Häuserflucht der Erlanger Universitätsstraße: Betonmauern klotzen rechts der Straße, Backsteinwände links, überall weisen Schilder zu Friedrich-Alexander-Universität und Universitätsklinikum. Da ist das Institut für Physiologie und Pathophysiologie. Ein Gang im ersten Stock, gelbe Türen mit Bullaugen. Durch eines ist ein Versuchsstand erkennbar. Katharina Zimmermann untersucht unterm Mikroskop ein fingernagelgroßes Stück Haut.
Kochsalzlösung umspült die Haut; durch einen Wärmeaustauscher wird eine türkisblaue Flüssigkeit gepumpt. "Das ist nichts anderes als die frostfeste Flüssigkeit aus der Scheibenwischanlage. Wenn ich die physiologische Kochsalzlösiung in der Versuchsanordnung kühle, will ich nicht, dass die Kaltpumpe gefriert."

Die Erlanger Medizinerin gehört zu einem Team aus gut einem halben Dutzend internationaler Forscher, das den Kältesensor TRPC5 in der Haut entdeckt hat. "Wir untersuchen die Nervenendigungen in rezeptiven Feldern der Haut. Die Antworten der sensorischen Neuronen auf einen Kaltstimulus lassen Rückschlüsse auf die an der Kältedetektion beteiligten molekularen Strukturen zu." Vereinfacht gesagt: Der TRPC5-Sensor ist eine Art Thermometer in der Haut. Es signalisiert dem Hirn, dass etwas gegen Kälte getan werden muss.

Bei 37 Grad funktioniert der menschliche Körper optimal. Sinkt die Temperatur, werden sofort Gegenmaßnahmen gestartet: Blut transportiert Wärme, also wird mehr davon in die Extremitäten gepumpt. Die Backen werden rot. Muskelaktivität produziert Wärme, deshalb zittern die Muskeln bei Kälte. Wenn der Körper trotz aller Maßnahmen nicht wärmer wird, beschränkt er sich auf das Wesentliche: die Versorgung der inneren Organe. Damit weniger Wärme nach außen verloren geht, wird die Durchblutung der Extremitäten jetzt gedrosselt. Ohren, Nase und Füße sind dann eiskalt.

Kälte wird hörbar


Etwa fünf Jahre beschäftigte sich das Team rund um den Harvard-Professor David Clapham damit, warum Menschen frieren. In den verästelten Nervenfasern der untersten Schichten der Oberhaut entdeckten sie die Kältesensoren. Es sind feine Kanäle, 50 Mal dünner als ein Haar. Sie funktionieren wie ein Ventil: Bei Kälte öffnet sich der Kanal, und Calcium-Ionen können ins Innere der Nervenendigung einströmen. Das erzeugt einen elektrischen Impuls. "Informationen werden im Nervensystem durch elektrische Impulse übertragen", erklärt Zimmermann.
Am Hautpräparat in der Kulturschale des Versuchstandes hängt auch eine Nervenfaser. Über eine Goldelektrode ist sie an einen Verstärker angeschlossen, der die feinen Nervensignale um bis zu 500.000-fach verstärkt. Dadurch werden sie auf den Messgeräten sicht- und hörbar. Wenn Zimmermann das Hautgewebe kühlt, kann sie so elektrische Impulse messen und untersuchen, ob der TRPC5-Kanal bei Kälte Signale ans Hirn schickt.

Die 35-Jährige ist Elektrophysiologin - dieser Bereich der Neurophysiologie beschäftigt sich vor allem damit, wie Informationen im zentralen Nervensystem übertragen werden. "In der Haut bilden Nervenendigungen lange Axone bis hin zu den Ganglien im Rückenmark, von dort werden die elektrischen Impulse an Strukturen des zen tralen Nervenssystems, wie den Hypothalamus, übertragen." Dieser Abschnitt des Zwischen hirns gilt als Kommandozentrale des vegetativen Nervensystems, außer Sexualtrieb und Hungergefühl reguliert er unter anderem auch die Körpertemperatur. Hier wird die Empfindung "Kälte" erzeugt, hier wird gesteuert, dass wir bibbern und rote Backen bekommen.
Die TRP-Kanäle (transient receptor potential channels) helfen, den Aufbau der Nervenendigungen zu verstehen. "Schmerz ist bei vielen Krankheiten neuronal begründet - wir wollen mehr über die Zusammenhänge wissen. Aber das ist alles noch pure Grundlagenforschung", erklärt Zimmermann.

Viele TRP-Kanäle sind bereits bekannt. Im Mund gibt es welche, die sich öffnen, wenn sie beispielsweise mit Säure gereizt werden. Dann wird ein elektrisches Signal ans Gehirn geschickt, das die Geschmackswahrnehmung "sauer" erzeugt. Bei der Frage nach dem Temperaturempfinden haben Wissenschaftler 2002 einen ersten Kanal entdeckt, der auf Kälte reagiert. Etwa 1,5 Quadratmeter Haut hat ein Durchschnittsmensch, darin arbeiten nach derzeitigem Stand der Wissenschaft 250.000 Kältesensoren. Das Temperaturempfinden wird durch mehrere Faktoren gesteuert.
Die bisherigen Ergebnisse nutzt das Forscherteam, um jetzt zu untersuchen, wie Störungen im Kälteempfinden entstehen. Zimmermann erzählt von der Krankheit Ciguatera, die durch eine Fischvergiftung hervorgerufen wird. Die Patienten empfinden Kälte als starken Schmerz. "Die kältesensiblen Nervenendigungen werden von dem Gift befallen und feuern wie verrückt elektrische Signale." Das Hirn interpretiert die Information falsch - als Schmerz.


Übrigens: Frauen frieren wirklich leichter.