Mikroneurographische Untersuchung von C-Nervenfasern an Patienten mit Chemo-therapie-induzierter Neuropathie

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2012-02-10
Issue Year
2011
Authors
Rückel, Michael
Editor
Abstract

2.1 Background and aims For some time it has been possible to record from and to classify C-fibers in humans with microneurography. Afferent and sympathetic efferent can be distinguished. Afferent fibers can be further divided up in mechano-sensitive (CM) and mechano-insensitive (CMi) C-fibers. Among the group of neuropathy patients abnormal fibers can be found which do not fit in this classification. Some of these abnormal fibers have axonal properties of CM fibers, but are not excitable by mechanical stimuli. Other abnormal fibers which have the axonal properties of CMi-fibers are mechanically excitable. Patients, who have received chemotherapeutic drugs, frequently develop painful peripheral neuropathies. The question is, which changes within the C-fibers can be determined using microneurography in these patients. Recent microneurographic examinations showed that abnormal fibers and even spontaneous activity of nociceptors already occurred in healthy older patients not suffering from neuropathy. This study analyses changes in human peripheral C-fibers, following chemotherapy-induced neuropathy and discusses the differences between these patients and healthy, older probands and other groups of patients. 2.2 Material and methods Microneurography is a method for electrophysiological recording of single nerve fibers used within the awake proband. A unipolar metal micro-electrode is inserted into a peripheral nerve in order to observe single action potentials of C-fibers. At present, microneurography is the only method, with which one can observe single unmyelinated C nerve fibers and determine their characteristics in living humans. Eight patients treated with chemotherapeutics were selected. Altogether 121 fibers were recorded. To determine the axonal properties, the conduction velocity and its activity-dependent slowing were measured. The sensory qualities were assessed by mechanical and thermal stimulation. 2.3 Results In patients with anticancer drug-induced neuropathy abnormal fibers were found among the normally described fibers found in young and healthy test subjects (CM, CMi and Csymp). One group of fibers were found, which responded not to mechanical stimuli and not to heat but can be classified as a CM due to their axonal qualities (= mechanically excitable fibers). These can be interpreted as degenerated C-fibers (=Xi). Furthermore, fibers could be observed, which can be classified as mechanically not excitable fibers (CMi) due to their axonal qualities, but which showed a mechanical response (= X Sens). These fibers are sensitized CMi-fibers. A large part of the sensitized fibers were spontaneously active. The ratio of the CM to CMi fibers was shifted in these patients in favour of the CMi fibers (1.58 CM: 1 CMi). Additionally, four fibers had been found in the chemotherapy patients, which could not be classified unambiguously due to their mismatch of sensory and axonal qualities. These fibers point to the pathomechanism of superexcitability. 2.4 Discussion In this study changes in the qualities of C nerve fibers could be shown in patients with anticancer drug-induced neuropathy. More abnormal fibers were found in this group than in a group of healthy test subjects of the same age from another study. Hyperactive C-fibers predominated the abnormal fibers unlike in a former study with patients with a diabetic neuropathy, in which the degenerated fibers clearly predominated. Increased sensitivity and spontaneous activity indicate hyper-excitability of the fibers, to which axonal sensitisation could contribute. The axonal sensitisation could be based on a predepolarization of the axon, to which the electrophysiological qualities of the hyperactive CMi fibers and the unclassifiable C-fibers point.

Abstract

1.1 Hintergrund und Ziele Seit geraumer Zeit ist es möglich mit Hilfe der Mikroneurographie C-Fasern des Menschen abzuleiten und zu klassifizieren. Es werden afferente Fasern und sympathisch efferente unterschieden. Die afferenten C-Fasern lassen sich weiter einteilen in mechano-sensitive (CM) und mechano-insensitive (CMi) C-Fasern. Bei Neuropathiepatienten wurden mikroneurographisch abnormale C-Fasern gefunden, die nicht in diese Einteilung passen. Einige dieser C-Fasern besitzen axonale Eigenschaften von CM-Fasern, sind aber nicht durch mechanische Reize erregbar. Andere, die die axonalen Eigenschaften von CMi-Fasern besitzen, sind mechanisch erregbar. Patienten, die mit Chemotherapeutika behandelt wurden, entwickeln häufig schmerzhafte periphere Neuropathien. Es stellt sich die Frage, welche Veränderungen von C-Fasern mit Hilfe der Mikroneurographie bei diesen Patienten registriert werden können. Kürzliche mikroneurographische Untersuchungen zeigten, dass abnormale Fasern und sogar Spontanaktivität von Nozizeptoren auch bei gesunden älteren Probanden auftraten. Diese Arbeit untersucht Veränderungen von peripheren menschlichen C-Fasern, die im Rahmen einer Chemotherapieinduzierten Neuropathie entstanden sind und diskutiert die Unterschiede zu gesunden älteren Probanden und anderen Patientengruppen. 1.2 Material und Methoden Die Mikroneurographie ist eine Methode zur elektrophysiologischen Untersuchung einzelner Nervenfasern beim wachen Probanden. Hierbei wird eine monopolare Metallmikroelektrode in einen peripheren Nerv gestochen, um einzelne Aktionspotentiale von C-Fasern beobachten zu können. Derzeit stellt die Methode der Mikroneurographie die einzige Methode dar, mit deren Hilfe man einzelne unmyelinisierte C-Nervenfasern und deren Eigenschaften am lebenden Menschen beobachten kann. Im Zuge dieser Studie wurden die Nervenfasern von acht Chemotherapie-patienten untersucht. Insgesamt fand eine Ableitung von 121 Fasern statt. Um die axonalen Eigenschaften zu bestimmen, wurden einerseits die Leitungsgeschwindigkeit und andererseits die aktivitätsabhängige Ver-langsamung der Leitungsgeschwindigkeit (Slowing) herangezogen. Die sensorischen Eigenschaften wurden durch mechanische und thermische Stimulation überprüft. 1.3 Ergebnisse Bei den Patienten mit Chemotherapeutika-induzierter Neuropathie wurden, neben den bei jungen gesunden Probanden beschriebenen Fasern (CM, CMi und Csymp), zudem auch abnormale Fasern gefunden. Eine Gruppe dieser abnormalen Fasern antworteten nicht auf mechanische Stimuli und nicht auf Hitze, können aber aufgrund ihrer axonalen Eigenschaften als CM (=mechanisch erregbare Fasern) klassifiziert werden. Diese werden als degenerierte C-Fasern gedeutet (= Xi). Weiterhin konnten Fasern beobachtet werden, die aufgrund ihrer axonalen Eigenschaften als mechanisch nicht erregbare Fasern (CMi) klassifiziert werden müssten, die aber eine mechanische Antwort zeigten (= X-sens). Diese Fasern sind sensibilisierte CMi-Fasern. Ein Großteil der sensibilisierten Fasern war zusätzlich spontanaktiv. Das Verhältnis der CM- zu CMi-Fasern war im Vergleich zu voran-gegangenen Studien bei den Patienten zugunsten der CMi-Fasern verschoben (1,58 CM : 1 CMi). Zusätzlich fand man bei dieser Untersuchung an Chemotherapiepatienten vier Fasern, die aufgrund ihrer Nichtübereinstimmung von sensorischen und axonalen Eigenschaften nicht eindeutig klassifiziert werden konnten und Hinweise auf Pathomechanismen der Übererregbarkeit liefern. 1.4 Diskussion In der vorliegenden Studie konnten Veränderungen der Eigenschaften von C-Nervenfasern bei Patienten mit Chemotherapie-induzierter Neuropathie nachgewiesen werden. Es wurden mehr abnormale Fasern gefunden als bei einer altersgleichen Gruppe gesunder Probanden einer anderen Studie. Bei den abnormalen Fasern überwogen hyperaktive C-Fasern (mechanisch sensibilisiert und/oder spontanaktiv) im Gegensatz zu einer früheren Studie mit Patienten mit diabetischer Neuropathie, bei der deutlich die degenerierten Fasern überwogen. Die vermehrte Sensibilisierung und Spontanaktivität deutet auf eine Übererregbarkeit der Fasern hin, zu der eine axonale Sensibilisierung beitragen könnte. Die axonale Sensibilisierung könnte auf einer Vordepolarisation des Axons beruhen, worauf die elektro-physiologischen Eigenschaften der hyperaktiven CMi-Fasern und die Fasern mit veränderten biophysikalischen Eigenschaften hinweisen.

DOI
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