title: Unraveling molecular mechanisms of neuropathic pain using proteomic approaches
Creators: name: Grundtner, Sabrina
Publisher: name: :none
Year: 2025

description: Chronische Schmerzen sind ein globales Gesundheitsproblem, mit einer hohen Prävalenz und zahlreichen Begleiterscheinungen. Eine Unterform chronischer Schmerzen sind neuropathische Schmerzen, die weltweit etwa 7-10% der Bevölkerung betreffen. Derzeitige Behandlungsmöglichkeiten sind jedoch großteils ineffizient und der Bedarf an neuen Therapieoptionen hoch. Um diese zu ermöglichen, müssen molekularen Mechanismen, die neuropathischen Schmerzen zugrunde liegen, verstanden werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden neuropathische Schmerzen in einem Mausmodell, ausgelöst durch Nervenverletzung, untersucht. Dabei wurden Proteom-basierte Ansätze verwendet, um das molekulare Verständnis dieser Erkrankung zu vertiefen. Die erste Studie dieser Arbeit untersuchte den Einfluss von Geschlecht und Alter auf neuropathische Schmerzen, da deren Auswirkungen noch immer nicht vollständig verstanden werden. Dies liegt zum Teil daran, dass präklinische Studien mehrheitlich am männlichen Geschlecht, sowie in einer breiten Altersspanne, durchgeführt worden sind. Proteomanalysen von Dorsalwurzelganglien, die periphere sensorische Neuronen und verschiedene nicht-neuronale Zelltypen beherbergen, ergab geschlechts- und altersabhängige Veränderungen des Proteoms nach Nervenverletzung. Durch den Vergleich mit menschlichen Daten, konnten evolutionär konservierte Proteine entdeckt werden, die potentielle Angriffspunkte für Medikamente sein könnten, hilfreich für männliche und weibliche Schmerzpatienten verschiedener Altersgruppen. Die zweite Studie im Rahmen dieser Arbeit untersuchte Veränderungen im Mikrobiom des Darms, ein Thema, dass in der Schmerzforschung zunehmend an Bedeutung gewinnt. Mittels Metaproteomik können Mikroorganismen identifiziert und dessen Funktion, sowie Auswirkungen auf den Wirt, aufgeklärt werden. Dabei konnten Veränderungen in der bakteriellen Zusammensetzung und den Stoffwechselaktivitäten im Zusammenhang mit neuropathischen Schmerzen festgestellt werden. Darüber hinaus weisen Veränderungen des Proteoms auf die Interaktion zwischen Mikroben und dem Immunsystem des Wirts während neuropathischer Schmerzen hin. Durch diese Studien konnten umfangreiche Einblicke in die molekularen Veränderungen neuropathischer Schmerzen gewonnen werden. Es wurden potentielle neue Ansätze für Medikamente, sowie die Beteiligung des Darms an der Modulation neuropathischer Schmerzen aufgezeigt. Diese Erkenntnisse ebnen den Weg für die Entwicklung wirksamer Behandlungen neuropathischer Schmerzen.
description: Chronic pain is a major global health problem with high prevalence and numerous comorbidities. Neuropathic pain, a subtype of chronic pain, affects approximately 7-10% of the population worldwide. Yet, effective treatment options remain elusive, as the mechanisms underlying neuropathic pain are poorly understood. Using proteomic approaches, this thesis studied neuropathic pain in mice, induced by the spared nerve injury (SNI) model, to comprehensively deepen the molecular understanding of this maladaptive disease. The first study of this thesis investigated the impact of sex and age on neuropathic pain, two important variables, whose impact are still not fully understood. This is partly due to the historical bias of male-focused studies and the usage of wide age ranges in preclinical studies. Proteomic analysis of dorsal root ganglia (DRG), which harbor peripheral sensory neurons and diverse non-neuronal cell types involved in pain, revealed sex- and age-dependent proteome alterations post nerve injury. Cross-referencing this data to human DRG data, showed evolutionary conserved proteins, allowing us to explore their potential as drug targets, with the aim to benefit male and female pain patients of different age groups. The second study in this thesis investigated changes in the gut microbiome, a topic with increasing recognition in the field of pain. Using metaproteomics, which has the advantage of elucidating taxonomic and functional activity of the microbiome, as well as its impact on the host, revealed changes in the bacterial composition and metabolic activities linked to neuropathic pain. Furthermore, proteome changes indicate the interaction between microbes and the host’s immune system during neuropathic pain. In summary, this research uncovers comprehensive insights into the molecular changes associated with nerve injury, highlighting potential new drug targets and the gut’s involvement in neuropathic pain modulation. These findings pave the way for developing more effective treatments for neuropathic pain.