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Diabetic polyneuropathy (DPN) is the most common complication in diabetes and can be painful in up to 26% of all diabetic patients. Peripheral nerves are shielded by the blood-nerve barrier (BNB) consisting of the perineurium and endoneurial vessels. So far, there are conflicting results regarding the role and function of the BNB in the pathophysiology of DPN. In this study, we analyzed the spatiotemporal tight junction protein profile, barrier permeability, and vessel-associated macrophages in Wistar rats with streptozotocin-induced DPN. In these rats, mechanical hypersensitivity developed after 2 weeks and loss of motor function after 8 weeks, while the BNB and the blood-DRG barrier were leakier for small, but not for large molecules after 8 weeks only. The blood-spinal cord barrier remained sealed throughout the observation period. No gross changes in tight junction protein or cytokine expression were observed in all barriers to blood. However, expression of Cldn1 mRNA in perineurium was specifically downregulated in conjunction with weaker vessel-associated macrophage shielding of the BNB. Our results underline the role of specific tight junction proteins and BNB breakdown in DPN maintenance and differentiate DPN from traumatic nerve injury. Targeting claudins and sealing the BNB could stabilize pain and prevent further nerve damage.
This work investigated phenotypes of complex regional pain syndrome (CRPS) with special interest in sensory abnormalities. Quantitative sensory testing (QST) was used to assess sensory function. In addition, clinical and sensory differences of fracture and CRPS patients were addressed. Finally, the longitudinal outcome of CRPS patients was part of this thesis.
Das komplexe regionale Schmerzsyndrom (CRPS) ist eine meist posttraumatisch auftretende Extremitätenerkrankung, die neben anhaltendem Schmerz mit sensiblen, trophischen und motorischen Alterationen einhergeht. Wir führten bei 212 CRPS-Patienten eine Quantitativ sensorische Testung durch, um nach einem CRPS-typischen QST-Profil zu fahnden, was die bislang rein klinische, häufig verzögerte Diagnosestellung erleichtern könnte.
Ein spezifisches QST-Profil ergab sich nicht. Es bestanden bilateral angehobene thermale Detektionsschwellen i.S. einer small fiber Neuropathie, eine Pallhypästhesie sowie Hyperalgesie, die pathophysiologisch auf eine Störung der zentralen Schmerzverarbeitung, Affektion der absteigenden inhibitorischen Bahnen und periphere Läsionen zurückzuführen ist. Hervorzuheben ist die besonders ausgeprägte und nur an der betroffenen Extremität nachweisbare Druckhyperalgesie.
Außerdem wurden aus den QST-Parametern und Fragebögendaten (zu Schmerzsymptomatik und psychischen Auffälligkeiten) Einflussfaktoren auf den CRPS severity score (CSS) als objektive und den Schmerz- und Behinderungsscore (GCPS-Score) als subjektive Outcomevariable identifiziert. Die stärksten Prädiktoren für beide Variablen stellten die Hyperalgesie gegenüber Nadelstichreizen als Ausdruck des akuten, nozizeptor-vermittelten Schmerzes und die neuropathische Symptomkomponente (ermittelt durch NPSI) dar, was angesichts der teilweise nachweisbaren small fiber Neuropathie schlüssig ist und den Einsatz von Antineuropathika noch mehr erwägen lassen sollte. Zusammen mit der Druckhyperalgesie konnten bei CRPS-I-Patienten so 15% der Varianz des CSS erklärt werden. Bzgl. des GCPS-Scores konnte zusammen mit den Prädiktoren Krankheitsdauer und Ängstlichkeit eine Varianzaufklärung von 50% erreicht werden. Entsprechend ist gemäß Leitlinie ein Screening aller CRPS-Patienten auf erhöhte Angstsymptomatik empfohlen, um ggf. frühzeitig Psychotherapie zu initiieren.
Background
High doses of capsaicin are recommended for the treatment of neuropathic pain. However, low doses evoke mechanical hypersensitivity. Activation of the capsaicin chemosensor transient receptor potential vanilloid 1 (TRPV1) induces neurogenic inflammation. In addition to the release of pro-inflammatory mediators, reactive oxygen species are produced. These highly reactive molecules generate oxidised phospholipids and 4-hydroxynonenal (4-HNE) which then directly activate TRP ankyrin 1 (TRPA1). The apolipoprotein A-I mimetic peptide D-4F neutralises oxidised phospholipids. Here, we asked whether D-4F ameliorates neurogenic hypersensitivity in rodents by targeting reactive oxygen species and 4-HNE in the capsaicin-evoked pain model.
Results
Co-application of D-4F ameliorated capsaicin-induced mechanical hypersensitivity and allodynia as well as persistent heat hypersensitivity measured by Randell–Selitto, von Frey and Hargreaves test, respectively. In addition, mechanical hypersensitivity was blocked after co-injection of D-4F with the reactive oxygen species analogue H2O2 or 4-HNE. In vitro studies on dorsal root ganglion neurons and stably transfected cell lines revealed a TRPA1-dependent inhibition of the calcium influx when agonists were pre-incubated with D-4F. The capsaicin-induced calcium influx in TRPV1-expressing cell lines and dorsal root ganglion neurons sustained in the presence of D-4F.
Conclusions
D-4F is a promising compound to ameliorate TRPA1-dependent hypersensitivity during neurogenic inflammation.
Phospholipids occurring in cell membranes and lipoproteins are converted into oxidized phospholipids (OxPL) by oxidative stress promoting atherosclerotic plaque formation. Here, OxPL were characterized as novel targets in acute and chronic inflammatory pain. Oxidized 1-palmitoyl-2-arachidonoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (OxPAPC) and its derivatives were identified in inflamed tissue by mass spectrometry and binding assays. They elicited calcium influx, hyperalgesia and induced pro-nociceptive peptide release. Genetic, pharmacological and mass spectrometric evidence in vivo as well as in vitro confirmed the role of transient receptor potential channels (TRPA1 and TRPV1) as OxPAPC targets. Treatment with the monoclonal antibody E06 or with apolipoprotein A-I mimetic peptide D-4F, capturing OxPAPC in atherosclerosis, prevented inflammatory hyperalgesia, and in vitro TRPA1 activation. Administration of D-4F or E06 to rats profoundly ameliorated mechanical hyperalgesia and inflammation in collagen-induced arthritis. These data reveal a clinically relevant role for OxPAPC in inflammation offering therapy for acute and chronic inflammatory pain treatment by scavenging OxPAPC.
Schmerz ist eine klassische Komponente von Entzündungsreaktionen. Im Rahmen des Entzündungsgeschehens werden Zytokine und Chemokine freigesetzt, die Leukozyten zum Entzündungsort rekrutieren. Über die Freisetzung weiterer proalgetischer Mediatoren tragen diese zur Aktivierung und Sensitivierung von Nozizeptoren und damit zur Schmerzentstehung bei. Das Monozyten-rekrutierende Chemokin CCL2 verursachte in Verhaltensexperimenten eine Hyperalgesie bei Ratten. Die Hyperalgesie war durch den Cox-2 Inhibitor Parecoxib vollständig reversibel. Daher wurde in dieser Arbeit die Rolle von Monozyten und Prostaglandinen in der Entstehung dieser Hyperalgesie untersucht. Dazu wurde in vitro die Cox-2 Expression und die Prostaglandin-Bildung in humanen Monozyten und Peritonealmakrophagen der Ratte nach CCL2 Stimulation bestimmt. Zudem wurde in vivo die Cox-2 Expression im Rückenmark und in der Rattenpfote nach CCL2 Injektion in die Pfote untersucht.
In der vorliegenden Studie wurde untersucht, ob der nichtkompetitive NMDA-Rezeptorantagonist Memantine die Wahrnehmung noxischer und nichtnoxischer Temperaturreize beim Menschen signifikant beeinflusst. Dazu wurden bei 40 Probanden, doppelblind und placebokontrolliert die Wahrnehmungsschwellen für Warm-, Kalt- und Hitzeschmerzreize bestimmt. Anschließend wurde ein noxischer Hitzereiz appliziert; die Schmerzintensität wurde aufgezeichnet. Danach wurden Veränderungen der Wahrnehmungsschwellen innerhalb und außerhalb des Reizareals registriert. Die Ausdehnung von Allodynie, sekundärer Hyperalgesie und Flarereaktion wurde vermessen. Bei der Memantinegruppe zeigte sich vor der Applikation noxischer Hitze eine signifikante Reduktion der Sensibilität für Kaltreize. Durch die Verabreichung des Hitzeschmerzreizes von 47°C wurden die Probanden beider Gruppen weniger sensibel gegenüber Warm- und Kaltreizen innerhalb der Hitzereizapplikationsstelle. Die Ausdehnung der Flarefläche und die Perfusion innerhalb des gereizten Areals waren bei Probanden durch die Memantinevorbehandlung deutlich reduziert. Aus diesen Ergebnissen lassen sich folgende Vermutungen ableiten: 1. Durch alleinige Blockade des NMDA-Rezeptors besteht bei chronischen Schmerzzuständen wenig Aussicht auf Schmerzlinderung. 2. Die Aktivierung des NMDA-Rezeptors ist für die Wahrnehmung von Kaltreizen von Bedeutung. 3. Ein Axonreflex löst die Flarereaktion nach Verabreichung eines noxischen Hitzereizes aus. Intensität und Ausdehnung der Flarereaktion werden durch NMDA-Rezeptoren moduliert.