Neuromuscular DiseasesNeuromuscular DiseasesНервно-мышечные болезни2222-87212413-0443Publishing House ABV Press60110.17650/2222-8721-2024-14-2-38-43ORIGINAL REPORTSОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯCalculating pain sensation in neuropathiesОценка болевой чувствительности при невропатияхSouflaA.SouflaА.
Greece

Antigoni Soufla 

Athens 115 27

Antigoni Soufla 

Афины 115 27

antigosoufla@gmail.comSchmelzM.
Germany

Mannheim 68167

Мангейм 68167

RukwiedR.
Germany

Mannheim 68167

Мангейм 68167

KokotisP.
Greece

Athens 115 27

Афины 115 27

Aeginition University Hospital, School of Medicine, National and Kapodistrian University of AthensУниверситетская больница Эгинитион, Школа медицины, Афинский национальный университет им. КаподистрииFaculty Mannheim, University of HeidelbergМедицинский факультет в Мангейме, Гейдельбергский университет2405202414224052024Copyright ©; 2024, Soufla A., Schmelz M., Rukwied R., Kokotis P.Copyright ©; 2024, Soufla А., Schmelz M., Rukwied R., Kokotis P.2024Soufla A., Schmelz M., Rukwied R., Kokotis P.Soufla А., Schmelz M., Rukwied R., Kokotis P.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://nmb.abvpress.ru/jour/article/view/601

Aim. Evaluating pain sensation after C nociceptor activation with transdermal sinusoidal current wave stimulation protocol and skin biopsy.

Materials and methods. Healthy volunteers aged 20–30 years (17 females and 18 males) participated after having given their informed consent. Half‑sine wave pulses of 0.5 sec duration (1 Hz) were generated at intensities of 0.2 to 1 mA by a constant current stimulator. Apart from half‑sine wave stimulation, sine wave pulses of 60 sec duration (4 Hz) were generated at intensity of 0.2 mA also by the constant current stimulator (Digitimer Ltd, Welwyn Garden City, UK) controlled by DAPSYS 8 (www.dapsys.net). Moreover, we performed 3‑mm skin punch biopsies 10 cm above the lateral malleolus of the leg and in the middle of the volar side of the forearm to the volunteer’s group.

Results. Delivering transdermal sinusoidal half‑sine wave when trying to stimulate mechano‑sensitive C fibers, when the amplitude of the delivered wave is increased from 0.2 to 1 mA according to our protocol, pain sensation is also increased following the same scheme. If we observe a different scheme of activation in C fibers, this could be a sign of neuropathic pain. Considering the mechano‑insensitive C fibers of pain, when trying to stimulate them we expect increasing pain sensation and then familiarization, desensitization and reduction of pain sensation. As a result, if this scheme isn’t observed when sine wave is delivered transdermal with 1 min of duration, and we observe a different scheme, a C fiber neuropathy and neuropathic pain could be involved. Regarding the skin biopsies, a correlation between pain sensation of sine wave (delivered transdermal to stimulate mechano‑insensitive C fibers of pain on the forearm), and the nerve fiber density was observed. A correlation between the bifurcated fibers of the biopsy site and the pain sensation was observed when mechanosensitive and mechano‑insensitive fibers are stimulated, which needs further investigation. Also, a correlation between the remnant nerve fibers of subepidermal nerve plexus and mechano‑insensitive nerve fibers of pain is observed that also needs further investigation.

Conclusion. Skin biopsy and transdermal electrical stimulation are very promising available tools of diagnosing C fiber neuropathies and assessing neuropathic pain.

Цель исследования – оценка болевых ощущений после активации C‑ноцицептора с помощью протокола трансдермальной синусоидальной стимуляции током и биопсии кожи.

Материалы и методы. В исследовании участвовали здоровые добровольцы в возрасте 20–30 лет (17 женщин и 18 мужчин), подписавшие информированное согласие. Полусинусоидальные импульсы длительностью 0,5 с (1 Гц) генерировались при интенсивности от 0,2 до 1 мА с помощью стимулятора постоянного тока. Помимо стимуляции полусинусоидальными импульсами, также с помощью стимулятора постоянного тока (Digitimer Ltd, Уэлин‑Гарден‑Сити, Великобритания) под управлением системы DAPSYS 8 (www.dapsys.net) генерировались синусоидальные импульсы длительностью 60 с (4 Гц) с интенсивностью 0,2 мА. Кроме того, мы выполнили группе добровольцев 3‑миллиметровую пункционную биопсию кожи на 10 см выше латеральной лодыжки и в середине ладонной стороны предплечья.

Результаты. При подаче чрескожной синусоидальной полусинусоидальной волны для стимуляции механочувстви‑

тельных C‑волокон при увеличении амплитуды волны от 0,2 до 1 мА по нашему протоколу по той же схеме усиливаются и болевые ощущения. Если наблюдается другая схема активации С‑волокон, это может быть признаком нейропатической боли. При попытке стимуляции механонечувствительных С‑волокон болевой чувствительности мы ожидаем усиления болевых ощущений, а затем привыкания, десенсибилизации и снижения боли. Если эта схема не соблюдается при чрескожной подаче синусоидальной волны длительностью 1 мин, могут иметь место невропатия С‑волокон и нейропатическая боль. Что касается биопсии кожи, наблюдалась корреляция между болевым ощущением от синусоидальной волны (доставляемой чрескожно для стимуляции механонечувствительных С‑волокон болевой чувствительности на предплечье) и плотностью нервных волокон. При стимуляции механочувствительных и механонечувствительных волокон наблюдалась корреляция между раздвоенными волокнами места биопсии и болевым ощущением, что требует дальнейшего изучения. Кроме того, наблюдалась корреляция между остаточными нервными волокнами субэпидермального нервного сплетения и механонечувствительными нервными волокнами болевой чувствительности, что также требует дальнейшего изучения.

Выводы. Биопсия кожи и чрескожная электростимуляция являются весьма многообещающими доступными инструментами диагностики нейропатий С‑волокон и оценки нейропатической боли.

neuropathic painpainful neuropathyperipheral neuropathychronic painnerve fiberssinusoidal transdermal stimulationskin biopsyнейропатическая больболевая нейропатияпериферическая нейропатияхроническая больнервные волокнасинусоидальная чрескожная стимуляциябиопсия кожиDr. A. Soufla would like to express her gratitude to Pr. Dr. Panagiotis Kokotis for his valuable support and assistance during the research process.Доктор A. Soufla выражает благодарность проф. P. Kokotis за его ценную поддержку и помощь в ходе исследования.1. Mendell L.M. Computational functions of neurons and circuits signaling injury: Relationship to pain behavior. Proc Natl Acad Sci USA 2011;108(Suppl 3):15596–601. DOI:10.1073/pnas.1012195108Mendell L.M. Computational functions of neurons and circuits signaling injury: Relationship to pain behavior. Proc Natl Acad Sci USA 2011;108(Suppl 3):15596–601. DOI:10.1073/pnas.10121951082. Sandkühler J. Models and mechanisms of hyperalgesia and allodynia. Physiol Rev 2009;89(2):707–58. DOI: 10.1152/physrev.00025.2008Sandkühler J. Models and mechanisms of hyperalgesia and allodynia. Physiol Rev 2009;89(2):707–58. DOI: 10.1152/physrev.00025.20083. Woolf C.J. Central sensitization: Implications for the diagnosis and treatment of pain. Pain 2011;152(3 Suppl):S2–15. DOI: 10.1016/j.pain.2010.09.030Woolf C.J. Central sensitization: Implications for the diagnosis and treatment of pain. Pain 2011;152(3 Suppl):S2–15. DOI: 10.1016/j.pain.2010.09.0304. Zhou L., Pioro E.P. Familial ALS with SOD1 mutation misdiagnosed with polyradiculopathy and myopathy. Amyotroph Lateral Scler 2009;10(5–6):476–8. DOI: 10.3109/17482960802449278Zhou L., Pioro E.P. Familial ALS with SOD1 mutation misdiagnosed with polyradiculopathy and myopathy. Amyotroph Lateral Scler 2009;10(5–6):476–8. DOI: 10.3109/174829608024492785. Woolf C.J. Pain: moving from symptom control toward mechanism-specific pharmacologic management. Ann Intern Med 2004; 140:441–51. DOI: 10.7326/0003-4819-140-8-200404200-00010Woolf C.J. Pain: moving from symptom control toward mechanism-specific pharmacologic management. Ann Intern Med 2004; 140:441–51. DOI: 10.7326/0003-4819-140-8-200404200-000106. Horowitz S.H. The diagnostic workup of patients with neuropathic pain. Med Clin North Am 2007;91(1):21–30. DOI: 10.1016/j.mcna.2006.10.002Horowitz S.H. The diagnostic workup of patients with neuropathic pain. Med Clin North Am 2007;91(1):21–30. DOI: 10.1016/j.mcna.2006.10.0027. Borchers A.T., Gershwin M.E. Complex regional pain syndrome: A comprehensive and critical review. Autoimmun Rev 2014;13(3):242–65. DOI: 10.1016/j.autrev.2013.10.006Borchers A.T., Gershwin M.E. Complex regional pain syndrome: A comprehensive and critical review. Autoimmun Rev 2014;13(3):242–65. DOI: 10.1016/j.autrev.2013.10.0068. Devigili G., Tugnoli V., Penza P. et al. The diagnostic criteria for small fibre neuropathy: From symptoms to neuropathology. Brain 2008;131(Pt 7):1912–25. DOI: 10.1093/brain/awn093Devigili G., Tugnoli V., Penza P. et al. The diagnostic criteria for small fibre neuropathy: From symptoms to neuropathology. Brain 2008;131(Pt 7):1912–25. DOI: 10.1093/brain/awn0939. Kehlet H., Jensen T.S., Woolf C.J. Persistent postsurgical pain: Risk factors and prevention. Lancet 2006;367(9522):1618–25. DOI: 10.1016/S0140-6736(06)68700-XKehlet H., Jensen T.S., Woolf C.J. Persistent postsurgical pain: Risk factors and prevention. Lancet 2006;367(9522):1618–25. DOI: 10.1016/S0140-6736(06)68700-X10. Gold S.M., Stucky L.C. The senses: A comprehensive reference. 2nd edn. 2020.Gold S.M., Stucky L.C. The senses: A comprehensive reference. 2nd edn. 2020.11. Belmonte C., Viana F. Nociceptor responses. Encyclopedia of Neuroscience, 2009.Belmonte C., Viana F. Nociceptor responses. Encyclopedia of Neuroscience, 2009.12. Jonas R., Namer B., Stockinger L. et al. Tuning in C-nociceptors to reveal mechanisms in chronic neuropathic pain. Ann Neurol 2018;83(5):945–57. DOI: 10.1002/ana.25231Jonas R., Namer B., Stockinger L. et al. Tuning in C-nociceptors to reveal mechanisms in chronic neuropathic pain. Ann Neurol 2018;83(5):945–57. DOI: 10.1002/ana.2523113. Truini A., Biasiotta A., Di Stefano G. et al. Does the epidermal nerve fibre density measured by skin biopsy in patients with peripheral neuropathies correlate with neuropathic pain? Pain 2014;155(4):828–32. DOI: 10.1016/j.pain.2014.01.022Truini A., Biasiotta A., Di Stefano G. et al. Does the epidermal nerve fibre density measured by skin biopsy in patients with peripheral neuropathies correlate with neuropathic pain? Pain 2014;155(4):828–32. DOI: 10.1016/j.pain.2014.01.02214. Tesfaye S., Boulton A.J., Dyck P.J. et al. Diabetic neuropathies: Update on definitions, diagnostic criteria, estimation of severity, and treatments. Diabetes Care 2010;33(10):2285–93. DOI: 10.2337/dc10-1303Tesfaye S., Boulton A.J., Dyck P.J. et al. Diabetic neuropathies: Update on definitions, diagnostic criteria, estimation of severity, and treatments. Diabetes Care 2010;33(10):2285–93. DOI: 10.2337/dc10-130315. Lauria G., Hsieh S.T., Johansson O. et al. European Federation of Neurological Societies/Peripheral Nerve Society Guideline on the use of skin biopsy in the diagnosis of small fiber neuropathy. Report of a joint task force of the European Federation of Neurological Societies and the Peripheral Nerve Society. Eur J Neurol 2010;17(7):903–12, e44–9. DOI: 10.1111/j.1468-1331.2010.03023.xLauria G., Hsieh S.T., Johansson O. et al. European Federation of Neurological Societies/Peripheral Nerve Society Guideline on the use of skin biopsy in the diagnosis of small fiber neuropathy. Report of a joint task force of the European Federation of Neurological Societies and the Peripheral Nerve Society. Eur J Neurol 2010;17(7):903–12, e44–9. DOI: 10.1111/j.1468-1331.2010.03023.x16. Nolano M., Provitera V., Caporaso G. et al. Cutaneous innervation of the human face as assessed by skin biopsy. J Anat 2013;222(2):161–9. DOI: 10.1111/joa.12001Nolano M., Provitera V., Caporaso G. et al. Cutaneous innervation of the human face as assessed by skin biopsy. J Anat 2013;222(2):161–9. DOI: 10.1111/joa.1200117. Haefeli M., Elfering A. Pain assessment. Eur Spine J 2006;15(Suppl 1): S17–24. DOI: 10.1007/s00586-005-1044-xHaefeli M., Elfering A. Pain assessment. Eur Spine J 2006;15(Suppl 1): S17–24. DOI: 10.1007/s00586-005-1044-x18. Closs S.J., Barr B., Briggs M. et al. A comparison of five pain assessment scales for nursing home residents with varying degrees of cognitive impairment. J Pain Symptom Manage 2004;27(3):196–205. DOI: 10.1016/j.jpainsymman.2003.12.010Closs S.J., Barr B., Briggs M. et al. A comparison of five pain assessment scales for nursing home residents with varying degrees of cognitive impairment. J Pain Symptom Manage 2004;27(3):196–205. DOI: 10.1016/j.jpainsymman.2003.12.01019. Jensen M.P., Karoly P., Braver S. The measurement of clinical pain intensity: A comparison of six methods. Pain 1986;27(1):117–26. DOI: 10.1016/0304-3959(86)90228-9Jensen M.P., Karoly P., Braver S. The measurement of clinical pain intensity: A comparison of six methods. Pain 1986;27(1):117–26. DOI: 10.1016/0304-3959(86)90228-920. Sauerstein K., Liebelt J., Namer B. et al. Low-frequency stimulation of silent nociceptors induces secondary mechanical hyperalgesia in human skin. Neuroscience 2018;387:4–12. DOI: 10.1016/j.neuroscience.2018.03.006Sauerstein K., Liebelt J., Namer B. et al. Low-frequency stimulation of silent nociceptors induces secondary mechanical hyperalgesia in human skin. Neuroscience 2018;387:4–12. DOI: 10.1016/j.neuroscience.2018.03.006