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Die menschliche Nahrung enthält antioxidative Stoffe, die den Menschen möglicherweise vor oxidativem Stress und seinen Konsequenzen schützen können. Im Fokus der vorliegenden Arbeit standen Anthocyane, die als vielversprechende antioxidative Pflanzenstoffe in unterschiedlichen Obst- und Gemüsesorten zu finden sind.
Im ersten Teil der Arbeit wurden in einem HT-29-Zellkulturmodell die zwei wichtigsten Vertreter der Anthocyanidine, Delphinidin und Cyanidin, untersucht. Es galt zu prüfen, ob beide Pflanzenstoffe in geringen Konzentrationen in humanen Zellen antioxidativ wirken und oxidativen Genomschaden verhindern können. Im Comet-Assay reduzierten sowohl Delphinidin (ab 3,2 µM) als auch Cyanidin (ab 1 µM) signifikant die durch 100 µM Wasserstoffperoxid induzierten DNA-Schäden in den HT-29-Zellen. Im Comet-Assays mit FPG-Enzym wurde deutlich, dass eine Präinkubation mit Cyanidin wirksam die Oxidation der DNA-Basen verringert. Die Auswirkungen auf den Glutathionspiegel wurden mit Hilfe des Glutathion-Recycling-Assays nach Tietze untersucht. Die Präinkubation mit Cyanidin führte hierbei zu keinen signifikanten Veränderungen. Um die Auswirkungen der Anthocyanidine auf die intrazelluläre ROS-Produktion zu beobachten, wurde der fluoreszierenden Farbstoffs DHE verwendet. Sowohl Delphinidin (10 und 15 µM) als auch Cyanidin (10 und 20 µM) senkten signifikant die durch 25 µM Antimycin A angeregte ROS-Produktion.
Im zweiten Teil der Arbeit wurde ein anthocyanreicher roter Fruchtsaft in einer 10-wöchigen Interventionsstudie am Menschen getestet. Hieran nahmen sowohl 19 Fibromyalgiepatienten als auch 10 gesunde Probanden teil. Es sollte die Hypothese geprüft werden, dass die konzentrierte und andauernde Einnahme des Saftes messbar oxidative Stressparameter im Blut verändert. Außerdem sollten mögliche Unterschiede im oxidativen Stresslevel zwischen Patienten und gesunden Probanden aufgedeckt werden. Nach jeder Studienphase erfolgte eine Befragung nach klinischen Symptomen und die Abgabe einer Urin- und Blutprobe in der Schmerzambulanz der Uniklinik Würzburg (2 Wochen Einwaschphase, 4 Wochen Fruchtsaftphase mit je 750 ml Saft täglich, 4 Wochen Auswaschphase). Das ROS-Level wurde mit 2 Methoden in den mononukleären Blutzellen untersucht: In der photometrischen NBT-Messung konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen oder Zeitpunkten beobachtet werden. Bei der durchflusszytometrischen Messung mit Hilfe des fluoreszierenden DCF-Farbstoffes lag das ROS-Level der Patientengruppe vor Fruchtsafteinnahme signifikant höher als das der Kontrollgruppe. Zur Messung der antioxidativen Kapazität wurde die Eisen-Reduktionsfähigkeit (FRAP) im Plasma untersucht. In der Patientengruppe zeigte sich eine Steigerung der antioxidativen Kapazität nach Einnahme des Fruchtsaftes. Die Unterschiede zwischen den beiden Gruppen waren gering. Sowohl das Gesamtglutathion als auch die oxidierte und reduzierte Form wurden in den Erythrozyten der Probanden mit dem Glutathion-Recycling-Assay gemessen. Nach der Fruchtsafteinnahme stieg die Konzentration des Gesamtglutathions in der Patientengruppe an.
Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass Delphinidin und Cyanidin auch in geringen Konzentrationen (1µM - 20µM) einen antioxidativer Effekt in HT-29-Zellen haben und vor oxidativem DNA-Schaden schützen können. Die Ergebnisse der Interventionsstudie unterschieden sich teilweise in den einzelnen Endpunkten. Es war nicht möglich, den Fibromyalgiepatienten ein höheres oxidatives Stresslevel nachzuweisen. Ein Grund für die geringeren Effekte des Fruchtsaftes könnte in der eher geringen Bioverfügbarkeit der Anthocyane liegen. Außerdem könnte die Heterogenität der Fibromyalgieerkrankung genauso wie andere endogene oder exogene Faktoren wie etwa Alter oder Medikamenteneinnahme die teilweise großen interindividuellen Schwankungen der Messergebnisse hinsichtlich der oxidativen Stressparameter bedingen. Klinisch profitierten einige der Fibromyalgiepatienten von der Fruchtsafteinnahme insbesondere hinsichtlich der Reizdarmsymptomatik. Dieses Volksleiden könnte ein interessanter Ansatzpunkt für Folgeuntersuchungen mit einem anthocyanreichen Produkt sein.
Wir untersuchten die zerebrale Aktivierung von Patienten mit Fibromyalgie-Syndrom (FMS) mittels funktioneller Nah-Infrarot-Spektroskopie (fNIRS). Das FMS ist ein Symptomenkomplex aus Schmerzen in mehreren Körperregionen sowie weiteren körperlichen und seelischen Beschwerden, wie Schlafstörungen, kognitiven Defiziten und Depressionen. Die fNIRS ist eine neue, nicht-invasive Technik, die eine indirekte Messung der regionalen kortikalen Hirnaktivierung erlaubt.
Es wurden 25 FMS-Patienten, 10 MD-Patienten ohne Schmerzen und 35 gesunde Kontrollen in die Studie eingeschlossen. Alle Patienten wurden klinisch-neurologisch untersucht. Darüber hinaus füllten alle Teilnehmer Fragebögen zu Schmerzen (GCPS, NPSI), FMS-Symptomen (FIQ), Depressionen (BDI II, ADS) und Empathiefähigkeit (SPF) aus. Die kortikale Aktivierung wurde unter drei Stimulations-Bedingungen mittels fNIRS gemessen: 1.) Anwendung mechanischer (Druck-) Schmerzreize auf den dorsalen Unterarm; 2.) Anwendung visuell-emotionaler Reize in Form von neutralen, negativen und Schmerz-assoziierten Bildern; 3.) Wortflüssigkeitstest. Ergänzend wurden die unter 2.) präsentierten Bilder bewertet sowie ein Zahlenverbindungstest durchgeführt.
FMS-Patienten hatten in den Schmerzfragebögen und im FIQ-Fragebogen deutlich höhere Werte als MD-Patienten und Kontrollen (p < 0,001). In den Depressionsfragebögen erreichten FMS-Patienten ähnlich hohe Werte wie MD-Patienten. Die Empathiefähigkeit war bei FMS-Patienten tendenziell stärker ausgeprägt als bei MD-Patienten und Kontrollen. FMS-Patienten zeigten niedrigere Druckschmerzschwellen bei gleicher Schmerzintensität als MD-Patienten und Kontrollen (p < 0,001). Auf einen unilateralen schmerzhaften Druckreiz reagierten FMS-Patienten mit einer verstärkten bilateralen kortikalen Aktivierung, die sich im Vergleich zu Kontrollen insbesondere im rechten präfrontalen Kortex (p < 0,05) sowie zu MD-Patienten bilateral im Frontalkortex unterschied (p < 0,05). Auf einen Druckreiz der gleichen Stärke, der für FMS-Patienten schmerzhaft, aber für Zusatzkontrollen schmerzfrei war, zeigten FMS-Patienten im Vergleich zu diesen eine verstärkte Aktivierung im linken dorsolateralen präfrontalen Kortex (p < 0,05). Der kortikale Aktivierungsunterschied bei Schmerz-assoziierten versus neutralen Bildern war bei FMS-Patienten im linken präfrontalen Kortex wesentlich ausgeprägter als bei Kontrollen (p < 0,05), während die Schmerz-assoziierten Bilder von FMS-Patienten weniger unangenehm bewertet wurden als von Kontrollen. Der Aktivierungsunterschied bei negativen versus neutralen Bildern war bei MD-Patienten im linken Frontalkortex wesentlich geringer ausgeprägt als bei FMS-Patienten und Kontrollen (p < 0,05). Im Wortflüssigkeitstest und im Zahlenverbindungstest konnten keine kognitiven Defizite bzw. Aktivierungsunterschiede zwischen FMS-Patienten und Kontrollen gefunden werden. Allerdings zeigten MD-Patienten in beiden Bedingungen des Wortflüssigkeitstests eine geringere frontale Aktivierung als FMS-Patienten und Kontrollen (p < 0,05).
Diese Studie belegt die veränderte zentrale Schmerzverarbeitung bei FMS-Patienten und zeigt, dass diese mittels fNIRS messbar ist. FMS-Patienten zeigten stärkere Aktivierungen Schmerz-assoziierter Hirnareale während mechanischer und visueller Schmerzstimuli im Vergleich zu gesunden Kontrollen. Zudem bestätigt diese Studie die Unterscheidung zwischen FMS und Depression.
Teil 1: Aus früheren Arbeiten geht hervor, dass Fibomyalgiepatienten über eine höhere Schmerzstärke in bezug auf ihren klinischen Schmerz nach negativem emotionalen Priming verglichen mit positivem Priming berichten als Patienten mit muskuloskelettalem Schmerz. Um die affektive Modulation von Druckschmerz bei Fibromyalgiepatienten (n = 30) unter kontrollierten Bedingungen im Vergleich mit Gesunden und Schmerzerkrankungen geklärter Genese (d.h. organisch oder psychisch) beschreiben zu können, wurde Schmerz experimentell induziert. Neben 30 Gesunden (schmerzfreien Personen) dienten 30 Rückenschmerzpatienten, bei denen eine organische Schmerzgenese vermutet wurde, und 30 somatoforme Schmerzpatienten als Vergleichsgruppen. Für die letzte Gruppe, bei der eine psychische Schmerzgenese angenommen wurde, wurde die gleiche Schmerzmodulation wie für die Fibromyalgiepatienten vermutet. Als Primes dienten positive, neutrale, negative und schmerzbezogene Bilder des International Affective Picture Systems. Schmerz wurde über einen konstanten tonischen Druckreiz ausgelöst; als abhängige Variable wurde die empfundene Schmerzstärke erfasst. Über alle Versuchspersonen hinweg modulierte die Bildervalenz die Schmerzstärke: nach schmerzbezogenen Bildern war die Schmerzstärke höher als nach negativen und nach negativen Bildern war sie höher als nach neutralen. Die Schmerzstärken nach neutralen im Vergleich zu positiven Bildern unterschieden sich jedoch nicht signifikant. Somatoforme Schmerzpatienten berichteten über höhere Schmerzstärken als Rückenschmerzpatienten und Gesunde. Die Fibromyalgiepatienten zeigten ähnlich hohe Schmerzstärken wie die somatoforme Schmerzgruppe, doch unterschieden sie sich weder von den Gesunden noch von den Rückenschmerzpatienten. Zwischen Priming und Gruppe gab es keine Interaktion: Die affektive Schmerzmodulation war bei den Fibromyalgie- und den somatoformen Schmerzpatienten nicht spezifisch verändert, doch die somatoformen Schmerzpatienten zeigten eine erhöhte Druckschmerzsensibilität als Gesunde und Rückenschmerzpatienten. Teil 2: Es wurde oft vermutet, dass sich Fibromyalgiepatienten hinsichtlich soziodemographischer Daten und psychologischer Merkmale von Schmerzpatienten unterscheiden, deren Schmerz organischer Genese ist wie bei Patienten mit (rheumatoider) Arthritis. Ob sie sich diesbezüglich von Patienten mit somatoformer Schmerzstörung unterscheiden, wurde bis jetzt noch nicht geklärt. Um das psychologische Profil von Fibromyalgiepatienten zu spezifizieren, wurden 25 Fibromyalgie- mit 29 somatoformen Schmerz-, 27 Rückenschmerzpatienten und 30 gesunden (schmerfreien) Kontrollpersonen (alle Versuchspersonen hatten am Teil 1 der Studie teil genommen) in bezug auf Unterschiede in soziodemographischen Merkmalen, klinischer Schmerzstärke, schmerzbezogene Selbstinstruktionen, Partnerreaktionen, Stressbewältigungsstrategien und Selbstwirksamkeits- und externale Kontrollüberzeugungen verglichen. Alle drei Schmerzgruppen berichteten über eine stärkere Depression, größere Trait-Angt und größere affektive Verstimmung als die Gesunden. Fibromyalgie- und somatoforme Schmerzpatienten zeigten außerdem eine niedrigere Lebenskontrolle, weniger Aktivitäten außer Haus und vermehrt negative Stressbewältigungsstrategien als die Gesunden. Die Fibromalgiepatienten berichteten zudem über eine stärkere Somatisierung und größere affektive und sensorische Schmerzstärken als die Rückenschmerzpatienten, aber unterschieden sich nicht von den somatoformen Schmerzpatienten. Des weiteren gaben die Fibromyalgiepatienten mehr Schmerzen an verschiedenen Körperstellen an als die Rückenschmerzpatienten. Ein unerwartetes Ergebnis war, dass die somatoformen Schmerzpatienten eine größere Ausprägung im Merkmal Bestrafung (i. s. einer Partnerreaktion) als die Fibromyalgiepatienten (und die Gesunden) zeigten.
Die Studienergebnisse stützen das Konzept, dass das periphere Nervensystem zu Schmerzen beim Fibromyalgie-Syndrom (FMS) beiträgt. An der Neurologischen Universitätsklinik Würzburg wurden 53 FMS Patientinnen und 35 gesunde Kontrollen rekrutiert, ausführlich anamnestiziert inklusive spezieller Schmerzfragebögen, neurologisch und mittels spezieller Tests auf eine Störung der kleinkalibrigen A-delta- und C-Nervenfasern untersucht. Hierzu gehörte eine quantitative sensorische Testung mit Pleasant touch Untersuchung und die schmerz-assoziierten elektrisch-evoziierten Potentiale für die Kleinfaserfunktion und die corneale confocale Mikroskopie, sowie die Analyse von Hautstanbiopsien für die Kleinfasermorphologie.
Im Unterschied zu gesunden Kontrollen wiesen die FMS Patientinnen eine Reduktion, als auch eine Funktionsänderung der kleinkalibrigen Nervenfasern auf. Des Weiteren konnten wir aus der heterogenen Patientenpopulation anhand von unterschiedlichen Nervenfaserdichten der Haut eine Subgruppe mit generalisierter Reduktion der Hautinnervation identifizieren, die besonders schwer betroffen ist.
Diese Subgruppenanalysen können künftig von großer Bedeutung für die
Therapiewahl sein.
Untersuchungen zu immunologischen Pathomechanismen bei der Entstehung chronischer Schmerzsyndrome
(2009)
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden anhand eines Tiermodells zunächst Hinweise für die pathogene Relevanz von Serumfaktoren für die Entstehung von chronischen Schmerzsyndromen und assoziierten Symptomen gesucht. Es zeigten sich bei Versuchsmäusen nach intraperitonealer Injektion von Serum eines Patienten mit komplexem regionalem Schmerzsyndrom (CRPS) im Vergleich zu Kontrolltieren, denen Serum von gesunden Blutspendern injiziert wurde, Veränderungen des Spezies-spezifischen, explorativen Verhaltensmusters, welche erste Hinweise auf schmerzassoziiertes Verhalten liefern. Aufgrund dieser Befunde und der Hypothese der Präsenz einer humoralen Autoimmunreaktion bei der Entstehung chronischer Schmerzsyndrome wurde die Seroprävalenz für Antikörper gegen eine Vielzahl potentieller Autoantigene bei Patienten mit CRPS oder Fibromyalgiesyndrom im Vergleich zu gesunden Kontrollprobanden mittels immunhistochemischer Färbungen gegen murines Gewebe untersucht, wobei kein für die beschriebenen Schmerzerkrankungen pathognomonischer Autoantikörper identifiziert werden konnte. Die vorliegende Arbeit erfüllte ihren Zweck als Pilotprojekt, indem sie wichtige Daten lieferte, die für weitere Untersuchungen wegweisend sind. Dies bezieht sich im Besondern auf notwendige Änderungen bei den In-vitro-Methoden zur Detektion von Autoantikörpern. Zudem müssen die In-vivo-Experimente unter Einbeziehung sensorischer Verhaltenstests wiederholt und durch Fraktionierung der injizierten Serumproben erweitert werden, um gegebenenfalls Autoantikörper als Pathogene der Erkrankungen identifizieren zu können. Die in der vorliegenden Arbeit beschriebenen Erkenntnisse bieten einen Einblick in mögliche pathophysiologische Mechanismen bei der Entstehung von chronischen, idiopathischen Schmerzzuständen und könnten als Basis für neue Überlegungen über den Einsatz immunmodulierender Therapiestrategien bei derartigen Syndromen dienen.