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Schmerz Autonomes NS

Wissenschaftliche Projekte

  1. Die neurogene Entzündung.
    In diesem Projekt untersuchen wir die Funktion dünner A- und C-Fasern. Durch chemische, mechanische oder elektrische Reizung wird ein Axonreflex induziert. Dieser Mechanismus führt zu einer Neuropeptidfreisetzung (CGRP, Substanz P) aus peripheren Nerventerminalen und so zur Vasodilatation, welche als Flare-Reaktion mittels eines Laser Doppler Scanners (LDI) quantifiziert werden kann.
    Bei einem Teil dieser Untersuchung werden Mikrodialysemembranen intrakutan gelegt, worüber einerseits Strom oder verschiedene Substanzen oder Medikamente appliziert werden können. Es werden meist Substanzen verabreicht, welche die Neuropeptidfreisetzung der peripheren Nervenendigungen beeinflussen. neben der Analyse der Flarereaktion durch den LDI ermöglich die Mikrodialyse die Untersuchung des Eluats auf den Gehalt von Neuropeptiden (CGRP, Substanz P) mittels ELISA. Mit dieser Technik untersuchen wir derzeit Small-Fiber Neuropathie Patienten, Migräne Patienten und Patienten mit einer besonderen Reaktionsweise des autonomen Nervensystem und natürlich gesunde Probanden.
  2. Neuronale Mechanismen der Schweißdrüsenregulation.
    In diesem Projekt wird die Regulation der Schweißdrüsenaktivität näher untersucht.
    Vorversuche konnten zeigen, dass nicht nur Acetylcholin, der eigentliche Transmitter der Sudomotoren, sondern auch Nikotin u. Carbachol eine Schweißantwort nach Iontophorese hervorrufen können. Nun wurde mittels Mikrodialyse mit Nikotin eine Schweißantwort ausgelöst. Mit der Sudometrie konnte gezeigt werden, dass diese Schweißantwort konzentrationsabhängig ist. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Pharmakologie wird gemessen, ob dabei Acetylcholin in der Haut freigesetzt wird. Die ersten Ergebnisse zeigen, dass dies der Fall ist. Im weiteren soll unterschieden werden, ob das Acetylcholin neuronalen oder nicht-neuronalen Ursprungs ist, indem die neuronale Schweißantwort durch Injektion von Botulinumtoxin inhibiert wird und dann die Mikrodialyse mit Nikotin wiederholt wird.
    Ein weiteres Ziel ist die Untersuchung der Modulation der Schweißantwort durch Neuropeptide wie CGRP und VIP. Ein weiteres Projekt untersucht die somatotope Verteilung der Schwitzareale an der unteren Extremität. Hierbei soll die Größe der Schwitzareale mit der Menge des produzierten Schweißes verglichen werden.
  3. Die Modulation von Schmerzen durch das autonome Nervensystem.
    In diesem Projekt wird der Einfluß des autonomen Nervensystems (ANS) auf die Erregung primärer Afferenzen untersucht. Dazu werden neben Kontrollpersonen verschiedene Gruppen von Patienten in die Untersuchung einbezogen: Patienten nach Sympathektomie und Patienten mit Vagusstimulator als schmerzfreie Kontrollen, sowie Patienten mit akuten (komplexes regionales Schmerzsyndrom, CRPS) und chronisch neuropathischen Schmerzen (Polyneuropathie, PNP).
    Um den Sympathikusanteil an der Schmerzentstehung definieren zu können, wird mit Hilfe eines mikrodialytischen System die periphere sympathische Innervation quantitativ erfasst. Validiert wird dieses Testsystem durch die Untersuchung von schmerzgesunden Patienten vor und nach Sympathektomie. Da der Sympathikus durch die Bereitstellung von z.B Prostaglandinen aus seinen Nervenendigungen Entzündungen verstärken kann, wird Bradykinin bei diesen Patienten in verschiedenen Konzentrationen in die Haut gegeben und die Entzündungsreaktion mit Mikrodialyse und Laser-Doppler Imager quantifiziert.
    Entzündungen werden wahrscheinlich auch durch die Aktivität des Vagusnervs beeinflußt. Zur Untersuchung des peripheren Anteils des Vaguseffektes wird bei einer Gruppe schmerzgesunder Epilepsiepatienten vor und während der Vagusstimulation die neurogene Entzündung, die durch tonischen Druck entsteht, quantifiziert (LDI) und mit dem Schmerzrating in Korrelation gesetzt.
    Bei CRPS finden sich auffällige sympathische Störungen. Bei diesen Patienten wird zunächst die periphere Sympathikusaktivität untersucht (s.o.). In einem zweiten Schritt wird Noradrenalin appliziert. Gibt es funktionell relevante Adrenorezeptoren auf primären Afferenzen, wird die dadurch ausgelöste neurogene Entzündung quantifiziert (Mikrodialyse und LDI). Es schließen sich Untersuchungen zur Rezeptorblockade an. Die Sympathikusstörungen bei CRPS führen außerdem zu Störungen der Mikrozirkulation und so zur Hypoxie des erkrankten Gewebes. Die Sauerstoffversorgung wird im Seitenvergleich mit Hilfe der Spektrophotometrie gemessen, die Messungen werden vor und nach Sympathikusblockade durchgeführt.
    Bei chronisch schmerzhafter PNP existiert ebenfalls die Hypothese einer pathologischen Interaktion von sympathischen und afferenten Nervenfasern. Mittels der Analyse sympathischer Transmitter in der Haut (s.o.) bei Patienten mit schmerzhafter und nicht-schmerzhafter PNP wird in dieser Patientengruppe der funktionell relevante Anteil des Sympathikus bestimmt. Durch Messung der sympathischen Transmitter und durch Stimulation der (Entzündungs-)Reaktion mit Noradrenalin werden konkurrierende Hypothesen der Schmerzentstehung bei PNP (relative Sympathikusüberaktivität im Vgl. zur schmerzlosen PNP; Funktionelle Kopplung) verifiziert oder falsifiziert werden.
  4. Ursachen für Schmerz und Hyperalgesie bei neuropathischen Schmerzsyndromen.
    In dem Projekt werden psychophysische Studien und fMRI kombiniert werden. Mittels verschiedener Stimulationsmethoden sollen die Patienten hinsichtlich ihrer Hyperalgesie vor und nach Lidocain-Behandlung charakterisiert werden. Desweiteren soll Lidocain in verschiedenen Konzentrationen und Applikationsformen verabreicht werden, um zwischen zentraler und peripherer Wirkung unterscheiden zu können. Der Vergleich von fMRI und psychophysischen Daten der Patienten und der einer Kontrollgruppe wird es ermöglichen, zwischen peripheren und zentralen Ursachen des neuropathischen Schmerzes zu differenzieren.

Ausgewählte Publikationen

Birklein F, Schmelz M, Schifter S, Weber M. The important role of neuropeptides in complex regional pain syndrome. Neurology 2001; 57(12):2179-2184.

Birklein F, Walther D, Bigalke H, Winterholler M, Erbguth F. Sudomotor testing predicts the presence of neutralizing botulinum A toxin antibodies. Ann Neurol 2002; 52(1):68-73.

Eberle T, Doganci B, Kramer HH, Geber C, Fechir M, Magerl W, Birklein F. Warm and cold complex regional pain syndromes: differences beyond skin temperature? Neurology 2009; 72(6):505-512.

Sommer C, Birklein F. Fighting off pain with resolvins. Nat Med 2010; 16(5):518-520.

Rodriguez-Raecke R, Doganci B, Breimhorst M, Stankewitz A, Buchel C, Birklein F, May A. Insular cortex activity is associated with effects of negative expectation on nociceptive long-term habituation. J Neurosci 2010; 30(34):11363-11368.