Rolle von Kappa-Opioid Rezeptoren bei sozialer Interaktion

Infrarote Strahlung erstreckt sich über den Wellenlängenbereich zwischen 750 Nanometer und 1 Millimeter des elektromagnetischen Spektrums. Sie ist für das menschliche Auge unsichtbar (sichtbares Licht liegt zwischen ca. 375 und 750 Nanometer), aber deckt den größten Anteil der thermischen Strahlung ab, die von Objekten bei Raumtemperatur abgegeben wird (Körperwärme). Im besonderen Licht im mittleren Infrarot (MIR), angesiedelt zwischen 3 und 30 Mikrometer Wellenlänge, ist von großem Interesse, da es den charakteristischen Molekül-Fingerabdruck-Bereich umfasst. Das ist jener Spektralbereich, in dem Moleküle ihre mit Abstand stärkste Licht-Absorption aufweisen, und deshalb besonders gut nachweisbar sind. Das schließt wichtige Treibhausgase wie CO2 oder N2O ein. Aber auch die Messung von Molekülen in der Flüssigphase wird heutzutage immer wichtiger, was verschiedene Beispiele wie die Messung von Kokain in Speichel oder die Analyse von Medikamenten und ihren Ausgangssubstanzen in der Pharmazeutik belegen. Im Gegensatz zur Gasphasenmessung, ist die Analyse von Flüssigkeiten im MIR ein neues Forschungsgebiet welches nach neuen Konzepten für hochintegrierte und vielseitig einsetzbare Messapparate verlangt. Innerhalb des Projektes LIQI-Sense werden solche neuen Konzepte untersucht, basierend auf speziellen, geleiteten MIR-Oberflächenwellen (plasmonische Oberflächen-Polaritonen). Diese zeigen gleichzeitig großen Überlapp mit dem umgebenden Medium (über 96%) als auch gute Wellenleitereigenschaften und sind deshalb außerordentlich gut zur Flüssigkeitsanalyse geeignet. Sie werden im Projekt zusammen mit einer neuen Klasse von MIR-emittierenden und halbleiterbasierten Laserquellen, sogenannten Quantenkaskadenasern (QCLs), verwendet. Durch die Kombination der speziellen plasmonischen Wellenleitergeometrie mit einem besonderen Design der Licht-erzeugenden QCL aktiven Zone, die identische Strahlung sowohl emittieren als auch absorbieren kann, entstehen so hoch-integrierbare Konzepte, die analysiert und mit bestehenden Konzepten verglichen werden können. Das Projekt wird in der Intersubband Optoelectronics Group von Prof. Strasser an der TU Wien durchgeführt. Professor Strassers Gruppe ist spezialisiert auf die MIR-Photonik und entwickelt neue Konzepte, die z. B. in der analytischen Chemie Anwendung finden. Als Nachweis der Umsetzbarkeit und zur Analyse und Optimierung des neuen Konzepts zur Flüssigspektroskopie, werden zwei Experimente in der Process Analytics Group von Prof. Bernhard Lendl, ebenfalls TU Wien, durchgeführt: die Analyse der Veränderung von lokalen 3D-Strukturen (Sekundärstruktur) der Modell-Proteine -Chymotrypsin und poly-L-lysin. Die Lendl-Gruppe ist spezialisiert auf die MIR Gas- und Flüssigphasen Molekül-Detektion, und hat bereits zahlreiche unterschiedliche Sensoren auf diesem Gebiet entwickelt.

Zeit mit Freunden zu verbringen, die keine Drogen nehmen (positive soziale Interaktion), kann eine wirksame Alternative zum Drogenkonsum sein. Bei Tieren können wir soziales Vergnügen oder Belohnung bewerten, indem wir die Präferenz für soziale Interaktion messen, indem wir die Ratte an einem Tag in eine Kammer mit einem anderen Rattenpartner desselben Geschlechts, Alters und Gewichts setzen; am nächsten Tag setzen wir die Ratte allein in eine andere Kammer. Nach 8 Tagen ließen wir die Ratte entscheiden, wo sie mehr Zeit verbringen wollte. Von einer Präferenz für soziale Interaktion spricht man, wenn die Ratte es vorzieht, mehr Zeit in der Kammer zu verbringen, in der sie soziale Interaktion hatte. Wir haben kürzlich herausgefunden, dass die Präferenz für soziale Interaktion einen Stressmarker (P38 - Aktivierung) in einer Hirnregion reduzieren kann, die mit Belohnung und Stress zu tun hat, nämlich im Shell-Teil des Nucleus accumbens. Diese Auswirkungen sozialer Interaktion werden als "Anti-Stress" betrachtet. In diesem Projekt schlagen wir vor, dass diese Anti-Stress- Effekte der Präferenz für soziale Interaktion durch eine Verringerung der Aktivierung von Kappa-Opioid-Rezeptoren (KOR) im ventralen Teil des Nucleus accumbens vermittelt werden, was zu einer Verringerung der P38-Aktivierung führt, wie zuvor gezeigt wurde, und zu einer Verringerung der aversiven negativen Verhaltensweisen, die mit Stress verbunden sind. Wir vermuten auch, dass die belohnenden Effekte der Präferenz für soziale Interaktionen durch eine erhöhte Aktivierung von Kappa-Opioid-Rezeptoren und die Aktivierung einer anderen Kinase, die an der Belohnung beteiligt ist, namens ERK, im dorsalen Teil der Nucleus Accumbens-Hülle vermittelt werden.