Hirnmetabolische Veränderungen bei chronischem Rückenschmerz

Zusammenfassung

Hintergrund

Die Chronifizierung von Schmerzen und die damit verbundenen psychologischen Beeinträchtigungen stehen im Zusammenhang mit Änderungen des Neurotransmitterstoffwechsels in schmerzverarbeitenden Hirnregionen, z. B. dem anterioren cingulären Kortex (ACC) und insulären Kortex. In dieser Studie wurde die Magnetresonanzspektroskopie (¹H-MRS) genutzt, um Neurotransmitter im Gehirn in vivo zu quantifizieren und ein schmerzbegleitendes Ungleichgewicht zwischen erregend (glutamatergen) und hemmend wirkenden (GABAergen) Neurotransmittern bei Patienten mit chronischen unspezifischen Rückenschmerzen nachzuweisen sowie den Zusammenhang zu psychologischen und klinischen Befunden zu untersuchen.

Material und Methoden

Bei 19 Patienten mit chronischen unspezifischen Schmerzen (> 3 Monate) im Rückenbereich sowie bei 19 nach Alter und Geschlecht parallelisierten gesunden Kontrollpersonen wurden einerseits soziodemografische, psychologische und Schmerzmerkmale mittels Fragebogen erfasst, andererseits wurden Glutamat und GABA sowie Glutamat/GABA-Verhältnisse im ACC und im insulären Kortex mittels ¹H-MRS quantifiziert.

Ergebnisse

Glutamat/GABA-Verhältnisse von Patienten und Kontrollpersonen zeigten eine hohe Varianz. Ein signifikanter Unterschied konnte nicht nachgewiesen werden. Signifikante Einflussvariablen im Regressionsmodell waren Ängstlichkeit als Prädiktor für eine Glutamatverringerung sowie Depressivität und Alter als Prädiktoren für reduziertes GABA im ACC. In der Patientengruppe zeigte sich ein signifikanter Einfluss der Schmerzstärke auf GABA und Glutamat in der Insula.

Schlussfolgerungen

Trotz der einheitlichen Diagnose „chronischer unspezifischer Rückenschmerz“ zeigte sich eine große Varianz der Neurotransmitter in den schmerzverarbeitenden Hirnregionen, die nur unter Einbeziehung klinischer und psychologischer Parameter wie Schmerzintensität und Depressivität erklärt werden kann.

Abstract

Background

The manifestation of chronic pain and psychological impairments are related to alterations of neurotransmitter metabolism in cerebral pain processing regions, e.g., anterior cingular cortex (ACC), insula. Magnetic resonance spectroscopy (¹H-MRS) enables in vivo quantification of neurotransmitters in the brain and was applied in this study to examine the hypothesized chronic pain-related imbalance between excitatory (glutamatergic) and inhibitory (GABA-ergic) neurotransmitter turnovers in the brain of patients with nonspecific chronic pain.

Materials and methods

A total of 19 patients with nonspecific chronic (> 3 months) back pain and 19 age- and gender-matched healthy subjects participated in this study. Glutamate and GABA as well as glutamate/GABA ratios were determined in the ACC and insula using ¹H-MRS. Sociodemographic, psychological, and pain-related features were measured with standardized questionnaires.

Results

There was a strong variance of glutamate/GABA ratios for both patients and healthy subjects with no significant difference between the two groups. Regression analysis revealed certain significant predictors, such as anxiety as causal variable for reduced glutamate and depression and age as predictors for reduced GABA in ACC. In the patient group, intensity of pain was a significant predictor for glutamate and GABA levels in the insula.

Conclusions

Despite the uniform diagnosis of nonspecific chronic back pain, we observed a strong variance of neurotransmitters in cerebral pain processing regions. It is necessary to include psychological as well as clinical parameters (e.g., intensity of pain or depression) for a proper interpretation of neurotransmitter turnovers.