Onderzoek naar pijnlijke kanalopathieën (PCS)

Er is momenteel zeer weinig bekend over de sensorische kenmerken en centrale verwerking van pijn bij patiënten met erfelijke kanalopathieën. De onderzoekers zullen het fenotype van dergelijke patiënten zorgvuldig bestuderen in termen van pijnsymptomatologie, sensorische verwerking zoals onthuld door kwantitatieve sensorische tests en dit in verband brengen met het genotype. Bij geselecteerde patiënten zullen de onderzoekers huidbiopsie uitvoeren om te bepalen of er enig bewijs is van schade aan kleine vezels en willen ze ook fibroblast- en neurale crest-stamcelculturen genereren voor toekomstige studies van de moleculaire basis voor kanaaldisfunctie.

De studie zal nieuwe inzichten opleveren in de mechanismen van het perifere en centrale zenuwstelsel die betrokken zijn bij de verwerking van pijn.

De onderzoekers beperken zich tot kanalopathieën die somatische pijnsyndromen veroorzaken en onderzoeken geen migraine. De volgende aandoeningen worden overwogen: erytromelalgie, paroxysmale extreme pijnstoornis, familiair episodisch pijnsyndroom, patiënten met episodische pijnsymptomen waarvoor geen oorzaak kan worden gevonden en patiënten met verminderde pijngevoeligheid.

1.2.1 Kwantitatief sensorisch testen (QST)

QST is een methode voor het nauwkeurig bepalen van sensorische drempels in de menselijke huid en is met name nuttig voor het bepalen van disfunctie in de nociceptieve zenuwvezels met kleinere diameter, hoewel de precieze bruikbaarheid van QST bij routinematige klinische neuropathische pijnbehandeling misschien enige verdere evaluatie vereist. Er is ook toenemende belangstelling voor het gebruik van QST in combinatie met de beoordeling van pijndescriptoren om inzicht te krijgen in de onderliggende pathofysiologische mechanismen van chronische pijn. De aanwezigheid van door de borstel opgeroepen dynamische allodynie duidt bijvoorbeeld op sensibilisatie op ruggengraatniveau. De onderzoekers zullen een gestandaardiseerd protocol gebruiken dat is ontwikkeld door het Duitse neuropathische pijnconsortium waarin ze veel ervaring hebben. Er zijn slechts beperkte onderzoeken uitgevoerd naar erfelijke pijnlijke kanalopathieën bij het beoordelen van de sensorische functie. De onderzoekers zullen bevindingen in QST correleren met pijnsymptomen en kwaliteit van leven. De onderzoekers willen graag zien of specifieke afwijkingen van sensorische verwerking geassocieerd zijn met bepaalde kanalopathieën.

1.2.2 Huidbiopsie.

Meting van intra-epidermale zenuwvezeldichtheid (IENFD) is een relatief eenvoudige test die kan worden uitgevoerd in relatief onschadelijke 3 mm punch biopsies van de huid, een routine dermatologisch onderzoek. Het nut ervan bij de beoordeling van de functie van dunne vezels bij perifere neuropathieën is duidelijk. Perifere neuropathieën van verschillende etiologieën worden geassocieerd met verminderde epidermale innervatiedichtheid. De onderzoekers hebben uitgebreide ervaring met deze techniek die minimale morbiditeit heeft en willen bij pijnlijke channelopathieën vaststellen of de anatomie van de C-vezels die de huid innerveren normaal is. Patiënten kunnen zich hiervoor afmelden en toch in het onderzoek worden opgenomen. Fibroblasten kunnen worden gekweekt uit een huidbiopsie van 4 mm (verkregen zoals hierboven beschreven). Deze vormen in de toekomst een nuttig hulpmiddel als een bron van cellen waarvan het fenotype kan worden gemoduleerd, bijvoorbeeld om geïnduceerde pluripotente stamcellen te genereren, gevolgd door inductie van neurale topdifferentiatie om de moleculaire basis van veranderde pijnperceptie te begrijpen. Een andere benadering is om stamcellen uit de neurale top rechtstreeks uit de haarzakjes te isoleren, een techniek ontwikkeld door prof. Sieber-Blum aan de Universiteit van Newcastle. De onderzoekers streven er vervolgens naar sensorische neuronen uit deze cellen te genereren en het gedrag van sensorische neuronen van controlepersonen te vergelijken met die van patiënten met erfelijke pijnsyndromen.

1.2.3 Elektrodiagnostische tests

Elektrodiagnostische tests: deze beoordelen de integriteit van de perifere grote zenuwvezels. Zenuwgeleidingsstudies (NCS) worden in de klinische praktijk veelvuldig gebruikt om perifere neuropathieën te diagnosticeren en zijn veilige procedures waarbij de integriteit van het axon en zijn myelineschede wordt getest met behulp van externe elektrische prikkels. Threshold tracking technieken, de elektrische drempel waarbij zenuwen reageren op elektrische stimulatie, zullen ook gebruikt worden om de perifere zenuwen te bestuderen.

Als NCS is uitgevoerd als onderdeel van de routinematige medische zorg van de patiënt, worden deze resultaten geregistreerd.

Microneurografie: Traditionele zenuwgeleidingsstudies detecteren alleen activiteit in de grootste zenuwvezels. Om op te nemen van de kleinste zenuwvezels kunnen de onderzoekers microneurografie uitvoeren. Dit is een minimaal invasieve techniek waarbij de activiteit van een enkele zenuwvezel wordt geregistreerd vanaf perifere zenuwen en is bedoeld voor het direct detecteren van de functie van pijnvezels in perifere zenuwen bij mensen. Bij deze test wordt een dunne micro-elektrode naast de zenuwvezels geplaatst. Dit biedt de enige directe manier om C-vezelactiviteit bij mensen rechtstreeks vast te leggen. J Serra is mede-onderzoeker in deze studie en heeft een lange staat van dienst in het gebruik van microneurografie.

1.2.4 Chemische uitdagingen om de axonreflex te meten en het sensorische zenuwstelsel te conditioneren

Als een ander middel om de fysiologische integriteit van de perifere C-vezels te beoordelen bij patiënten die lijden aan ongebruikelijke pijnsyndromen of verminderde pijngevoeligheid, zullen de onderzoekers een axonreflex opwekken. Deze reflex omvat de transcutane toepassing van middelen zoals histamine via iontoforese. De histamine stimuleert de perifere zenuwuiteinden van de C-vezels met een kleine diameter. Hun stimulatie veroorzaakt een vasodilatatie, die zichtbaar is als een opvlammingsreactie van de huid. De evaluatie van de omvang van de flare-respons wordt gebruikt als een indicatie van de integriteit van de C-vezelpopulatie met kleine diameter. Als de proefpersoon allergieën heeft, wordt hij uitgesloten van deze test.

Conditioneringsuitdagingen zijn interventies die het perifere nociceptieve systeem zodanig sensibiliseren dat het nociceptieve systeem krachtiger reageert op schadelijke prikkels (hyperalgesie) of reageert op niet-schadelijke prikkels (allodynie). De manier waarop dat perifere nociceptieve systeem reageert, geeft belangrijke informatie over de fysiologische werking van het perifere nociceptorsysteem. De onderzoekers zullen gevestigde conditioneringsuitdagingen toepassen op de huid van de proefpersonen. Topische toepassing van capsaïcine en mosterdolie zijn allemaal goed gevalideerde, gevestigde en veilige conditioneringsuitdagingen die perifere nociceptoren sensibiliseren. De groep van prof. David Bennett heeft uitgebreide ervaring met het gebruik van beide conditioneringsuitdagingen. In het enige onderzoek tot nu toe waarin verandering van perifere vezels na een conditioneringsuitdaging bij erfelijke pijnsyndromen werd onderzocht, veroorzaakte mosterdolie een groter gebied van hyperalgesie bij personen met familiair episodisch pijnsyndroom in vergelijking met niet-aangedane personen. Het toepassen van deze prikkels kan leiden tot lichte huidirritatie en dat wil zeggen dat ze niet worden gebruikt als er een voorgeschiedenis is van huidallergie/-gevoeligheid. In de praktijk is dit na honderden keren uitvoeren van dergelijke tests geen probleem geweest.

1.2.5 Het menselijk brein in pijn in beeld brengen

Door de komst van functionele beeldvormingstechnieken konden onderzoekers in het menselijk brein kijken om te zien hoe pijn eruitziet in de hersenen. Aanvankelijk stelde onderzoek naar pijnbeeldvorming vast dat pijn niet wordt verwerkt door een enkel hersengebied, maar in plaats daarvan verschillende verspreide corticale gebieden aangrijpt. De groep hersengebieden die het meest actief zijn tijdens pijn wordt gewoonlijk de 'pijnmatrix' genoemd. Dit omvat: primaire en secundaire somatosensorische cortices (SI, SII), insulaire, anterieure cingulate en prefrontale cortices en de thalamus.

Pijn is echter niet puur een zintuiglijke gebeurtenis, maar weerspiegelt ook hoe de persoon over zijn pijn denkt. Factoren die sterk variëren binnen een populatie, zoals herinneringen, emotie, pathologie, genetica en cognitieve factoren, hebben allemaal een directe invloed op hoe een individu pijn ervaart. Bovendien wordt de manier waarop een persoon op pijn reageert sterk gewijzigd door wat geschikt is voor de situatie. Een persoon die pijn heeft, kan bijvoorbeeld verbergen hoe onaangenaam de sensatie is als hij zich ongemakkelijk voelt in zijn omgeving. Hierdoor geeft de pijnmatrix een onvolledig beeld van wat er in de hersenen gebeurt tijdens pijn. Onderzoeken naar pijnbeeldvorming zijn begonnen dit perspectief te valideren. Derbyshire en medewerkers toonden bijvoorbeeld activering van de belangrijkste pijnmatrixregio's, zelfs wanneer proefpersonen geen pijn hadden. Uit een onderzoek naar chronische pijnpatiënten bleek dat een reeks andere belangrijke hersengebieden actief was die buiten de pijnmatrix lagen. Het is essentieel voor onderzoek naar beeldvorming van de hersenen om de notie van de 'pijnmatrix' bij te werken om rekening te houden met deze inconsistenties.

1.2.6 Psychische comorbiditeit, kwaliteit van leven en pijn

Hoewel in sommige onderzoeken aspecten van pijn zijn onderzocht in de context van zenuwbeschadiging (en zeer zelden in verband met erfelijke kanalopathieën), gaan deze niet verder dan het eenvoudig meten van pijnintensiteit of sensorische kenmerken en is er slechts een beperkte literatuur die is onderzocht de interacties tussen pijn, psychologische status en kwaliteit van leven. Neuropathische pijn in het algemeen wordt geassocieerd met meerdere psychologische problemen die van invloed zijn op de kwaliteit van leven. Deze omvatten circadiane ritmestoornissen (bijv. slaapproblemen: matig tot ernstig bij 60% van de patiënten), gebrek aan energie (55%), slaperigheid (39%) en concentratieproblemen (36%); soortgelijke bevindingen zijn specifiek gedocumenteerd bij erytromelalgie. Een slechte gezondheidsperceptie, slecht fysiek functioneren, een hoge prevalentie van rolbeperking (fysiek en emotioneel), evenals depressieve symptomen (gebaseerd op de catastrofale pijnschaal en op de Center for Epidemiological Studies Depression Scale) werden allemaal gevonden bij patiënten met Erytromelalgie. Over het algemeen dragen overtuigingen en angsten met betrekking tot de pijn en de implicaties ervan substantieel bij aan het bepalen van de stemming en het gedrag. Aangezien neuropathische pijn relatief vaak voorkomt in de context van perifere neuropathie, rijst de vraag in hoeverre pijn de oorzaak is van deze comorbiditeiten - het antwoord hierop is niet bekend, maar grote gerandomiseerde gecontroleerde onderzoeken naar analgetische interventies bij neuropathische pijntoestanden geven aan dat naarmate de pijnintensiteit afneemt, de ernst van deze comorbiditeiten ook afneemt. Om deze vraag te beantwoorden, zullen de onderzoekers eerst specifieke hulpmiddelen moeten identificeren voor het meten van neuropathische pijncomorbiditeit in de context van pijnlijke channelopathieën. Dit is een van de doelstellingen van dit voorstel en ze zullen een verscheidenheid aan bestaande beoordelingsinstrumenten evalueren. Een ander probleem is dat het waarschijnlijk is dat psychologische co-morbiditeit de zelfrapportage van pijnintensiteit beïnvloedt, wat een gebruikelijke primaire uitkomstmaat is in klinische onderzoeken met neuropathische pijnstillers.

De onderzoekers zullen een reeks psychologische instrumenten gebruiken om de psychologische en kwaliteit van leven te bepalen bij proefpersonen met pijnlijke channelopathieën.

1.2.7 Bloedmonsters

De onderzoekers verzamelen bloedmonsters (30 ml) van elke proefpersoon, die bij -80 graden Celsius in een afgesloten vriezer worden bewaard. Ze zullen de sequentie bepalen van bekende genen die geassocieerd zijn met pijnlijke kanalopathieën: SCN9a en TRPA1. De onderzoekers slaan DNA op, zodat het mogelijk is om andere kandidaat-genen die geassocieerd zijn met pijn te testen.