Das Schmerzgedächtnis im zentralen Nervensystem – Fachwissen und physiotherapeutische Behandlung in Oberhausen

Diese Erkenntnisse zeigten weiland erstmals, dass die Verarbeitung von akuten Schmerzreizen bei nicht vorgeschädigtem Gewebe zumindest teilweise über andere nozizeptive Bahnen verläuft als die Nozizeption bei Entzündungen, Traumata und Nervenverletzungen. Diese Schlussfolgerung aus tierexperimentellen Versuchen wird durch Befunde am Menschen bestätigt. Kürzlich wurden Korrelate der synaptischen LTP bei der Schmerzwahrnehmung von Probanden beobachtet (Klein et al. 2004). Kontrollierte Schmerzreize führten zu einer lang anhaltenden Steigerung der Schmerzempfindlichkeit für das gereizte und das unmittelbar angrenzende Hautareal.

Mit modernen bildgebenden Verfahren konnte beim Menschen gezeigt werden, dass beim Entzündungsschmerz andere Hirnareale aktiviert werden als beim Akutschmerz (Lorenz et al. 2002). Obwohl die Reizintensitäten so gewählt wurden, dass die Schmerzintensität als jeweils gleich stark empfunden wurde, wurden die Hitzereize auf entzündeter Haut als aversiver empfunden als die, die auf normale Haut appliziert wurden. Auch diese Befunde am Menschen zeigen, dass bei der Hyperalgesie andere Teile des nozizeptiven Systems involviert sind, als beim Akutschmerz.

Entzündungen und Nervenverletzungen können die physiologische, tonisch aktive Hemmung im Rückenmark beeinträchtigen. Die wichtigsten hemmenden Neurotransmitter im Rückenmark sind _-Aminobuttersäure und Glyzin. Sowohl GABAerge als auch glyzinerge Neurone können in ihrer Funktion gestört werden.

Durch gentechnisch veränderte Mauslinien ist es nun erstmals möglich, gezielt von glyzinergen oder GABAergen Nervenzellen im Rückenmark abzuleiten und so ihre Eigenschaften zu bestimmen. Bei Entzündungen ist die glyzinerge Übertragung im Rückenmark durch einen prä-synaptischen Mechanismus abgeschwächt (Müller et al. 2003). Hemmung der glyzinergen oder GABAergen Übertragung im Rückenmark führt im Tierversuch zur Hyperalgesie und Allodynie (Dickenson et al. 1997). Die Zahl der GABAergen Neurone und die GABAerge Immunreaktivität im Rückenmark ist nach Nervenläsionen deutlich reduziert. Möglicherweise ist hieran der Zelltod durch die neurotoxische Wirkung von exzessiv freigesetztem Glutamat ursächlich beteiligt.

Einige Formen von einschließenden Schmerzen bei Neuropatien weisen phänomenologische Gemeinsamkeiten mit epileptiformen Anfällen auf. Dazu zählt die Auslösbarkeit durch harmlose Reize, die Rekfraktärphase nach einem Anfall sowie  der stereotype Ablauf eines Anfalles. Auch das Ansprechen auf antiepileptische Medikamente gehört dazu. Kürzlich zeigte sich, dass das neuronale Netzwerk im Rückenmark tatsächlich in der Lage ist, epileptiforme Entladungen auszubilden, die auf antiepileptische Substanzen nicht jedoch auf Opioide ansprachen (Ruscheweyh and Sandkühler 2003). Zukünftige Arbeitensollen Rolle die epileptiforme Entladungen im nozizeptiven System bei neuropatischen Schmerzen untersuchen.

Zwei in der Vergangenheit genannte Mechanismen der Schmerzchronifizierung sind dagegen nach heutigem Kenntnisstand obsolet. Dazu zählt das Aussprossen von niederschwelligen A_- Fasern in nozizeptiven Regionen des Hinterhorns. Frühere Arbeiten zeigten, dass ein Farbstoff, der normalerweise nur von niederschwelligen A_- Fasern aufgenommen und transportiert wird, nach einer Nervenläsion auch in oberflächlichen Schichten des Hinterhorns sichtbar ist, in denen normalerweise nur nozizeptive A_- und C-Fasern enden. Dieser Befund wurde interpretiert als ein Hinweis auf das Aussprossen von niederschwelligen A_- Fasern in die oberflächlichen Laminae I und II des Hinterhorns. Dies sollte erklären, dass nach Nervenläsionen Erregungen von A_- Faserafferenzen zu Schmerzempfindungen führen. Tatsächlich konnten spätere Arbeiten jedoch beweisen, dass es sich hierbei um ein experimentelles Artefakt gehandelt hatte (Shehab et al. 2003).

»Wind-up« wird gelegentlich als Ursache für eine gesteigerte Schmerzempfindlichkeit nach Entzündungen oder Nervenläsionen angeführt. In seiner ursprünglichen Definition ist »wind-up« jedoch ein normales Kodierverhalten von einem Teil der nozizeptiven Nervenzellen im Hinterhorn des Rückenmarks (Mendell and Wall 1965).

Auch ohne Entzündungen oder Nervenläsionen zeigt ein Teil der Neurone bei C-Faser Reizung mit 0,5 – 5 Erregungen pro Sekunde zu Beginn eines Reizes eine Zunahme der Reizantworten. Dieses »wind-up« kann man in den ersten 10 bis 15 Sekunden der C-Faser Erregung beobachten. Das kann wiederum dazu führen, dass Reizantworten auch bei niedrigen Schmerzreizen ausgelöst werden, wenn diese über mehrere Sekunden bestehen bleiben. »Wind-up« ist somit also ein adaptiver Mechanismus, um adäquates Schmerzverhalten bei anhaltenden, akuten, leichten Schmerzreizen zu erzwingen.

Mechanismen der zentralen Sensibilisierung wie synaptische LTP oder Verlust der physiologischen Hemmung können die Stärke von »wind-up« erhöhen und die Entladungsfrequenzen in C-Fasern, die »wind-up« auslösen, absenken. Veränderungen des »wind-up« können damit zur Quantifizierung einer zentralen Sensibilisierung herangezogen werden.

Als gemeinsamer Auslöser für die verschiedenen Mechanismen beim Schmerzgedächtnis kommt die exzessive Freisetzung von Neurotransmittern in Frage. Maßnahmen, die die gesteigerte Freisetzung verhindern oder die übermäßige Rezeptoraktivierung unterbinden, kommen daher prinzipiell für die präventive Analgesie in Betracht. Man bezeichnet das im Englischen als pre-emptive analgesia. Die körpereigene Schmerzabwehr löst im Hinterhorn des Rückenmarks eine prä- und post-synaptische Hemmung der Neurotransmitterfreisetzung aus.

Als hemmende Überträgerstoffe sind endogene Opioide, Monoamine wie Noradrenalin und Serotonin, sowie die hemmenden Neurotransmitter GABA und Glyzin bekannt. Eine Schwächung der körpereigenen Schmerzabwehr hat zur Folge, dass normalerweise harmlose Schmerzreize zu einer zentralen Sensibilisierung führen können. Dies mag die unterschiedliche Anfälligkeit von Patienten erklären, bei offenbar gleichen Schmerzursachen ein Schmerzgedächtnis auszubilden. Bei insuffizienter körpereigener Schmerzabwehr oder bei starken Schmerz auslösenden Gewebeschäden kann die zusätzliche Gabe von Opioiden, von Alpha-2-Adrenorezeptoragonisten oder von antiphlogistischen Analgetika zur präventiven Analgesie notwendig sein (Bromley et al. 1995).

Dagegen stellt der Verlust von Schmerzempfindung und Bewusstseins bei Narkose beispielsweise durch inhalative Narkotika keinen Schutz vor Sensibilisierung dar. Auch bei tiefer chirurgischer Narkose kann sich im Rückenmark ein Schmerzgedächtnis ausbilden.

Die präventive Analgesie kann nur eingesetzt werden, wenn der Zeitpunkt einer Schmerzursache, z.B. eines operativen Eingriffs, von vornherein bekannt ist. Bei der überwiegenden Mehrzahl der Schmerzpatienten haben Sensibilisierungen jedoch bereits stattgefunden. Es ist daher von großem klinischem Interesse, Mechanismen zu identifizieren das Schmerzgedächtnis wieder zu löschen. Nach heutigem Kenntnisstand sind die Sensibilisierungen wie synaptische Langzeitpotenzierung im Rückenmark oder eine gestörte Hemmung nicht irreversibel, sondern können sich innerhalb von Tagen bis Jahren wieder spontan zurückbilden.

Eine ausreichende Schmerztherapie ist dann erforderlich, um das Auffrischen des Schmerzgedächtnis zu verhindern und eine spontane Rückbildung zu ermöglichen. Bei einigen wenigen Patienten können offenbar Gegenirritationsverfahren wie die transkutane elektrische Nervenstimulation oder bestimmte Formen der Nahpunktakupunktur Signaltransduktionswege in nozizeptiven Nervenzellen aktivieren, die der Bildung und der Aufrechterhaltung des Schmerzgedächtnisses entgegen wirken (Carlsson and Sjolund 1994).

Quellen:
Das Schmerzgedächtnis. Prof. Dr. Jürgen Sandkühler. MEDMIX 4/2005. S18-22.

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