Anpassung an KälteDer Kopfschmerz, der aus der Kälte kommt

Migräne ist eine der häufigsten neurologischen Erkrankungen in Europa und Nordamerika, die mit massiven Beeinträchtigungen der Lebensqualität einhergeht. Nach einer Studie des Max-Planck-Instituts für Evolutionäre Anthropologie ist sie der Preis für die Kälteanpassung unserer afrikanischen Vorfahren, die vor etwa 50 000 Jahren nördliche Breiten besiedelten.

Kopfschmerzen

Von Lichtempfindlichkeit, Sehstörungen, Übelkeit und Erbrechen bis zu pulsierenden, halbseitigen und heftigen Kopfschmerzen reichen die Symptome von Migräne. Foto: geralt, pixabay.com, CC0 Creative Commens

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Symptome der Migräne

Migräne ist eine neurologische Erkrankung, deren Symptome von Lichtempfindlichkeit, Sehstörungen, Übelkeit und Erbrechen bis zu pulsierenden, halbseitigen und heftigen Kofpschmerzen reichen. In Deutschland sind etwa 10 % aller Erwachsenen davon betroffen, Frauen etwa doppelt so häufig wie Männer. Die Erkrankung ist aber nicht gleichmäßig auf der Welt verteilt. Sie kommt in Afrika und Asien sehr viel seltener vor.

Migräne - eine genetisch-bedingte Erkrankung

Eine Migräne-Attacke wird zwar durch eine Vielzahl von Umweltfaktoren ausgelöst, aber die Disposition für die Erkrankung ist wahrscheinlich genetisch bedingt. In einer Genomweiten Assoziationsstudie wurde eine Punktmutation in der Nähe eines Gens mit Migräne in Verbindung gebracht, das zwei verschiedene Funktionen hat: Zum einen ist es das entscheidende Gen im einzigen eindeutig idenifizierten Kälterezeptor und es ist an der Schmerzwahrnehmung beteiligt.

Das Gen hat die kryptische Bezeichnung TRPM8. Die Abkürzung steht für „Transient receptor potential cation channel subfamily M member 8“, d. h. das exprimierte Protein gehört zu einer Gruppe von Ionenkanälen, die für Kationen wie Kalium, Natrium oder Calcium durchlässig sind. Der von TRPM8 kodierte Ionenkanal wird sowohl in Kälterezeptoren als auch in Schmerzrezeptoren exprimiert. Er wird außerdem durch Menthol aktiviert, wodurch sich das lokale Kälteempfinden durch Minze-haltige Produkte erklärt. Eine synonyme Bezeichnung ist CMR1 für „Cold and menthol receptor 1“.

Punktmutation ist mit Migräne assoziiert

Die gefundene Punktmutation befindet sich etwa 1000 Basenpaare vor dem TRPM8-Gen und soll die Bindung von Transkriptionsfaktoren beeinflussen – ähnlich wie bei der Laktosetoleranz. Das ursprüngliche C schützt vor Migräne, während das mutierte T zu einem hohen Prozentsatz mit Migräne assoziiert ist. Der genaue Mechanismus ist nicht bekannt, aber da der TRPM8-Ionenkanal bei der Schmerzwahrnehmung eine Rolle spielt, könnten Kältereize bei der Auslösung eine Rolle spielen. Bei einigen Menschen kann der Genuss von kaltem Wasser eine Migräne hervorrufen.

Je höher der Breitengrad, desto höher der Anteil des mutierten Allels

Als unsere afrikanischen Vorfahren vor etwa 50 000 Jahren damit begannen, die nördlichen Breitengrade zu besiedeln, waren sie mit deutlich niedrigeren Temperaturen konfrontiert, an die sie sich anpassen mussten. Der Besitz eines Kälterezeptors zur Aktivierung der Thermoregulation war dabei ein Selektionsvorteil.

Die Max-Planck-Wissenschaftler analysierten aus Daten des 1000-Genome-Projekts die weltweite Verteilung des mutierten Allels und fanden große Unterschiede in den Allelfrequenzen von 5 % in Nigeria bis zu 88 % in Finnland. Nach ihren Computermodellen korreliert die deutliche Zunahme nach Norden am besten mit den abnehmenden Temperaturen und zunehmenden Breitengraden. In Nigeria beträgt die jährliche Durchschnittstemperatur 28°C und in Finnland 6°C. Der Anteil an Menschen mit dem mutierten Allel ist umso größer, je höher der Breitengrad ihres Lebensraums ist.

Das Allel entstand vermutlich als neutrale Mutation in Afrika, die zusammen mit der Migration nach Norden vor etwa 26 000 Jahren erstmals positiv selektiert wurde. Der Zeitpunkt fällt zusammen mit dem letzten glazialen Maximum. Mit der positiven Selektion des Allels erhöhte sich gleichzeitig das Migränerisiko. Der Nutzen einer besseren Kälteanpassung war aber offensichtlich höher als die damit verbundenen schmerzhaften Kosten.

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