1 De neurofysiologie van acute en chronische pijn

Transcriptie

1 1 De neurofysiologie van acute en chronische pijn Jo Nijs en C. Paul van Wilgen Om educatie over pijnfysiologie toe te passen bij patiënten met chronische pijn is een gedegen kennis van pijnfysiologie noodzakelijk. Dit hoofdstuk beschrijft de neurofysiologie van acute en chronische pijn en de basisprocessen die hierbij optreden. De plasticiteit van het zenuwstelsel zorgt ervoor dat de neurofysiologische mechanismen van chronische pijn heel anders verlopen dan bij acute pijnsensatie. Zo vinden er tijdens een toestand van centrale sensitisatie veranderingen plaats in het centrale zenuwstelsel. Deze veranderingen bestaan onder meer uit een verhoogde prikkel-responsrelatie van de neuronen in de dorsale hoorn van het ruggenmerg, waardoor inkomende (gevaar)boodschappen van daaruit veel sterker worden doorgestuurd naar de hersenen. Dit wordt versterkt doordat er vanuit de hersenen een verminderd functioneren is van de descenderende nociceptief-inhiberende banen en een versterkte werking van de nociceptief-faciliterende banen. Tot slot zijn er veranderingen in de pijnneuromatrix: de verbinding tussen de neuronen in de hersenen verloopt vele malen efficiënter en andere hersengebieden zijn betrokken bij de verwerking van de inkomende (gevaar)boodschappen waardoor ook potentieel niet-gevaarlijke boodschappen als gevaarlijk (lees pijnlijk) worden geïnterpreteerd. 1.1 Inleiding Dit hoofdstuk start met een bondige definiëring van pijn en neuropathische pijn, daarnaast beschrijven we met name de neurofysiologie van acute en chronische pijn en de basisprocessen die hierbij optreden. Zo kunt u uw kennis en inzicht van de neurofysiologie van pijn opfrissen. In het bijzonder staan de overeenkomsten en verschillen tussen acute en chronische pijn centraal. Deze neurofysiologische kennis is een essentieel onderdeel van het proces van pijneducatie.

2 14 Pijneducatie - een praktische handleiding voor (para)medici De behandelaar moet immers de neurofysiologische processen die optreden bij pijn kunnen uitleggen. Hoe dit wordt toegepast in het therapeutische proces komt later in dit boek aan bod (onder meer in hoofdstuk 6). 1.2 Defi nitie van pijn en neuropathische pijn D e International Association for the Study of Pain (IASP) definieert pijn als een onplezierige sensorische en emotionele ervaring, geassocieerd met actuele of potentiële weefselschade, of beschreven in termen van dergelijke schade ( Merksey, 1979 ). Er zijn dus tal van factoren die de pijngewaarwording beïnvloeden. Pijn wordt chronisch genoemd wanneer deze minimaal drie maanden aanwezig is, hetzij continu hetzij intermitterend en de duur van de klachten langer is dan verondersteld (er geen duidelijke somatisch onderhoudende factor is). In de kliniek zien we veelal patiënten die veel langer dan drie maanden (vaak jaren) leven met pijn. Naast acute pijn (of nociceptieve pijn ) en chronische pijn kennen we nog de term neuropathische pijn. De IASP definieert neuropathische pijn als pijn ontstaan of veroorzaakt door een laesie of disfunctie in het zenuwstelsel ( Merskey & Bogduk, 1994 ). Bij neuropathische pijn zijn er grofweg twee groepen: de groep waarbij sprake is van een laesie en de groep waarbij sprake is van disfunctie. De definitie van neuropathische pijn, en het feit dat deze twee groepen onder dezelfde diagnose vallen, is momenteel onderwerp van discussie ( Treede et al., 2008 ). In dit boek gaan we niet nader op deze nog lopende discussie in. De diagnose neuropathische pijn wordt gesteld aan de hand van specifieke, meetbare uiterlijke kenmerken: veranderingen in de gevoelsdrempels. De algemene neuropathische mechanismen die gediagnosticeerd worden, zijn naast pijn onder andere koude/warmte, sensibiliteit, vibratie, en druk. ( Rolke et al., 2006 ). Binnen de groep neuropathische pijn met een laesie is er onderscheid tussen centrale neuropathische pijn en perifere neuropathische pijn. Voorbeelden van centrale neuropathische pijn zijn: multiple sclerose of aan de ziekte van Parkinson gerelateerde pijn, post- stroke-pijn, posttraumatische ruggenmergpijn, syringomyelie en compressiemyelopathie. Voorbeelden van perifere neuropathie zijn: diabetesneuropathie, posttraumatische neuralgie, radiculopathie, postherpetische neuralgie en (alcoholgeïnduceerde) polyneuropathie. Onder de diagnosegroepen patiënten met een disregulatie vallen over het algemeen de patiënten die we beschouwen als chronischepijnpatiënten. Echter niet alle patiënten met een disregulatie hebben chro-

3 1 De neurofysiologie van acute en chronische pijn 15 nische pijn en niet bij alle patiënten met chronische pijn is er sprake van een disregulatie. Bij beide groepen is sensitisatie het belangrijkste kenmerk. Ook klinisch (voor patiënten) is sensitisatie veelal het meest belangrijke kenmerk. De term sensitisatie en bij welke groepen dit verschijnsel voorkomt, komt verderop in dit hoofdstuk nader aan de orde. Aansluitend volgt een bondig overzicht van de neurofysiologische mechanismen die verantwoordelijk zijn voor acute (1.2) en chronische (1.3) pijn. 1.3 Hoe werkt pijn? De neurofysiologie van acute pijn Bij een beschadiging gaat er een actiepotentiaal naar de dorsale hoorn van het ruggenmerg. Vervolgens reageren de nociceptieve neuronen op deze prikkeling met het zenden van actiepotentialen door hun axonen. Pijndetectie is voorbehouden voor A-(snelle, gemyeliniseerde) en C- (trage, niet-gemyeliniseerde) vezels ( McCulloch & Transfeld, 1997 ). In principe zijn alleen neuronen die een axon van het type A of C hebben in staat om bij te dragen aan de pijngewaarwording en daarom worden ze als nociceptieve neuronen gerangschikt. Via deze vezels worden de actiepotentialen getransporteerd naar lamina I, II en V van de dorsale hoorn van het ruggenmerg, waar de primaire afferente neuronen hun actiepotentiaal doorgeven aan de secundaire neuronen. Echter, de dorsale hoorn is ook een voorname plaats waar de inkomende pijnprikkel wordt gemoduleerd. De pijnmodulatie binnen het systeem is deels bepalend of de pijnprikkel al dan niet wordt doorgestuurd naar hogere centra binnen het centrale zenuwstelsel (voor interpretatie). Deze modulatie binnen de dorsale hoorn is beschreven als de poorttheorie. Het openen of sluiten van de poort wordt bepaald door de aard en intensiteit van de inkomende prikkel(s), maar ook door beïnvloeding vanuit hoger gelegen hersendelen via descenderende banen. Een open poort laat toe dat de nociceptieve prikkel vanuit de dorsale hoorn zich verplaatst naar de tegenovergestelde kant van het ruggenmerg, van waaruit ze via de laterale spinothalamische route naar de hersenen (thalamus/formatio reticularis in de hersenstam) wordt gezonden. Een gesloten poort maakt dat nociceptieve prikkels niet, of later, worden waargenomen. Dit mechanisme verklaart waarom de gewaarwording van pijn bij eenzelfde lichamelijke beschadiging onder verschillende omstandigheden of verschillende psychologische toestanden anders kan zijn. Het poortmechanisme maakt ook duidelijk dat de rol van hogere hersengebieden al in het acute stadium van belang is. Bekende voorbeelden van het minder gevoelig worden van het pijnsysteem in acute

4 16 Pijneducatie - een praktische handleiding voor (para)medici situaties zijn: op de vlucht geslagen soldaten, bijvoorbeeld tijdens de eerste wereldoorlog, die pas op het moment dat ze in veiligheid zijn merken dat ze schotwonden hebben, of voetballers die pas na een spannende wedstrijd merken dat ze een ernstige blessure hebben. Maar het systeem kan ook overgevoelig zijn, bijvoorbeeld bij kinderen die een vaccinatie krijgen. Bij dezelfde prik voelt een ontspannen kind nauwelijks iets en schreeuwt een angstig kind het uit van de pijn. de verwerking op hersenniveau Nociceptieve prikkels bereiken het ruggenmerg via primaire afferente zenuwen die in het ruggenmerg convergeren op tweedegraads afferente neuronen. De voornaamste neuronen die zorgen voor pijntransmissie zijn de wide-dynamic-range neurons in de dorsale hoorn van het ruggenmerg. De tweedegraads afferente neuronen vormen de primaire stijgende of ascenderende banen (spinothalamische banen) en eindigen in de thalamus. De thalamus verdeelt de nociceptieve prikkels naar de somatosensorische cortex, waar het sensorisch-discriminatieve aspect van pijn tot stand komt. Het sensorisch-discriminatieve aspect van pijn bestaat uit de locatie, duur en intensiteit van de nociceptieve prikkels: Vanuit welk deel van ons lichaam is de nociceptieve prikkel afkomstig? Hoe lang blijft die prikkel aanwezig? Hoe intens is deze prikkel? Daarnaast wordt de nociceptieve input ook verdeeld naar andere subcorticale hersencentra, zoals de anterieure cingulate gyrus ( Rainville et al., 1997 ), de amygdala ( Neugebauer et al., 2004; Price, 2002 ) en delen van de insula, waar de affectief-motivationele informatie van de pijn wordt verwerkt ( Cross, 1994; Bennett, 1999 ). Ook prefrontale cortexgebieden worden geactiveerd bij de verwerking van inkomende nociceptieve prikkels op hersenniveau. Cognitieve variabelen zoals geheugen en prikkelevaluatie zijn van belang bij de activatie van prefrontale cortexgebieden ( Seifert & Maihöfner, 2009 ). De nociceptieve prikkels, overgebracht door de stijgende nociceptieve weg, worden gemoduleerd door verschillende dalende banen (figuur 1.1) ( Gebhart, 2004 ). Deze banen vinden hun oorsprong in veel gebieden in de hersenen, zoals het periaqueductale grijze gebied in de middenhersenen ( Willis & Westlund, 1997 ), de rostroventrale medulla, de locus caeruleus ( Jones, 1991 ) en de hypothalamus. Het is genoegzaam bekend dat deze dalende paden een sterke invloed hebben op de pijnperceptie ( Brooks & Tracey, 2005; Apkarian et al., 2005 ).

5 1 De neurofysiologie van acute en chronische pijn 17 Figuur 1.1 Schematisch overzicht van de centrale pijnverwerkingsmechanismen (overgenomen uit Nijs et al. 2010) Het nociceptief inhiberende (pijndempend in de volksmond) effect van bijvoorbeeld manuele oscillaties, toegepast op een gewricht dat segmentaal gerelateerd is aan een gewricht met een nociceptieve bron (bijvoorbeeld een artrotisch gewricht), is een gevolg van de activatie van descenderende nociceptieve banen (figuur 1.2). Meer specifiek activeert de manuele oscillatie de neuronen in de periaqueductale grijze stof, vanwaaruit zowel de descenderende serotonerge (via de rostrale ventromediale medulla) als de descenderende noradrenerge (via de dorsolaterale pons) zenuwvezels geactiveerd worden ( Sluka et al., 2001, 2006; Skyba et al., 2003; Moss et al., 2007 ). Zowel de descenderende serotonerge als noradrenerge zenuwvezels zorgen, via hun projecties op de neuronen van de achterhoorn van het ruggenmerg, voor een analgetisch effect (figuur 1.2). Deze mechanismen zijn onafhankelijk van GABA-neurotransmissie of actie van de spinale μ- en δ-opioïde receptoren zoals die geactiveerd worden bij de applicatie van TENS ( Transcutane Electric Nerve Stimulation ) ( Skyba et al., 2003; Sluka et al ). De activatie van deze descenderende nociceptief-inhiberende banen wordt beïnvloed door andere hersengebieden zoals de prefrontale cor-

6 18 Pijneducatie - een praktische handleiding voor (para)medici Figuur 1.2 Activatie van descenderende nociceptief-inhiberende banen door het manueel teweegbrengen van articulaire bewegingen tex, de anterieure cingulate cortex, de anterieure insula, de amygdala en de hypothalamus. Het gegeven dat verschillende hersengebieden betrokken zijn bij de verwerking van inkomende prikkels wordt, samen met de beïnvloeding door stijgende en dalende banen, benoemd als het activeren van de pijnneuromatrix (kortweg de pijnmatrix ). Deze term werd bedacht om duidelijk te maken dat ieder individu een ingebouwde matrix van neuronen vertoont die geactiveerd wordt om uiteindelijk het symptoom pijn te produceren wanneer onze hersenen menen dat dit aangewezen is (Melzack, 1999). Dit netwerk vertoont een spatiale verdeling en synaptische connectiviteit die individueel verschillend is: het netwerk is genetisch bepaald en daarna tijdens de levensloop beïnvloed door sensorische input, maar ook door ervaringen, cognitieve processen en stress

7 1 De neurofysiologie van acute en chronische pijn 19 ( Melzack, 1999 ). De term pijnneuromatrix moet ons wegleiden van een zuiver somatische benadering van pijn, naar een multidimensionale benadering van pijn ( Melzack, 1999 ). perifere sensitisatie is kenmerkend voor acute pijn Sensitisatie is het overmatig gevoelig worden van weefsel. Sensitisatie na een letsel (met nociceptieve prikkeling) wordt al lang onderkend als een belangrijk aspect bij pijn. Deze vorm van sensitisatie is gerelateerd aan veranderingen in de kenmerken van primaire nociceptieve afferenten: perifere sensitisatie. Perifere sensitisatie van nociceptoren betekent dat de zenuwuiteinden versterkte responsiviteit vertonen. Perifere sensitisatie treedt altijd op bij weefselbeschadiging en kan beschouwd worden als een normaal fysiologisch proces. Als iemand bijvoorbeeld in zijn vinger snijdt, dan zal de pijnlijke plek rondom de snee in de uren na het ontstaan groter en gevoeliger worden. Ook bij zonnebrand zet de pijn vaak pas enkele uren later in. Dit sensitisatiemechanisme treedt op na elke beschadiging. Als gevolg van de beschadiging komen neurotransmitters vrij (o.a. serotonine, bradykinine, histamine, prostaglandines) die de nociceptoren prikkelen om nog responsiever te worden dan normaal. Pijn wordt dan versterkt gevoeld in het aangedane gebied. Dit fenomeen wordt primaire hyperalgesie genoemd en heeft als doel een beschermingsreactie van ons lichaam op te roepen die de belasting van het aangedane weefsel tijdelijk laag houdt. Deze beschermingsreactie maakt dat het aangedane lichaamsdeel wordt ontzien. Dat voorkomt verdere beschadiging van het weefsel en faciliteert het fysiologische herstelproces. Dit sensitisatiemechanisme en de pijn verdwijnen normaal gesproken als de beschadiging is hersteld. Ook sensitisatie van neuronen die zorgen voor de transmissie van pijn in het centrale zenuwstelsel (o.m. de wide-dynamic-range-neuronen) is een normale gebeurtenis bij acute pijn. Dit leidt tot het ervaren van secundaire hyperalgesie, waarbij er een verhoogde prikkel-responsrelatie is in alle weefsels die vanuit het betrokken segment geïnnerveerd worden (en dus niet enkel het weefsel waar de primaire schade zich voordeed). nociceptieve inhibitie tijdens fysieke activiteit/ lichamelijke inspanning Tijdens lichamelijke inspanning wordt bij gezonde mensen in de regel een stijging van de pijndrempel vastgesteld ( Whiteside et al., 2004 ).

8 20 Pijneducatie - een praktische handleiding voor (para)medici Dit betekent dat bij gezonde proefpersonen de pijndrempel in rust lager is dan tijdens, of onmiddellijk na het beëindigen van lichamelijke inspanning. Met andere woorden: tijdens of onmiddellijk na een lichamelijke inspanning zullen we minder (snel) pijn ervaren. Dit verklaart waarom sporters wedstrijden beëindigen met kwetsuren die ze pas achteraf vaststellen/ervaren. Deze door lichamelijke inspanning geinduceerde hypoalgesie blijkt zowel bij gezonde mannen als vrouwen voor te komen ( Drury et al., 2005 ). De toegenomen pijndrempel tijdens inspanning is alleen mogelijk doordat er tijdens inspanning in ons lichaam sterke pijndempende mechanismen actief worden. De toegenomen vrijmaking van centrale endogene opioïden en groeifactoren in het menselijk lichaam tijdens lichamelijke inspanning zou hierbij een belangrijke rol spelen ( Koltyn & Arbogast, 1998, Hoffman et al., 2004 ). Inspanning gaat immers gepaard met een stijging van de (systolische) bloeddruk, die vrijstelling van endogene opioïden met zich meebrengt. Een andere mogelijke verklaring is dat de door lichamelijke inspanning geactiveerde proprioceptieve dan wel musculaire afferenten een modulatie van de centrale descenderende pijninhibitoren op gang brengen ( Hoffman et al., 2004 ). Immers, door lichaamsbeweging komt een vergrote stroom van actiepotentialen vanuit ons bewegingsapparaat op gang: onze spieren en gewrichten informeren onze hersenen continu over hun (veranderende) positie zodat onze hersenen een accuraat beeld krijgen over het precieze verloop van de bewegingen. Zonder te hoeven kijken naar onze armen en benen weten we in welke richting en met welke snelheid deze ledematen bewegingen uitvoeren. Deze afferente signalen activeren het gate control- mechanisme waarbij het zenuwstelsel de voorkeur geeft aan signalen afkomstig van snelgeleidende dikke zenuwvezels (die propriosensorische en tactiele signalen vervoeren) boven signalen van kleine, niet-gemyeliniseerde zenuwvezels (die onder meer de signalen afkomstig van de nociceptoren transporteren). We kunnen concluderen dat er tijdens inspanning een krachtige descenderende (dalende) pijninhibitie wordt geactiveerd (figuur 1.1 en 1.2). Deze descenderende pijninhibitie wordt georkestreerd vanuit het centrale zenuwstelsel. Meer specifiek worden er vanuit de hersenen signalen gestuurd die invloed uitoefenen op (de synapsen van) de neuronen in de dorsale hoorn van het ruggenmerg. Ook de aandacht voor pijn, en meer bepaald het verplaatsen van de aandacht voor de pijnlijke stimulus door de lichamelijke inspanning, kan mogelijk een (secundaire) rol spelen. In afwachting van een consensus over de etiologie van de analgetische effecten van bepaalde vormen van lichamelijke inspanning, is het weinig waarschijnlijk dat