt und besetzen spezielle Bindungsstellen in der Nervenzellmembran, darunter vor allem so genannte mu-Opioidrezeptoren. Diese wirken bei Aktivierung nicht anregend, sondern lassen die Zelle gegenüber den Schmerzsignalen abstumpfen oder sogar komplett unempfindlich werden.

Dieser praktische Mechanismus wirkt allerdings längst nicht bei allen Schmerzen und auch nicht bei allen Menschen gleich.

Jammerlappen und Abgestumpfte

Warum empfinden wir Schmerzen unterschiedlich stark?

Warum lässt ein einfacher Nadelstich den einen Menschen vor Schmerzen aufschreien, während ein anderer noch nicht einmal zusammenzuckt? Und sind Frauen wirklich schmerzempfindlicher als Männer? Lange Zeit war die Standardantwort auf all diese Fragen: Die Psyche und die Prägung durch das Umfeld sind schuld. Doch inzwischen entdecken Schmerzforscher immer mehr Belege dafür, dass solche Unterschiede auch - und vielleicht sogar vor allem - durch unsere Biologie bestimmt sind.

Blick ins Gehirn mit Salzwasser und PET

Wie genau das vor sich geht und welche Stoffe in welcher Form eine Rolle spielen, konnten Wissenschaftler der Universität von Michigan im Jahr 2001 zeigen. In einem ungewöhnlichen Experiment analysierten sie erstmals gleichzeitig die chemische und die neuronale Aktivität im Gehirn während des Schmerzes. Im Mittelpunkt stand dabei der Versuch, dem körpereigenen Schmerzhemmsystem „bei der Arbeit“ zuzusehen.

Für das Experiment wurde Freiwilligen zunächst eine radioaktiv markierte Lösung gespritzt, von der bekannt war, dass sie nur an ganz bestimmte Ansatzstellen im Nervensystem, den so genannten mu-Opioid-Rezeptoren bindet. Über eine weitere Kanüle wurde den Probanden nun 20 Minuten lang langsam aber stetig Salzwasser in den Kiefermuskel injiziert. Solange diese Injektion anhielt, löste sie einen leichten aber deutlich spürbaren Schmerz im Kiefer aus. Ein Positronenemissions-Tomograph (PET) bildete währenddessen die Gehirnaktivität und vor allem den Weg der Markerlösung ab. Nach dem Versuch wurden die Freiwilligen ausführlich zu ihrem Schmerzempfinden befragt.

Die Muster unterscheiden sich...

Die zumindest für die Probanden reichlich unbequeme Prozedur sollte sich lohnen: Die PET-Aufnahmen belegten „bunt auf schwarz“, was die Wissenschaftler zuvor zwar bereits angenommen aber noch nie in dieser Eindeutigkeit hatten nachweisen können. Die Muster der chemischen und neuronalen Aktivität des Gehirn unterschieden sich deutlich zwischen den Probanden, die subjektiv ein Nachlassen der Schmerzen erlebt hatten und denen, die die Prozedur als anhaltend schmerzhaft beschrieben.

„Wir sahen eine starke Aktivierung des mu-Opioid-Systems in den Bereichen des Mandelkerns, des Thalamus, des Hypothalamus und des Stirnhirns. Und je höher die beobachtete Aktivität, desto geringer und weniger unangenehm beschrieben die Probanden den von ihnen empfundenen Schmerz“, erklärt Versuchsleiter Jon-Kar Zubieta. „Das erklärt, warum manche Menschen mehr, andere weniger schmerzempfindlich sind. Wir haben gezeigt, dass sie sich sowohl in der Anzahl der Rezeptoren für die Anti-Schmerzsubstanzen als auch in der Produktion dieser Substanzen unterscheiden“, erklärt Jon-Kar Zubieta.

Inzwischen haben weitere Studien gezeigt, dass es solche Unterschiede nicht nur im mu-Opioidsystem gibt, sondern auch bei weiteren hemmenden Rezeptoren und Substanzen des körpereigenen Hemmsystems. Determiniert wird diese individuelle Variationsbreite zum großen Teil durch die Gene.

Heulsusen und harte Kerle...

Frauen – das schmerzempfindlichere Geschlecht?

Männer weinen nicht und Frauen sind ohnehin viel empfindlicher und wehleidiger – aber so wurden sie ja schließlich auch erzogen. Oder sind vielleicht in Wirklichkeit die Frauen die Tapferen? Immerhin sind sie es, die mehr oder weniger stoisch monatliche Krämpfe und den Schmerz des Kinderkriegens ertragen. Welche Variante stimmt und ob Erziehung, Prägung oder vielleicht doch die Biologie die entscheidende Rolle spielt, beginnen Forscher erst in letzter Zeit langsam zu ergründen.

Die Forscher der Universität von Michigan beispielsweise entdeckten in ihrem Experiment zur individuellen Schmerzreaktion Verblüffendes: Von den knapp 30 Probanden ihres Experiments waren es vor allem die Männer, deren Schmerzhemmsystem auf Hochtouren lief. Die 14 Frauen dagegen hatten nicht nur subjektiv mehr Schmerzen, ihre Endorphin-Ausschüttung war während des Schmerzreizes sogar gesunken anstatt anzusteigen wie erwartet.

Alles nur eine Sache der Hormone...?

Wie war das zu erklären? Waren die Hormone schuld? Alle Frauen waren zum Zeitpunkt des Versuchs in einer Phase ihres Menstruationszyklus, in dem das Geschlechtshormon Östrogen auf seinem monatlichen Tiefpunkt stand. Wurde dadurch vielleicht auch die Schmerzhemmung geschwächt? Zubieta testete dies, indem er den Versuch mit Frauen in einem anderen Zyklusstadium wiederholte und zusätzlich mit Frauen, die östrogenhaltige Hormonpräparate einnahmen.

Und tatsächlich: Die PET-Aufnahmen zeigten nicht nur eine deutlich stärkere Ausschüttung der körpereigenen Hemmstoffe, auch die Zahl der aufnahmefähigen mu-Opioidrezeptoren war bei diesen Frauen höher, ihr subjektives Schmerzempfinden dagegen gesunken. „Diese Ergebnisse, die auch durch größere Studien bestätigt wurden, deuten auf einen machtvollen Einfluss der weiblichen Hormone auf die Stress- und Schmerzreaktionen hin“, erklärt Zubieta.

Rote Haare sind Trumpf...

Doch Frauen sind keineswegs immer die „Zimperlicheren“, im Gegenteil. Im März 2003 entdeckten amerikanische Wissenschaftler ein Schmerz- und Hemmsystem, dass so offenbar nur im weiblichen Gehirn existiert. Die entscheidenden Bindungsstellen für diesen „Pathway“, so genannte kappa-Opioidrezeptoren, werden wahrscheinlich durch ein Gen namens Mc1r kodiert, das ursprünglich überhaupt nicht mit neurologischen Phänomenen in Zusammenhang gebracht worden war – es ist für helle Haut und Rothaarigkeit verantwortlich.

Bei Frauen allerdings bewirkt es weitaus mehr als nur Pigmentveränderungen, wie ein Versuch an der McGill Universität zeigte: Pentazocine, ein Schmerzmittel, das ausschließlich an kappa-Opoioidrezeptoren bindet, hatte bei Männern überhaupt keinen Effekt, egal, welche Variante des Gens Mc1r sie in sich trugen. Frauen dagegen reagierten völlig unterschiedlich auf das Präparat: „Während wir noch glaubten, Schmerz müsse für Frauen aller Haarfarben gleich sein, haben unsere Versuche eindeutig gezeigt, dass Frauen mit roten Haaren viel besser auf das von uns getestete Schmerzmittel ansprachen als jeder andere – einschließlich der Männer“, beschreibt Versuchsleiter Jeffrey Mogil sein Erstaunen.

Emotional, aber nicht hilflos...

Inzwischen haben Schmerzforscher noch einige andere biologische Unterschiede im Schmerzverhalten beider Geschlechter entdeckt, darunter genetisch bedingte, hormonelle, aber auch in der Gehirnaktivität begründete: Im November 2003 enthüllten PET-Aufnahmen der Universität von Kalifornien, dass im weiblichen Gehirn ein Großteil der Schmerzverarbeitung im Limbischen System stattfindet, dem Sitz der Gefühle. Bei Männern dagegen sind die analytischen Zentren der Hirnrinde aktiver. Nach Ansicht der Forscher um Bruce Maliboff erklärt dies, warum sich Frauen eher emotional mit Stress und Schmerz auseinandersetzen, während Männer eher zu rationalen Reaktionen neigen.

Gleichzeitig zeigen die Forschungen jedoch auch, dass der Einfluss von Psyche und kultureller Prägung deshalb keineswegs weniger wichtig ist. Im Gegenteil: Frauen fühlen Schmerz nicht nur anders als Männer, sie gehen auch anders mit ihm um. Tests an chronischen Schmerzpatienten haben gezeigt, dass Frauen häufig von sich aus Bewältigungsstrategien entwickelten, die die negativen emotionalen Auswirkungen ihrer Schmerzen verringerten. Männer dagegen leiden ziemlich hilflos vor sich hin...

Wenn der Schmerz chronisch wird...

Die Entdeckung des Schmerzgedächtnisses

Die fein verzahnten Komponenten unseres Schmerzsystems sind ein Wunderwerk an Komplexität und Anpassungsfähigkeit – allerdings nicht immer zu unserem Vorteil. Denn genau diese Flexibilität hat spätestens dann fatale Folgen, wenn sich das Gehirn an einen Schmerz „zu gut“ anpasst.

Normalerweise sorgt ein körpereigenes Hemmsystem dafür, dass Schmerzen schnell wieder abklingen: Die Beule am Kopf tut schon kurze Zeit später nicht mehr weh, der verstauchte Knöchel schmerzt nicht mehr beim Auftreten. Doch es gibt Schmerzen, die bleiben – und das häufig selbst dann, wenn ihr eigentlicher Auslöser längst nicht mehr existiert. Doch wie ist das zu erklären?

Das Geigenspiel bringt es an den Tag...

Lange Zeit waren Neurowissenschaftler der Meinung, dass der somatosensorische Kortex – die Gehirnbereiche, in denen die eintreffenden Schmerz- und Sinnesreize verarbeitet werden – bei Erwachsenen nicht mehr plastisch und damit nicht mehr veränderlich ist. Untersuchungen der letzten Jahre haben jedoch gezeigt, dass sich diese Gebiete nach Verletzungen oder durch Lernprozesse durchaus noch verändern können – und zwar sowohl in ihrer Größe als auch in der Lage der einzelnen Sinnesfelder.

So ist bei Berufsmusikern wie beispielsweise Violinisten das Areal, dass die Reize ihrer linken Hand verarbeitet, deutlich größer als bei Personen, die niemals gelernt haben, Geige zu spielen. Das jahrelange und früh begonnene Training hat mit der Zeit die Gehirnstrukturen offensichtlich dauerhaft modifiziert. Doch inzwischen hat sich herausgestellt, dass nicht nur Training, sondern auch Schmerz solche Spuren hinterlassen kann.

Die „Spur der Schmerzen“ im Gehirn...

Schmerzforscher der Universität Heidelberg haben im Jahr 2002 die Aktivität und Ausdehnung der somatosensorischen Felder an Patienten mit und ohne chronische Rückenschmerzen mithilfe der Positronenemissions-Tomographie (PET) untersucht. Das Ergebnis: Bei den Schmerzgeplagten war das den Rücken repräsentierende Gehirnareal ausgeweitet und in Richtung Bein verschoben - und dies umso deutlicher, je chronischer der Schmerz war. Ganz offensichtlich kann Schmerz, wenn er lange genug anhält und stark genug ist, sogar unser Gehirn umorganisieren und sich damit fest in unsere „Hardware“ einbrennen.

Dieser Mechanismus funktioniert kurioserweise auch dann, wenn der Körperteil, der ursprünglich den Schmerz verursacht hat, längst nicht mehr existiert – nach Amputationen. Er ist die Ursache für den lange Zeit rätselhaften Phantomschmerz, bei dem die Betroffenen Schmerzen an der Stelle zu fühlen glauben, an der ihr amputiertes Bein oder der Arm saßen. Neurologen gehen heute davon aus, dass frühere Schmerzreize aus diesem Körperteil, ausgelöst durch eine vorangehende Erkrankung oder Verletzung oder sogar durch die Amputation selbst, im Gehirn ebenfalls eine Verschiebung und Sensibilisierung der zuständigen Kortexareale bewirkt haben. Nach der Amputation strahlen Reize aus benachbarten Gebieten in diese Areale ein und suggerieren Schmerzen im „Phantombein“.

...und anderswo

Doch das Schmerzgedächtnis unseres Körpers sitzt nicht nur im Gehirn. Auch im Rückenmark und dem gesamten peripheren Nervensystem finden tiefgreifenden Veränderungen statt. Studien haben gezeigt, dass ein anhaltendes Bombardement mit Schmerzsignalen auch das Muster der genetischen Aktivität in den Zellen des Rückenmarks beeinflusst, ein Prozess, der bei akuten Schmerzen nicht auftritt. Die Mobilisierung und Expression dieser Gene veranlasst die Produktion von Neurotransmittern wie L-Glutamat und Substanz P, aber auch von Ionenkanälen, die die Erregbarkeit der Nervenzelle nachhaltig steigern. Das Resultat: Die Neurone feuern selbst bei nicht schmerzhaften Reizen ständig und fluten das Gehirn mit wahren Salven von Schmerzsignalen.

Volkskrankheit Schmerz

Herausforderung und globale Geißel?

Ein Drittel der Erwachsenen in Deutschland, so die Schätzungen von Experten, werden von chronischen oder häufig wiederkehrenden Schmerzen geplagt. Regelmäßige Rücken- und Kopfschmerzen gehören für zehn bis 40 Prozent der Deutschen längst zum normalen Alltag. Selbst Kinder bleiben davon nicht verschont: zwölf Prozent aller Zwölfjährigen leiden bereits an Migräne. Schmerz ist damit längst kein Problem mehr von nur Einzelnen, sondern betrifft die ganze Gesellschaft, und das nicht nur national, sondern global.

Und die Folgen gehen dabei weit über das rein Medizinische hinaus: Allein in den USA entstehen der Wirtschaft durch schmerzbedingte Arbeitsausfälle und Produktivitätseinbußen jährlich Kosten in Höhe von 61,2 Milliarden Dollar pro Jahr, schätzen Wissenschaftler der National Institutes of Health (NIH). Und in Deutschland sieht es nicht anders aus: Allein schon Rückenschmerzen schlagen jährlich mit etwa 17 Milliarden Euro Behandlungs- und Folgekosten zu Buche.

Für das NIH steht fest: „Schmerz ist heute die globale Geißel geworden, eine gravierende und kostenintensive Herausforderung für die öffentlichen Gesundheitssysteme und eine schwere Bürde für die Betroffenen und ihre Familien“. Aber warum? Was macht den chronischen Schmerz scheinbar so unbesiegbar? Hat die moderne Medizin und Pharmaforschung denn nicht genügend potente Wirkstoffe in ihrem Arsenal, um dieser allgegenwärtigen Plage Herr zu werden?

Eine der Ursachen für das Problem ist die oft schwierige Diagnose: Während bei Zahnweh oder dem gebrochenen Bein die Ursache schnell gefunden ist und die Behandlung das Leiden mehr oder weniger schnell beseitigt, entziehen sich gerade die chronischen Schmerzen meist einer einfachen Diagnose und Therapie. Weil keine eindeutige körperliche Ursache mehr auszumachen ist, galten solche Schmerzsyndrome in der Vergangenheit häufig als rein psychisch, die Patienten als „hysterisch“ oder „Hypochonder“ und allenfalls als Kandidaten für eine Psychotherapie.

Inzwischen weiß man zwar, dass diese Leiden sehr wohl auf konkreten körperlich-physiologischen Veränderungen beruhen, doch dummerweise ist es alles andere als leicht, dem Gehirn diese einmal etablierten Mechanismen wieder „abzugewöhnen“. ,,Man kann nicht das fest eingebrannte Bild des Schmerzes im Nervensystem wie mit einem Schwamm einfach von einer Tafel herunterwischen", erklärte dazu Professor Walter Zieglgänsberger vom Münchener Max-Planck-Institut für Psychiatrie anlässlich des Deutschen Schmerztages 1999. Patienten und Ärzte brauchen dazu viel Geduld - und vor allem andere Strategien als beim akuten Schmerz.

Problemfall Schmerztherapie

Deutschland als Entwicklungsland?

Nach wie vor haben viele chronische Schmerzpatienten eine jahrelange Odyssee hinter sich, bis ihre Leiden erkannt und behandelt werden. Und insbesondere Deutschland gilt hier geradezu als Entwicklungsland: Acht bis zehn Jahre dauert es nach Angaben der Deutschen Schmerzliga im Schnitt, bis ein Patient eine wirksame Therapie erhält – wenn er sie überhaupt bekommt.

Ausbildung mangelhaft...

„Die meisten Ärzte haben im Studium nie Patienten mit chronischen Schmerzen gesehen, geschweige denn praktisch gelernt, wie man mit starken Schmerzmitteln umgeht und welche Strategien zu einer komplexen modernen Schmerzbehandlung gehören“, erklärte dazu Klaus Lehmann, Präsident der Deutschen Gesellschaft zum Studium des Schmerzes (DGSS) anlässlich des deutschen Schmerzkongresses im Oktober 2001.

Nach Schätzungen der Deutschen Schmerzliga wären für eine flächendeckende Versorgung mindestens 2.000 mit geschulten Ärzten und Psychologen besetzte schmerztherapeutische Zentren notwendig – und dies allein für die Betreung der rund ein bis zwei Millionen am schwersten betroffenen Patienten. Tatsächlich existieren gerade einmal ein paar hundert Schwerpunktpraxen, Ambulanzen oder spezielle Klinikabteilungen. Der Bedarf ist damit nur zu maximal 15 Prozent gedeckt.

...und Therapie desgleichen?

Aber es hapert in der Schmerztherapie nicht nur am Wissen, auch mit dem Wollen scheint es oft nicht weit her. Als vielversprechende Strategie gegen chronische Schmerzen gelten Mittel, die die Weiterleitung und Verarbeitung des Schmerzes im Zentralnervensystem und die verschiedenen körpereigenen Mechanismen der Schmerzdämpfung beeinflussen. Dabei kann es durchaus sein, dass unterschiedliche Medikamente kombiniert werden müssen, um die volle Wirkung zu erreichen. Die vielversprechendsten Kandidaten sind hier vor allem Opioide – Substanzen, die den körpereigenen Schmerzhemmern verwandt sind und daher an den gleichen Wirkorten ansetzen.

Doch genau hier beginnt das Problem: Morphin und andere Opioide haben traditionsgemäß keinen guten Ruf. Gerade bei deutschen Ärzten herrschen noch immer falsche Vorstellungen und Vorurteile gegenüber diesen Morphiumderivaten. Sie gelten per se als süchtig machend, die Atmung lähmend und das Bewusstsein trübend. Wer sie hochdosiert einsetzt, muss unter Umständen sogar damit rechnen, in den Ruch der aktiven Sterbehilfe zu geraten.

Zwar haben neue Präparate und Behandlungskonzepte diese alten Vorbehalte längst ihrer Basis beraubt, aber ein Umdenken findet bisher nur reichlich langsam statt. Als Folge werden die Opioide trotz ihrer nachweislich guten Wirkung gerade bei starken und anhaltenden Schmerzen einfach nicht verschrieben. Dies geschieht selbst dann, wenn die Patienten dadurch unnötige Qualen erleiden müssen.

Eine Studie der WHO aus dem Jahr 1996 ergab, dass weltweit rund 40 Prozent der Krebspatienten mit starken Schmerzen nicht ausreichend mit Schmerzmitteln versorgt sind. Und dies galt und gilt keineswegs nur für die Entwicklungsländer, im Gegenteil: Gerade Deutschland rangiert mit einem durchschnittlichen pro Kopf-Verbrauch von nur zehn Kilogramm Morphin pro einer Million Einwohner relativ weit abgeschlagen im unteren Drittel der Industrieländer. Nach Berechnungen von Bonner Schmerzforschern wären mindestens 80 Kilogramm nötig, um eine adäquate Versorgung zu gewährleisten.

Von Aspirin bis Paracetamol

Wie wirken nicht-Opioidhaltige Schmerzmittel?

Schmerzmittel, Analgetika, können an den unterschiedlichsten Stellen des Schmerzsystems ansetzen. Viele von ihnen wirken direkt am Ort der Schmerzentstehung. Sie setzen die Empfindlichkeit der Nozizeporen herab. Als Folge schlagen die Sinneszellen gar nicht erst Alarm oder senden nur schwache Schmerzsignale.

Aspirin & Co

Acetylsalicylsäurehaltige Schmerzmittel wie Aspirin oder Ibuprofen gehören zu den weltweit am häufigsten verordneten und frei verkauften Medikamenten überhaupt. Sie gelten als das klassische Mittel der Wahl bei Kopfweh, Zahnschmerzen oder anderen alltäglichen Schmerzen, aber auch bei Entzündungen und Fieber. Für viele ist der Griff nach der Aspirin – oder einem anderen Präparat mit dem gleichen Wirkstoff – bei einem Kater oder bei einer sich anbahnenden Erkältung schon fast selbstverständlich. Und das kann auch durchaus sinnvoll sein, denn sie wirken nicht nur gut gegen leichte bis mittlere Schmerzen, sondern sind gleichzeitig auch fiebersenkend und entzündungshemmend.

ASS und Ibuprofen gehören zu den peripher wirkenden Schmerzmitteln und darunter zur Gruppe der so genannten nichtsteroidalen Antirheumatika (NSAIDS). Diese setzen an einem der Botenstoffe des Schmerzsystems an, dem Prostaglandin 2 und hemmen eine für seine Synthese entscheidende Substanz, die Cylclooxygenase (COX). Dadurch senken sie die Konzentration des Botenstoffs im Gewebe. Da dieser normalerweise die Schmerzrezeptoren empfindlicher macht, führt eine Blockade seiner Produktion zu einer Hemmung der Schmerzwahrnehmung und Weiterleitung. Nachteil dieses Wirkprinzips ist allerdings, dass eine Form der Cyclooxidase, COX-1, auch für den Schutz unserer Magenschleimhaut benötigt wird. Da ASS diesen Stoff jedoch unwirksam macht, gehören Magenblutungen oder –reizungen zu den häufigsten Nebenwirkungen dieser Präparate.

COX-2 Hemmer

Seit einiger Zeit existieren auch Wirkstoffe, die selektiv nur die „böse“ Cyclooxidase 2 (COX-2) hemmen und die für den Schleimhautschutz nötige COX-1 unbehelligt lassen. 1999 wurden in den USA die ersten dieser Präparate als "Celebrex" oder "Vioxx" zugelassen. Landläufig auch als „Superaspirin“ bezeichnet, haben sie den Vorteil, auch in höheren Dosen verträglich zu sein und können daher auch bei stärkeren Schmerzen eingesetzt werden.

Paracetamol

Auch Paracetamol gehört zu den beliebtesten Schmerzmitteln überhaupt. Ähnlich wie Aspirin wirkt es schmerzstillend und fiebersenkend, hat jedoch keinen Einfluss auf Entzündungen. Warum und wie genau das Mittel wirkt, ist allerdings bis heute unbekannt. Vermutlich erhöht es ebenfalls die Schmerzschwelle an den Nozizeptoren, soll aber gleichzeitig auch zentral die Schmerzleitung über die schmerzempfindlichen Neurone hemmen.

Antidepressiva

Auch Wirkstoffe, die nicht primär als Analgetika gelten, werden heute zunehmend auch in der Therapie besonders von chronischen Schmerzen eingesetzt. Dazu gehören beispielsweise Medikamente gegen Depression. Sie erhöhen die Konzentration des Botenstoffs Serotonin im Nervensystem und führen dadurch einerseits zu einer Stimmungsaufhellung, dämpfen aber andererseits auch die Schmerzweiterleitung.

Antikonvulsiva / Antiepileptika

Auch Wirkstoffe, die ursprünglich nur gegen Krampferkrankungen wie Epilepsie eingesetzt wurden, können insbesondere bei einigen Nervenschmerzen wie der Trigeminusneuralgie helfen. Sie unterdrücken das „Signalgewitter“, das im Gehirn einen Krampfanfall auslöst und hemmen auf die gleiche Weise auch die von den chronisch überreizten und überempfindlichen Nerven ausgestrahlten Reize.

Morphin, Codein & Co.

Opioidhaltige Schmerzmittel

Opioide gehören zu den ältesten Schmerzmitteln der Menschheit. Aus den Kapseln des Schlafmohns gewonnen, wurden sie schon vor Tausenden von Jahren zur Betäubung und Schmerzlinderung eingesetzt. Auch heute noch sind die verschiedensten chemischen Abkömmlinge des Opiums für viele starke oder langanhaltende Scherzen die einzige Möglichkeit, eine Linderung oder sogar Schmerzfreiheit zu erreichen. Werden sie rechtzeitig eingenommen, können sie unter Umständen auch die Ausbildung eines Schmerzgedächtnisses und damit die Chronifizierung der Schmerzen verhindern. Als eher schwache Opioide gelten beispielsweise Codein und Tramadol, mittelstarke bis starke Wirkung haben Morphin, Pentazocin oder Fentanyl.

Opioide wirken zentral und setzen meist auf mehreren Ebenen des Schmerzsystems gleichzeitig an: Ähnlich wie die körpereigenen Opioide binden sie an spezielle Rezeptoren der Synapsen und hemmen damit die Schmerzweiterleitung sowohl im Gehirn als auch im Rückenmark. Außerdem aktivieren sie das körpereigene absteigende Hemmsystem und verändern durch Beeinflussung des Limbischen Systems das emotionale Schmerzerlebnis. Wird eine hohe Dosis auf einmal genommen, lösen sie Rauschzustände aus oder machen sogar bewusstlos – ein Effekt der bei opioidhaltigen Drogen wie Heroin im Vordergrund steht.

Um diese Auswirkungen zu vermeiden, werden Opioide zur Schmerzbekämpfung meist nur einschleichend oder in so genannten „Retardformen“ verabreicht, die den Wirkstoff nur nach und nach an den Körper abgeben. Dadurch fehlt die euphorisierende Wirkung und eine psychische Abhängigkeit tritt nicht ein – eine körperliche dagegen schon. Der Organismus gewöhnt sich nach längerer Einnahme an die Anwesenheit der Opioide und zeigt Entzugssymptome bei abruptem Abbruch der Einnahme. Allerdings können diese durch ein „Ausschleichen“ – eine langsame Verringerung der Dosierung – innerhalb von ein bis zwei Wochen ohne Probleme überwunden werden.

Der WHO-Stufenplan

Die WHO hat einen Stufenplan zur Behandlung akuter und chronischer Schmerzen aufgestellt, in dem sie Empfehlungen gibt, wann welche Schmerzmittelklasse eingesetzt werden sollte. Für leichte Schmerzen gelten dabei nicht-Opioidhaltige Analgetika als die Mittel der Wahl. Wenn diese nicht ausreichend wirken, kann zusätzlich ein schwaches Opioid gegeben werden. Erst als dritte Stufe, beispielsweise bei starken Tumorschmerzen, ist eine Schmerztherapie mit stärkeren Opioiden vorgesehen.

(Nadja Podbregar / scinexx - das Wissenschaftsmagazin / 20.02.2004)