Wyznaczanie progu bólu termicznego i mechanicznego w zapaleniu skóry u ludzi

Podsumowanie

Przedstawiono algorytmy oceniające progi bólu cieplnego i mechanicznego w eksperymentalnie wywołanym stanie zapalnym skóry u badanych ludzi. Dwa paradygmaty testowania bólu niezależnie badają przetwarzanie nocyceptywne przez dwie główne populacje obwodowych włókien nerwowych przekazujących ból, tj. nieumielinowane włókna C oraz małe umielinowane włókna A-delta.

Streszczenie

W poprzednim artykule w Journal of Visualized Experiments zaprezentowaliśmy techniki mikrodializy skóry służące do pobierania specyficznych dla tkanki substancji biochemicznych odpowiedzialnych za nocycepcję i procesy zapalne u ludzi. W niniejszym artykule przedstawimy paradygmaty testowania bólu, które są często stosowane równocześnie z procedurami mikrodializy. Połączenie testów bólu z mikrodializą zapewnia kluczowe powiązanie między danymi behawioralnymi a biochemicznymi, co pozwala na zidentyfikowanie głównych substancji biochemicznych odpowiedzialnych za powstawanie i propagację bólu.

Przedstawiono dwa modele wywoływania bólu w zapalnej skórze uczestników badania. Pierwszy model wywołuje ból za pomocą bodźców termicznych. Ból wywołany ciepłem, opisany w tym miejscu, jest przekazywany głównie przez małe, niepochodzące z mieliny obwodowe włókna nerwowe nocyceptywne (włókna C). Drugi model wywołuje ból poprzez punktowe bodźce uciskowe. Ból wywołany punktowym uciskiem jest przekazywany głównie przez małe, zmielinizowane obwodowe włókna nerwowe nocyceptywne (włókna A-delta). Oba modele różnią się pod względem mechanistycznym i niezależnie badają przetwarzanie nocyceptywne przez dwie główne populacje obwodowych włókien nerwowych zaangażowanych w przesyłanie sygnałów bólowych.

Ból cieplny jest wywoływany za pomocą TSA II, dostępnego komercyjnie analizatora termoczujnego (Medoc Advanced Medical Systems, Durham, NC). Konfiguracja i dostarczanie bodźców są obsługiwane przez specjalistyczne oprogramowanie. Termody różnią się rozmiarem i kształtem, lecz zasadniczo składają się z metalowej płytki, którą można nagrzewać lub chłodzić z różną prędkością i przez różny czas. Algorytmy oceniające ból wywołany ciepłem są zróżnicowane. Wtórnie w przedstawionych tutaj eksperymentach uczestnicy badania są proszeni o wskazanie momentu, w którym zaczynają odczuwać ból, podczas gdy termoda w kontakcie ze skórą jest nagrzewana z określoną prędkością, zaczynając od temperatury, która nie wywołuje bólu. Temperatura termody, przy której badany zaczyna odczuwać ból, stanowi próg bólu cieplnego.

Ból mechaniczny wywołuje się za pomocą sond punktowych. Takie sondy są dostępne komercyjnie od kilku producentów (włoski von Freya). Jednakże dokładność włosów von Freya była krytykowana, dlatego wielu badaczy stosuje wykonane na zamówienie sondy do pomiaru nacisku punktowego. W przedstawionych tutaj eksperymentach stosuje się kolejno osiem wykonanych na zamówienie sond punktowych o różnych wagach – procedura ta nazywana jest algorytmem up-down – w celu zidentyfikowania punktów przełączenia percepcyjnego, czyli przejścia od braku odczuwania bólu do odczuwania bólu lub odwrotnie. Średnia waga powodująca przełączenie percepcyjne stanowi próg bólu mechanicznego.

Protokół

Badanie bólu wywołanego ciepłem z użyciem termostymulatora TSA II

1. Wstęp

1. W tej procedurze wykorzystuje się analizator termoczujnikowy TSA II, dostępny w sprzedaży komercyjnej, który dostarcza bodźce cieplne do skóry za pomocą termody (Medoc Advanced Medical Systems, Durham, NC). Jednostka centralna generuje sygnał i przesyła go do termody. Sygnał ten jest sterowany przez dedykowane oprogramowanie, zazwyczaj zainstalowane na laptopie połączonym z jednostką centralną. Do jednostki centralnej przymocowany jest również ręczny sterownik, który pozwala badanemu na przerwanie nagrzewania termody.
2. Podawanych jest siedem sekwencyjnych i identycznych bodźców cieplnych z 30s odstępami między bodźcami. Bazowa temperatura termody jest ustawiona na komfortowy poziom 35ºC. Szybkość nagrzewania termody wynosi 1ºC/s, natomiast szybkość chłodzenia jest ustawiona na 10ºC/s. Maksymalna temperatura termody jest ustawiona na 52ºC.

2. Przygotowanie i szkolenie obiektów

1. Aby przygotować badanych do testu bólu termicznego, należy ich wygodnie posadzić w fotelu z funkcją odchylania, który zapewnia odpowiednie wsparcie dla głowy, ramion i nóg. Fotel powinien również umożliwiać łatwy dostęp do badanych obszarów ciała.
2. W pomieszczeniu testowym powinna panować komfortowa temperatura pokojowa oraz ciche i neutralne środowisko, wolne od rozpraszaczy.
3. Przed rozpoczęciem eksperymentu wszyscy uczestnicy powinni zostać odpowiednio przeszkoleni we wszystkich aspektach testu bólu termicznego. Szkolenie może odbyć się w dowolnym czasie przed eksperymentem.
4. Interakcje między badanymi a badaczami powinny być ograniczone do tych niezbędnych do zbierania danych. Odradza się żarty i niezobowiązujące rozmowy, ponieważ mogą one wpłynąć na spójność danych. Badani są informowani, że podczas eksperymentów interakcje będą celowo nieco monotonne i neutralne.
5. Instrukcje powinny być jasne, proste i spójne. Należy podkreślić, że ból jest subiektywny i nie ma prawidłowych ani błędnych odpowiedzi. Najważniejsza jest spójność. Próg bólu termicznego należy zdefiniować jako punkt pomiędzy odczuciem „prawie bolesnym” a „właśnie stało się bolesne”.
6. Kluczowe jest, aby badany dokładnie wiedział, czego spodziewać się podczas sesji testowej. Wszelkie „niespodzianki” mogą skutkować mniejszą spójnością danych, ponieważ mogą pojawić się czynniki zakłócające, takie jak lęk. Na przykład, jeśli do wyznaczenia progu bólu termicznego używa się siedmiu bodźców cieplnych, badany powinien o tym wiedzieć.
7. W dowolnym momencie badany może przerwać dalszy wzrost temperatury termody, naciskając przycisk w ręcznym kontrolerze. Możliwość kontroli zredukuje lęk badanego i sprawi, że dane będą bardziej wiarygodne.
8. Sesja szkoleniowa daje możliwość oceny wyników badanego. Najlepiej przeszkolić badanych podczas od dwóch do czterech cykli testowych, tak aby ich indywidualne progi bólu różniły się nie więcej niż o 0.8°C, a idealnie nie więcej niż o 0.6°C między dwoma ostatnimi cyklami. Osoby, które nie wykazują spójnych wyników, są zazwyczaj wykluczane z badania.

3. Wyznaczanie progu bólu

1. Aby rozpocząć cykle testowania progu bólu, zaznaczyć miejsce przyłożenia termody na skórze badanego. W tym eksperymencie testem bólu zostanie objęta ta sama zapalna zmiana skórna, która służyła do mikrodializy, aby zbadać substancje biochemiczne uwalniane w odpowiedzi na testy bólu.
2. Następnie rozpocząć każdy cykl, przykładając termodę do zaznaczonego obszaru skóry. Należy jak najdokładniej dopasować pozycję termody do zaznaczeń. Pozostawić temperaturę między skórą a termodą do czasu wyrównania do 35°C – jest to temperatura, która w bezpieczny sposób nie wywoła bólu. Zajmie to około 5 sekund, co zostanie zasygnalizowane odczytem 35°C na ekranie komputera.
3. Przed rozpoczęciem przekazać badanemu ręczny kontroler.
4. Podczas testowania należy stosować stały i delikatny nacisk, aby cała powierzchnia termody pozostawała w pełnym kontakcie ze skórą badanego.
5. Następnie uruchomić zaprogramowany algorytm testowy. Termoda zacznie nagrzewać się w tempie 1°C/s. Gdy tylko badany poczuje ból, naciśnie urządzenie ręczne.
6. Po naciśnięciu przycisku na urządzeniu ręcznym temperatura termody wywołująca ból zostanie automatycznie zarejestrowana, a następnie zacznie spadać w tempie 10°C/s aż do temperatury bazowej 35°C.
7. Sonda temperatury będzie automatycznie utrzymywana w 35°C przez 30 s, zanim temperatura ponownie zacznie rosnąć w tempie 1°C/s, aż do momentu ponownego naciśnięcia przycisku urządzenia ręcznego przez badanego. Tuż przed ponownym wzrostem temperatury termody należy przypomnieć badanemu, że zaraz to nastąpi. Pozwoli to badanemu zachować koncentrację.
8. Sekwencja ta będzie powtarzana do momentu zarejestrowania siedmiu odczytów temperatury. Należy obliczyć średnią z tych odczytów temperatury; jest to próg bólu termicznego.

Mechaniczne badanie bólu z wykorzystaniem punktowych sond nacisku

1. Wprowadzenie

1. Stosujemy wykonane na zamówienie, skalibrowane sondy naciskowe z punktowym punktem styku, ponieważ zapewniają one bardziej powtarzalne wyniki niż tradycyjnie używane i dostępne komercyjnie włókna von Frey. Sondy wykonane są z identycznych cylindrycznych drutów ze stali nierdzewnej (średnica 240 μm) zamontowanych na miedzianych prętach o różnych masach (1, 2, 4, 8, 16, 32, 49, 64 i 81 gramów), które swobodnie poruszają się wewnątrz szerszej, trzymanej w ręku rurki aluminiowej.
2. Te same ogólne warunki eksperymentalne, opisane dla testów bólu termicznego, mają zastosowanie do testów bólu mechanicznego. Badani powinni być odpowiednio przygotowani i przeszkoleni. Szczególnie ważne jest zapewnienie badanych, że sondy są tępe i nie przebiją skóry. Pomoże to osobom badanym zrelaksować się i dostarczyć spójne dane.

2. Wyznaczanie mechanicznego progu bólu

1. Aby wyznaczyć mechaniczny próg bólu, należy najpierw przyłożyć stalową końcówkę najlżejszej sondy prostopadle do skóry w centrum eksperymentalnie wywołanego stanu zapalnego zmiany.
2. Następnie trzymaną w ręku aluminiową rurkę należy opuścić w stronę skóry, nie dotykając jej. W ten sposób cała waga miedzianego pręta znajdującego się wewnątrz aluminiowej rurki spoczywa na stalowej końcówce sondy.
3. Badany wskazuje następnie, czy sonda wywołuje ból, odpowiadając „tak” lub „nie”.
4. Jeśli badany odpowie „nie”, należy użyć tej samej sondy lub kolejnej, cięższej. Algorytm ten nazywa się sekwencją stymulacji wznoszącej. Należy losowo określić, czy następna sonda będzie cięższa, czy o tej samej wadze, aby badany nie znał algorytmu.
5. Sondy należy stosować w sekwencji wznoszącej, dopóki badany nie odpowie „tak”. Średnią wagę dwóch ostatnich sond w tej serii zapisuje się jako pierwszy punkt zwrotny.
6. Po odpowiedzi „tak” należy rozpocząć sekwencję stymulacji zstępującej, używając sondy lżejszej lub tej samej co poprzednio. Należy losowo określić, czy następna sonda będzie lżejsza, czy o tej samej wadze, aby badany nie znał algorytmu.
7. Sondy należy stosować w sekwencji zstępującej, dopóki badany nie odpowie „nie”. Średnia waga dwóch ostatnich sond w tej sekwencji stanowi drugi punkt zwrotny.
8. Gdy badany odpowie „nie”, należy powrócić do sekwencji stymulacji wznoszącej. Należy naprzemiennie stosować sekwencje wznoszące i zstępujące, aż do zarejestrowania siedmiu punktów zwrotnych. Średnia z tych siedmiu punktów stanowi mechaniczny próg bólu.

Dyskusja

W niniejszym filmie przedstawiono algorytmy oceny progu bólu cieplnego i mechanicznego w zapalnej skórze ochotników. Odczuwanie bólu jest subiektywne. Gromadzenie wiarygodnych danych dotyczących bólu wymaga odpowiednich warunków testowych (np. ciszy i komfortu), gruntownego przeszkolenia uczestników badania z wbudowanymi środkami kontroli jakości danych (niezawodność test-retest), ścisłego przestrzegania zestandaryzowanego protokołu badania oraz unikania czynników zakłócających (np. stresu, lęku). Rzetelne subiektywne dane o wrażliwości na ból, połączone z interwencjami, takimi jak podanie leku przeciwbólowego, oraz gromadzeniem danych mechanistycznych, np. lokalnym uwalnianiem mediatorów nocyceptywnych, dostarczają cennych informacji na temat mechanizmów bólu oraz sposobów jego zapobiegania lub łagodzenia.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Analizator neurosensoryczny TSA-II	Narzędzie	Medoc Advanced Medical Systems
Sondy do badania punktowego nacisku	Narzędzie	Wykonane na zamówienie		Alternatywnie można zastosować dostępne komercyjnie włókna von Freya.