Schmerz und Schmerzhemmung

Allgemeine Anmerkungen zum Schmerz

Schmerz ist gemäss einer verbreiteten Definition eine "komplexe Sinnesempfindung welche oft mit einer starken seelischen Komponente einhergeht". Anders formuliert: "Schmerz ist eine Sinnesempfindung mit emotional-affektiven Komponenten."

Nun ja, das gilt für die Liebe auch...

Die "International Association for the Study of Pain" definiert Schmerz folgendermassen:
"Schmerz ist ein unangenehmes sensorisches und gefühlsmässiges Erlebnis, das mit bereits eingetretenen oder potentiellen Verletzungen einhergeht oder als solches beschrieben wird".
Schmerz ist demnach das, was der Patient als solchen empfindet.

Nahezu alle Gewebe werden innerviert. Viele dieser Nerven reagieren auf noxische Reize, um drohende oder bestehende Gewebsschäden zu melden. Man geht davon aus, dass Schmerzen eine selbstständige Empfindung mit eigenen Sensoren, Leitungsbahnen und nervösen Zentren sind. Alle höher entwickelten tierischen Organismen verfügen über spezielle Rezeptoren, die so hohe Erregungsschwellen haben, dass sie nur durch gewebeschädigende, bzw. gewebebedrohende Reize (sog. Noxe, vom lat. "nocere", schaden) aktiviert werden. Diese Sensoren und ihre afferenten Nervenfasern werden daher als Nozizeptoren bezeichnet. Die von Nozizeptoren aktivierten neuralen Strukturen bezeichnet man als nozizeptives System. Unter der Nozizeption versteht man hingegen die gesamte Aufnahme, Weiterleitung und die zentralnervöse Verarbeitung noxischer Signale.

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Schmerzformen

Manche Autoren unterscheiden bei dem Nozizeptorschmerz zwischen dem physiologischen Nozizeptorschmerz und den neuropathischem Schmerz. Der pNS entsteht aufgrund einer Erkrankung oder Schädigung eines Organs, der nS durch Schädigung von Nervenfasern selbst.
Zu den verschiedenen Schmerzarten sollte man auch die angeborene Schmerzunempfindlichkeit zählen. Bei einem Teil dieser Fälle lässt sich kein Defekt des Nervensystems nachweisen, manchmal fehlen aber entweder die peripheren Nozizeptoren oder die primären nozizeptiven Afferenzen. Die Patienten empfinden keine Schmerzen, und die vielen aus diesem Grund auftretenden Verletzungen führen zu Zerstümmelungen und Infektionen und fast immer zu einem frühen Tod.

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Schmerz hat eine Anzahl definierte Komponenten.

Die meisten, aber nicht alle langsamleitenden Hautafferenzen sind nozizeptiv. Unter den Aδ-Afferenzen gibt es eine klar definierte Gruppe von empfindlichen Sensoren für Kälte und unter den C-Fasern empfindliche Sensoren für Warmreize. Andere Aδ- und C-Fasern sind empfindliche Mechanosensoren.
Die Leitungsgeschwindigkeit der C-Fasern ist so langsam, dass man die Impulsleitung in Aδ und C-Fasern subjektiv unterscheiden kann, zumindest wenn die Hand oder der Fuss gereizt werden, weil dann die Impulse über eine längere Strecke geleitet werden müssen bevor sie das ZNS erreichen. Ein Nadelstich vermittelt das sg. "Doppelschmerz-Phänomen": der Stich (Aδ) wird praktisch sofort wahrgenommen, nach einem kurzen, schmerzfreien Moment folgt dann der 2. Schmerz, oft eher brennend oder bohrend von Charakter (C). Man nennt diese Schmerzen 1. und 2. Schmerz (first and second pain).

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1. und 2. Schmerz
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Schmerzen aus der Haut werden durch Nozizeptoren vermitteld, die besonders auf schmerzhafte mechanische Reize und Hitzereize ansprechen. Viszerale Nozizeptoren werden u.a. durch Kontraktion und Dehnung von Hohlorganen erregt. Schmerzen im Bewegungsapparat werden durch Nozizeptoren in Muskeln, Sehnen, Gelenken, Knochen und Periost übertragen. Ausser im Nervensystem kommen im menschlichen Körper in der Haut und in Skelettmuskulatur, Sehnen und Gelenke, Nozizeptoren vor, die sowohl auf mechanische (Nadelstich, Quetschung), chemische (z.B. Bradykinin, Prostaglandin) als auch thermische (Hitze, Kälte) Reize reagieren und deshalb als "polymodal" bezeichnet werden, obwohl der Name etwas irreführend ist: sie reagieren im Prinzip nur auf Gewebeschädigung. Man hat übrigens festgestellt, dass die polymodalen Nozizeptoren auch nicht-schmerzhafte Sensationen leiten können.
Statt von polymodalen Nozizeptoren spricht man heute eher von CMH-Rezeptoren: C für chemisch, M für mechanisch und H f&uum;r heat (Wärme).

Neben der direkten Reizung der Nozizeptoren beeinflussen viele körpereigene Stoffe die Schmerzwahrnehmung. Diese Stoffe werden freigesetzt von Gefässendothelzellen, Immunzellen (einschliesslich Mastzellen), Leukozyten und Thrombozyten, und zudem von Zellen des peripheren Nervensystems (Neuropeptide).
Im gesunden Gewebe liegen die Reizschwellen für Nozizeptoren unterschiedlich hoch. Sobald eine pathophysiologische Veränderung im Gewebe auftritt, wie etwa durch eine Entzündung, werden alle Nozizeptoren sensibilisiert, ihre Schwellen also gesenkt. Das führt dazu, dass normalerweise nichtschmerzhafte Reize nun als schmerzhaft wahrgenommen werden, man spricht von einer Hyperalgesie. Diese Sensibilisierung erfolgt durch Einwirkung dieser Stoffe. Wichtige Entzündungsmediatoren sind Bradykinin, Serotonin (welches die Nozizeptorantwort auf Bradykinin verstärkt) und Arachnidonsäure-Metaboliten (Prostaglandine, Thromboxan, Leukotrine). Die Hemmung der Prostaglandin-Produktion durch Gabe von Cyclooxygenase-Hemmer (COX-Hemmer, zum Beispiel Aspirin®) bewirkt eine Abnahme der entzündungsbedingten Schmerzen, und ist die Basis für die Therapie mit nicht-steroidalen Antirheumatika (NSAR).


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Die Freisetzung von Neuropeptiden aus den Endigungen der polymodalen Nozizeptoren führt zur sog. neurogenen Entzündung. Dieser Prozess ist für die Schmerzentstehung von großer Bedeutung. Das Thema wird unter "Spezifische Wirkungen des Gleichstroms" ausführlich besprochen.

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Schema Neurogene Entzündung
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Schmerzleitung

Die Aδ- und C-Fasern treten hauptsächlich über die Hinterwurzel in das Rückenmark ein. Die Aδ-Fasern (= Typ II) synaptieren mit Interneuronen in Lamina I und V, die C-Fasern ( Typ III) mit Interneuronen in Lamina II.
Hier finden auch die Verschaltungen zu motorischen und vegetativen Efferenzen statt. Hierdurch werden Fluchtreflexe und sympathische Reflexe beeinflusst.
Nicht alle langsamleitenden Hautafferenzen sind nozizeptiv. Unter den Aδ-Afferenzen gibt es eine Gruppe von empfindlichen Sensoren für Kälte und unter den C-Fasern empfindliche Sensoren für Wärme. Andere Aδ- und C-Fasern sind empfindliche Mechanosensoren.

Aδ-Fasern haben über enkephalinerge Interneuronen in der Lamina II und III eine inhibierende Verbindung mit Interneuronen der Substantia gelatinosa. Die C-Fasern synaptieren wahrscheinlich direkt auf die SG in Lamina II und haben hier eine exitierende Wirkung. Aufgrund dieser Schaltung erklärt man sich die segmentale schmerzhemmende Wirkung der Akupunktur: Die Aδ-Rezeptoren werden nämlich durch den Akupunkturstich stimuliert und hemmen dadurch, über ebendieses Interneuron, die afferente C-Faser-Information. Die Afferenzen von den Schnellleitenden Aβ-Fasern (Berührungs- und Temperatursensoren) treten in Lamina IV ein und sind über (wahrscheinlich GABAerge) inhibierende Interneurone mit der SG verbunden. Diese Schaltung entspricht dem Bild des Gate Control Mechanismus.


Schema der Verschaltungen im Rückenmark
TST=Tractus spinothalamicus;DNIC=Diffuse Noxious Inhibitory Control;IN:Interneuron in Lamina II;
ENK=Enkephalin;SP=Substance P;VIP=Vasoactive intestinal Polypeptide;SG=Substantia gelatinosa;
WDR=Wide Dynamic Range Neuron;SRD=Subnucleus reticularis dorsalis;LC=Locus coeruleus;nRM=Nucleus Raphe magnus;
nRG=Nucleus Raphe gigantocellularis;NAD=Noradrenalin;5HT=5-Hydroxytryptamin(Serotonin);
GABA=gamma-aminobutyric acid;+=erregend;-=hemmend

In Lamina I und V treten Schmerzfasern (Aδ) von verschiedenen Strukturen (Haut, Muskeln, Organe usw.) ein. Die Afferenzen synaptieren hier teilweise mit den selben Neuronen. Dadurch geht die Information über die Herkunft des Schmerzsignals teilweise verloren.
Dies ist vermutlich der Grund für die manchmal unerwartete Schmerzlokalisierung. Siehe dazu auch weiter unten: übertragene Schmerzen. Ebenso erklärt dies das Auftreten von Symptome in Strukturen, die über das gleiche Segment geschaltet werden, in das eine andere Struktur symptomatisch ist.


Konvergenz unterschiedlicher Afferenze
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Die 2. Neurone kreuzen zur kontralateralen Seite und ziehen über den Tractus spinothalamicus (TST) nach zentral. Der TST hat auf dem Weg zum Thalamus Verbindungen mit der Formatio reticularis im Hirnstamm. Hierdurch können Schmerzen das Atem- und Kreislaufzentrum beeinflussen. Zudem werden über zusätzliche Verbindungen zum aufsteigenden retikulären aktivierenden System (ARAS, engl. ascending reticular activating system) Wachheitsgrad und Aufmerksamkeit beeinflusst.
Für mehr Informationen über die Stressreaktion und deren Konsequenzen für die Therapie, siehe "Alarmphase" unter "Niederfrequenz".

Wichtige Thalamus-Verbindungen bestehen u. A.

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Zentrale und deszendierende Schmerzmodulation

Impulse von Aδ- und C-Afferenzen lösen über den Thalamus die Aktivierung des hypothalamisch-hypophysären Funktionkomplexes aus. Im Hypothalamus wird POMC gespalten und es entsteht u.A. β-Endorphin. Dieses β-Endorphin wirkt direkt auf das PAG ein. Die Hypophyse produziert ebenso POMC, und dieses wird in 2 Phasen in ACTH, β-Endorphin, Methionin-Enkephalin und verschiedene andere Produkte aufgespalten.
Dieses β-Endorphin kommt zu einem geringen Teil in die Zirkulation. Der größere Anteil bindet im PAG an µ-Opioidrezeptoren und verursacht dort eine ausgeprägte zentrale Schmerzhemmung. Das ACTH löst an der Nebennierenrinde die Ausschüttung von Cortisol aus. Das kombinierte Einwirken von Cortisol und β-Endorphin ist der Grund für die primäre Schmerzunterdrückung in einer akuten Stressreaktion.
Das PAG projiziert zudem auf den Raphekern (Nucleus raphe magnus) und der NRM wird nun seinerseits durch das PAG erregt durch Enthemmung eines inhibierenden Interneurons.
Der Raphekern projiziert über den monoaminergen Tractus dorsolateralis auf enkephalinergen Interneuronen (wahrscheinlich die oben erwähnten stalked cells) in der Substantia gelatinosa. Diese Verschaltung bewirkt eine präsynaptische Hemmung der Aδ- und C-Afferenzen und wahrscheinlich eine postsynaptische Hemmung des 2. (Tractus spinothalamicus) Neurons.
Diese Hemmungsmechanismen werden nach etwa 20 Minuten aktiviert durch Low frequency high intensity TENS (und EAP) und Akupunktur, wobei die Nadel manuell, also mechanisch, mit einer niedrigen Frequenz stimuliert wird. Die enkephalinergen stalked cells in der Lamina II und III reagieren nicht auf Frequenzen über 3 Hz. Dies ist genau die für Low TENS und EAP optimale Reizfrequenz.


Schmema Schmerzhemmung
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Rückenmark stark vereinfacht

TST=Tractus spinothalamicus;DNIC=Diffuse Noxious Inhibitory Control;GCT=Gate Control Theorie
E=Enkephalin;SP=Substance P;VIP=Vasoactive Intestinal Polypeptide;SG=Substantia gelatinosa;
SRD=Subnucleus reticularis dorsalis;NRM=Nucleus Raphe magnus;
NRG=Nucleus raphe gigantocellularis;NAD=Noradrenalin;5HT=5-Hydroxytryptamin(Serotonin);
GABA=gamma-aminobutyric acid;POMC=Pro-opiomelanocortin;FL=Funiculus lateralis;
PAG=periaquaeductales Grau;M=Monoamine(Serotonin und Noradrenalin);D=Dynorphin;
FLD=Funiculus dorsolateralis;High TENS=50-200Hz;Low TENS=2-4Hz

Als Beweis für die β-Endorphin Beteiligung gilt, dass die Analgesie durch Naloxongabe aufgehoben wird. Naloxon ist ein Antagonist für die β-Endorphin Andockstellen : die µ-Opioidrezeptoren. Die Analgesie durch High Frequency TENS wird nicht durch Naloxone, sondern durch Naltrindole (der Antagonist für δ-Opioid-Rezeptoren, hier docken die Enkephaline an) und durch Serotonin-Antagonisten aufgehoben. Dies bedeutet, dass bei dieser Anwendung kein β-Endorphin beteiligt ist, sondern nur Enkephaline und die Monoamine Serotonin und Noradrenalin, und möglicherweise Dynorphin. Ebenso führen eine Blockade des Serotonins (durch Gabe von Metysergide, ein 5-HT Rezeptorblocker) und die Durchtrennung der oben erwähnten Bahnen zur Abnahme der Schmerzhemmung.

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Konsequenzen für die Therapie

Die effektivste Schmerztherapie ist zweifelsohne die Therapie, bei der man alle drei Hemmsysteme aktiviert:

Die TENS-Methode der Wahl wäre somit Low frequency high intensity TENS.

Wenn man aus Gründen, wie ich sie unter "Alarmphase" dargelegt habe diese Hemmungssysteme nicht aktivieren kann, besteht die Möglichkeit über den Gate-Control-Mechanismus die Schmerzen zu beeinflussen. Hier werden höhere Frequenzen benötigt (um 100 Hz) und kürzere Impulse, bis zu 75 µs, damit nur die Aβ-Fasern gereizt werden. In diesem Fall setzt man die sog. Conventional TENS = High TENS = High Frequency Low Intensity TENS ein.

Eine bessere Wirkung durch elektronische Tricks wobei niedrige und hohe Frequenzen sich auf phantasievolle Weise abwechseln, oder über 2 separate Kanäle zugeführt werden, wurde bis heute nicht bewiesen. Aber die Damen und Herren Hersteller/innen lassen sich ja öfters wieder mal etwas neues einfallen um sich ihr Stück vom TENS-Kuchen zu sichern.

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Die Gate Control Theorie

Die Gate-Control Theorie (GCT) kann man als Zusammenfassung von einer Anzahl bis 1965 entwickelten Schmerztheorien betrachten:


Die GCT geht davon aus, dass die körperliche und seelische Prozesse bei der Schmerzempfindung als Einheit verstanden werden müssen. Diese Einheit bedingt das Schmerzerleben.
Die Theorie unterscheidet 5 Funktionssysteme welche an der Nozizeption beteiligt sind.

  1. Der periphere Schmerzapparat
  2. Der segmentale Schmerzapparat im Rückenmark
  3. Das sensorisch-diskriminative System
  4. Das motivierend-affektive System
  5. Das zentrale Kontrollsystem

Ad 1.
Nozizeptive Reize werden von speziellen Rezeptoren in Haut, Muskeln, Knochen, Gelenken, und in den inneren Organen aufgenommen. In der Haut können drei Gruppen unterschieden werden:

Ad 2.
An den Hinterhornneuronen des Rückenmarks kommt es zur Konvergenz von zwei Fasersystemen:

Manche Autoren bevorzugen eine numerische Einteilung.
Hier entsprechen der Fasertyp Aβ (nach Erlanger und Gasser) dem numerischen Typ II,
Aδ entspricht Typ III und die C-Fasern entsprechen Typ IV (nach Lloyd-Hunt).

In der SG erfolgt eine Umschaltung in drei Richtungen:

Aδ Aktivität wird assoziiert mit scharfem, stechendem oder prickendem (sog. pin-prick bei der Akupunktur), gut lokalisierbarem Schmerz, auch "schneller" Schmerz genannt. Aδ-Fasern können auch nicht-nozizeptive Informationen leiten. Aktivität von sowohl dicken als auch dünnen Fasern regt Interneuronen (T-Zellen) im Hinterhorn des Rückenmarks an.
Impulse geleitet durch dünne Fasern hemmen jedoch inhibierende enkephalinerge Interneuronen im Hinterhorn. Hierauf folgt ein Herabsetzen der präsynaptischen Inhibierung der Interneurone, wodurch die Information nach zentral weitergeleitet werden kann. Dies führt letztlich zur eigentlichen Schmerzwahrnehmung. Das Hemmsystem für die in der Lamina V des Hinterhorns gelegenen Hinterhornneuronen sind die in der Lamina II und III gelegene GABAergen Interneuronen der Substantia gelatinosa.(GABA: Gamma aminobuteriyc acid) Die hemmende Wirkung dieser Interneurone wird zum Beispiel durch Benzodiazepine wie Valium® verstärkt.


Die inhibierenden Interneuronen werden aktiviert durch Impulse, welche über die schnell leitenden Fasern geleitet werden. Diese Aktivierung der Interneuronen führt zu einer präsynaptischen Hemmung der Impulsleitung, welche letztlich zu einem "Schließen" des spinalen "Tores" (Gate) führt. Übrigens: die Bezeichnung "Gate" kommt wahrscheinlich gar nicht vom englischen "Tor" sondern vom Schaltbild einer Verstärkerröhre, bei der das Gitter (eben: "gate") die Aufgabe hat, den Elektronenstrom zu modulieren. Das Bild der Gate Control wird heute eher als Metapher verwendet (Handwerker, 1999).
Stimuliert man also die Aβ-Fasern, so wird durch die Einwirkung der hemmenden Interneuronen der SG den Input der langsam leitenden Schmerzfasern moduliert. Die Information, welche über die Aβ-Fasern geleitet wird, aktiviert GABAerge inhibierende Interneuronen.


Schema Gate Control Theorie
Erklärung siehe Text

Kritik an der Gate-Control-Theorie bezog sich auf die Tatsachen, dass die Rolle von zentralen, höheren Zentren nicht berücksichtigt wurde und dass die Theorie nicht erklärte, weshalb manchmal Schmerzen auftreten trotz Zerstörung von dünnen Nervenfasern. Deshalb schlugen in 1968 Melzack und Casey eine Anpassung der GCT vor.

Sie fügten zusätzlich die weiter oben erwähnten Systeme ein : das sensorisch-diskriminative, das motivierend-affektive und das zentrale Kontrollsystem.

Ad 3.
Vom Thalamus aus bestehen Verbindungen mit dem sensomotorischen Cortex. Hier wird die Lokalisation des Schmerzes nach Raum und Zeit möglich.

Ad 4.
Ebenso hat der Thalamus Verbindungen zur Formatio Reticularis, zum Hypothalamus und zum Limbischen System. Systeme, von denen man weiss, dass sie einen Einfluss auf die Schmerzwahrnehmung, die emotionale Verarbeitung und motorische Reaktionen haben.

Ad 5.
In der sensomotorischen Cortex wird der Schmerz bewußt wahrgenommen und lokalisiert. Hier werden auch bewußte Abwehr- und Schutzreaktionen koordiniert. Der eintreffende Schmerz kann mit früher gemachten Erfahrungen und Verhaltensmuster verglichen werden, wodurch der Schmerz gewertet wird. Das Schmerzverhalten wird beeinflußt durch die Bewußtseinslage, die Aufmerksamkeit, individuelle Schmerzerfahrungen, die momentane Situation und sogar der symbolische Inhalt des Schmerzreizes. Ein Zentral gelegener "Trigger-Mechanismus", welcher durch diese höheren Zentren aktiviert wird (der Raphekern), beeinflußt über deszendierende Bahnen die Aktivität im Hinterhorn, und beteiligt sich als 2. Hemmsystem an der Schmerzmodulation. Hiermit wäre auch die Wirkung von Ablenkung, Meditation und Entspannung klarer.

Die GCT gibt keine Erklärung für rein zentral auf die Vorstellungsebene ablaufende Schmerzprozesse.

Die Gate Control Theorie war lange Zeit die populärste Schmerztheorie, weil man mit dieser viele klinische Phänomene erklären konnte. Es war lange Zeit die einzige Theorie überhaupt, mit der man in der Physiotherapie einigermaßen arbeiten konnte.
Es kamen aber andere Erklärungsmodelle dazu. Man entdeckte 1973 in bestimmten Hirnarealen Opioid-Rezeptoren (mu= µ, delta= δ und kappa= κ- Opioid Rezeptoren). Zuerst fand man diese Entdeckung ziemlich eigenartig: weshalb besitzt der Mensch ausgerechnet Rezeptoren für eine Substanz, die aus einer Blume aus dem Mittleren Osten gewonnen wird?
In 1975 entdeckte man dann bei Schweinen im Gehirn eine Substanz mit ähnlichen Eigenschaften wie Morphin: man nannte es Enkephalin (das bedeutet "im Kopf"). Man meinte, mit dieser Substanz die Grundlage für eine neue Generation Schmerzmittel gefunden zu haben. Die schmerzhemmende Wirkung war leider nicht überwältigend, das Zeug machte aber in hohem Maße süchtig.
Kurz darauf entsann sich der Chemiker Choh Hao Li von der University of California in San Francisco, dass er bereits in den 60'ern in den Hypophysen von Kamelen β-Endorphin und Enkephalin entdeckt hatte. Damals konnte er mit dieser Entdeckung nichts anfangen, jetzt stellte sich die Frage, ob dieses β-Endorphin auch an der Schmerzhemmung beteiligt sei. Er injizierte das β-Endorphin ins Gehirn und fand heraus, dass es 48 mal stärker wirkte als Morphin. Intravenös verabreicht wirkte es 3 mal stärker als Morphin. Und es hatte auch ein hohes Suchtpotential.


Damit war erstmals ein körpereigenes, zentrales Schmerz-Hemmsystem entdeckt. Ein nächster Schritt führte dann zu der ausserordentlich effektiven Elektroanalgesie bei lokaler Stimulation dieser Gehirnareale (stimulation produced analgesia, SPA).
Besonders effektiv ist die Stimulation in der periaquäduktalen Grausubstanz (PAG) und in der periventrikulären Grausubstanz, sowie in bestimmten Thalamus-Regionen. Hier wurden auch die grössten Konzentrationen an Endorphinen und deren Rezeptoren nachgewiesen. Inzwischen ist bekannt, dass schmerzhafte Elektrostimulation aus der Peripherie (Hyperstimulationsanalgesie, APL-TENS = acupuncture-like TENS = low frequency/high-intensity electrical stimulation) und die direkte, fokale Hirnareal-Reizung zu einer im Liquor cerebrospinalis nachweisbaren, vermehrten Endorphin-Ausschüttung führen. Die Endorphine wirken durch Blockade der Übertragung der Schmerzreize auf spinaler und supraspinaler Ebene, genauso wie das Morphin und dessen Derivate.
Nebenbei: Opiate sind jene Mittel, die Opium oder Opiumalkaloide (Morphium) enthalten. Opioide sind alle morphinähnlich wirkenden Substanzen.

Die Bahnen, welche den nozizeptorischen Input nach zentral leiten, synaptieren unterwegs mit Nuklei der Formatio reticularis. Diese Nuklei senden Impulsen zur periaquäduktalen grauen Substanz. Stimulation dieser Kerne führt zur Rückkopplung der Impulse auf den Nucleus raphe magnus. Von hier aus steigen monoaminerge (Serotonin, Noradrenalin) Bahnen durch das Rückenmark ab, und aktivieren auf segmentaler Ebene enkephalinerge, inhibierende Interneuronen.


Als Beweis ür die Existenz dieser Mechanismen gilt unter anderem die Tatsache, dass die Wirkung der Schmerzhemmung durch Gabe von niedrigen Dosen Naloxone (ein Antagonist für µ-Opioid-Rezeptoren) und Naltrindole (der Antagonist für δ-Opioid Rezeptoren) aufgehoben wird. Ebenso führen eine Blockade des Serotonins (durch Gabe von Metysergid, ein 5-HT Rezeptorblocker) und die Durchtrennung der oben erwähnten Bahnen zur Abnahme der Schmerzhemmung.
Interessant ist, dass sowohl Opiate als auch die SPA-Dauerbehandlung zur körperlichen Abhängigkeit und Entzugsyndromen führen können. Ein vergleichbarer Effekt tritt übrigens auf bei der Akupunktur, Akupressur, Hypnose und körperlicher Anstrengung. Bei der Akupunktur werden die Aδ- (pin-prick) Fasern stimuliert, welche am äusseren Rand des Hinterhorns Kontakt machen mit enkefalinergen Interneuronen. Diese Interneuronen können die Weiterleitung der nozizeptiven Information über die SG inhibieren. So kann also eine Stimulation von Aδ-Fasern mit einer Frequenz von etwa 2-4 Hz eine Analgesie im behandelten Segment verursachen (Elektroakupunktur, Low Frequency TENS). Es ist erwiesen, dass parallel zu dieser Hemmung ein zweiter Mechanismus abläuft.
Aktivierung von aus dem Hirnstamm deszendierenden serotinergen Bahnen kann ebenso enkephalinerge Interneuronen aktivieren. Auf dieser Basis versucht man die heterosegmentale Wirkung der Akupunktur und anderer Behandlungsmethoden (TENS) zu erklären. Als Beweis für diese These gilt, dass die Verabreichung von L-Tryptophan (5-HT = L-5 hydroxytryptophan) eine Serotonin-Vorstufe, die Akupunktur-Analgesie und die schmerzhemmende Wirkung der TENS verstärkt.

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Diffuse Noxious Inhibitory Control (DNIC, Le Bars, 1979)

Diffuse noxious inhibitory control(s) oder "counterirritation" bezieht sich auf einen hemmenden Mechanismus, der nichtsegmental durch schmerzhafte Reize an irgendeiner Körperstelle gesteuert wird. Deshalb bezeichnet man die Reizung als "heterotop", auch "dystop" oder "ektopisch", also an atypischer Stelle liegend.
Die Theorie beschreibt eine Inhibition von multirezeptiven Neuronen (wide dynamic range = WDR Neurons) im Rückenmark durch schmerzhafte Reize in einem Bereich ausserhalb der betroffenen Rezeptorfelder. Die Hemmung funktioniert nur bei intakten Hirnstammfunktionen. Zudem hat man eine Beteiligung des endogenen Opioidsystems festgestellt: der Effekt wird reduziert durch Naloxon-Gabe.
Paradox scheint die Tatsache, dass auch eine kleine Dosis Morphin die Wirkung herabsetzt. Dies erklärt man sich dadurch, dass das Morphin den afferenten Teil des DNIC blockiert. Dadurch wird der Input in das System zu gering und es wird nicht aktiviert.
Welche Zentren beteiligt sind, ist nicht genau bekannt. Ausgeschlossen wurden bereits das Periaquaeduktale Grau, der Nucleus cuneiformis, der Nucleus parabrachialis, der Nukleus Raphe Magnus, die Nuclei gigantocellularis und paragigantocellularis, und der Tractus spinothalamicus.
Die Gabe von Serotonin-Antagonisten (die deszendierenden Bahnen im Funiculus dorsolateralis sind serotonerg) führt zu einer Reduktion der Hemmung.
Als gesichert gilt die Beteiligung des Subnucleus reticularis dorsalis (SRD) in der kaudalen Medulla, weil Läsionen dieser Struktur die DNIC stark unterdrücken. Die SRD projiziert über den Funiculus dorsolateralis auf die Substantia gelatinosa im Hinterhorn aller Rückenmarksegmente, also dort, wo auch die afferenten C-Fasern synaptieren. Wahrscheinlich ist die Beteilung des Locus coeruleus, entweder direkt über den TST oder indirekt über den Nucleus paragigantocellularis. Der LC projiziert noradrenerg inhibierend auf die Substantia gelatinosa.
DNIC hemmt vor allem den dumpfen, brennenden Schmerz (den 2. Schmerz), also die von den C-Fasern geleiteten Schmerzen, und funktioniert nur, wenn der gesetzte Reiz tatsächlich schmerzhaft ist. Dies in Gegensatz zur Schmerzhemmung über den GCT, wobei Aβ-Fasern nichtschmerzhaft gereizt werden, oder beim APL-TENS, wobei zwar auch Aδ- und C-Fasern gereizt werden, aber nur ein milder, gut auszuhaltender Schmerz ausgelöst wird (De-Qi). Der DNIC-Mechanismus ist möglicherweise an der Wirkung der Triggerpunkt-Therapie beteiligt.

Der DNIC-Mechanismus kann für uns Physiotherapeuten ein Problem darstellen. Am nachfolgenden Beispiel möchte ich dies versuchen zu erläutern.
Nehmen wir an, ein Patient habe laterale Ellbogenschmerzen bei einer bestimmten Bewegung. Der Therapeut untersucht den Ellbogen und sehr wahrscheinlich die Schulter. Sehr wahrscheinlich kommt auch die Halswirbelsäule dran.
Nemen wir an, dass der Befund am Ellbogen nicht gerade überwältigend eindeutig ist, aber dass unser Therapeut an der HWS bei einer gezielten lokalisierten Bewegung vorne auf C5/6 einen mehr oder weniger starken lokalen Schmerz auslöst und Schmerzen im betroffenen Arm: juhui, wenigstens etwas gefunden! Und es würde ja fast passen.
Nachdem unser Therapeut diese schmerzhafte Bewegung auf C5/6 einige Zeit ausgeführt hat, fordert er nun den Patienten auf, die schmerzauslösende Bewegung (für den Ellbogen) nochmals auszuführen und siehe da: der Schmerz hat abgenommen.
Darf der Kollege hier nun zwingend einen kausalen Zusammenhang postulieren?
Keineswegs!
Womöglich war der lokale Schmerz an C5/6 stark genug um den DNIC Mechanismus zu triggern. Lediglich der weitere Behandlungsverlauf wird zeigen, inwiefern eventuell andere Strukturen am Ellbogenproblem beteiligt sind.
Es wäre unvernünftig, sich aufgrund einer solchen Reaktion voll auf die HWS zu konzentrieren.
Natürlich wird jeder seriöse Manual-Therapeut seine Hypothese auf mehr basieren als ich jetzt hier etwas überspitzt dargestellt habe, aber trotzdem: Schmerzhemmungsmechanismen haben so ihre Tücken.

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Long Term Depression

Untersuchungen an Primaten (Wagman 1969), Katzen (Handwerker 1975) und Ratten (Wall 1982, Sandkühler 1997) haben gezeigt, dass eine Reizung von Aδ-Fasern (0.1-0.5 ms, 15 Min) zu einer bis zu 2 Stunden andauernde Hemmung von C-Fasern in der Substantia gelatinosa führt, welche nicht über GABAerge Interneurone vermittelt wird. Man spricht hier von einer sog. Long Term Depression (LTD). Als Ursache postuliert Sandkühler eine längerdauernde Desensibilisierung von postsynaptischen Rezeptoren (ws. NMDA) aufgrund einer erhöhten postsynaptischen Ca-Konzentration in der Substantia gelatinosa. Mit der LTD kann man sowohl die schmerzlindernde Wirkung von Akupunktur (durch das stechen werden Aδ-Fasern gereizt) wie auch die Wirkung von Thermotherapien (Eis, Wärme), wobei thermosensitive Aδ-Fasern gereizt werden, erklären.


Neuropathische Schmerzen

Bei nozizeptorvermittelten Schmerzen ist das periphere und zentrale nozizeptive System intakt. Dieser Artvon Schmerzen tritt normalerweise aufgrund einer Entzündungsreaktion auf, z.B. nach einer Verletzung oder Überbelastung. Bei Chronifizierung kann es zu funktionell-plastischen Veränderungen kommen. Diese sind aber in der Regel reversibel. Normalerweise sprechen diese Schmerzen gut auf NSAR oder Glucocorticoiden an. Bei der Behandlung von Patienten mit primär nozizeptiven Schmerzen können wir davon ausgehen, dass die verschiedene Schmerzhemmungssysteme auf allen Ebenen funktionieren (Ausnahme siehe "Stressreaktion").

Die Behandlung von neuropathische Schmerzen stellt ein besonders schwieriges Problem dar. Diese Schmerzen treten auf, wenn Strukturen des peripheren oder zentralen Nervensystem selbst geschädigt sind. Durch die Nervenverletzung kann es zu strukturellen und anatomischen Veränderungen im Nervensystem kommen welche häufig irreversibel sind. Die auftretenden Schmerzen sind ziemlich charakteristisch: Es handelt sich meistens um brennenden Dauerschmerzen, häufig kombiniert mit einer Hyperalgesie oder Allodynie, Parästhesien oder Dysästhesien (sog. positive Symptome), oder neurologische Ausfälle, wie Hypästhesie oder Hypalgesie (sog. negative Symptome).

Neuropathische Schmerzen sprechen schlecht oder gar nicht auf NSAR, Glucocorticoide und Opiate an. Bei dieser Art von Schmerzen werden deshalb andere Medikamente eingesetzt, wie Trizyklische Antidepressiva, SSRI's (selective serotonin reuptake inhibitors) oder Antikonvulsiva, manchmal Opiate wie Tramadol (Tramal®), oder GABA-Rezeptor Antagonisten u.v.m.
Ein grosses Problem bei der Anwendung dieser Mittel ist aber das Auftreten von Nebenwirkungen und die Tatsache, dass die Schmerzen sehr unterschiedliche Ursachen haben können. Man geht heute davon aus, dass in einem Patienten mehrere, einander gegenseitig beeinflussende Mechanismen für die Schmerzentstehung verantwortlich sind. Deshalb ist es nicht möglich verbindliche Behandlungsvorschrifte auf zu stellen.

Ich möchte nun im Nachfolgenden kurz auf diese Ursachen eingehen und die eventuelle Konsequenzen für die Elektrotherapie erörtern.

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Zusammenfassung.

Generell muss man feststellen, dass neuropathische Schmerzen schwer zu behandeln sind. Der gleiche Schmerz kann bei verschiedenen Patienten durch unterschiedliche Mechanismen entstehen, und der gleiche Mechanismus kann unterschiedliche Schmerzen verursachen. Ebenso kann ein bestimmter Schmerz bei einem Patienten mehrere unterschiedliche Ursachen haben, die sich womöglich gegenseitig beeinflussen.

Es steht uns eine Vielzahl Behandlungsmöglichkeiten zur Verfügung, die nicht unversucht bleiben dürfen. Wichtig ist die Bereitschaft des Physiotherapeuten, diese Methoden systematisch an zu wenden, ohne den Patienten den Eindruck zu vermitteln, man wisse nicht was man tue, und der Patient sei ein "Versuchskaninchen". Wenn der Therapeut versteht, welche Mechanismen an der Schmerzentstehung beteiligt sein können, wird es ihm leichter fallen, dies dem Patienten zu erklären und ihm zur Mitarbeit zu motivieren.

Jede Anwendung sollte, je nach Reaktion des Patienten, 4 bis 6 mal angewendet werden, damit man die Wirkung abschätzen kann. Auch geringste Verbesserungen sind wichtig und müssen berücksichtigt werden.
Eine anfänglich erfolgreiche Therapieanwendung kann im Verlaufe einer Behandlung ihre Wirkung verlieren. Auch hier kann man nur durch systematisches Ausprobieren versuchen die Effektivität der Behandlung zu steigern, indem man zum Beispiel die Elektrodenplatzierung ändert.

Am Schluss möchte ich noch darauf hinweisen, dass neuropathische Schmerzen auch kombiniert mit nozizeptiven Schmerzen auftreten können. Man geht heute davon aus, dass zum Beispiel das Postnucleotomie Syndrom (failed back syndrome), die Spinalstenose und das komplexe regionale Schmerzsyndrom (CRPS1) aufgrund solcher Kombinationen entstehen. Für diese Kombinationen verwendet man den Ausdruck "Mixed-Pain-Syndrom" oder "Mixed-Pain-Konzept".

Medikamente die bei der Behandlung von neuropathischen Schmerzen eingesetzt werden.

(CH : Name des Medikaments in der Schweiz, D in Deutschland, alle Namen sind ®)

Besonders gut untersucht und belegt wurde die Wirkung von

Beispiele von SSRI's sind

Ich finde es wichtig, das Physiotherapeuten sich zumindest ansatzweise mit der Wirkungsweise dieser Medikamente auskennen. Es kursieren leider ziemlich viele Missverständnisse über den Einsatz und Wirkungsweise dieser Medikamentengruppe. (Therapeuten-) Aussagen bezüglich Antidepressiva wie "Sie haben mit diesen Medikamente zwar immer noch Schmerzen, es ist Ihnen dann aber eher egal", oder "Sie bekommen dann etwas mehr Distanz zu den Schmerzen" sind für diese Unwissenheit bezeichnend.

Das Gleiche gilt für den Einsatz von Antikonvulsiva wie

Diese Mittel werden mit Erfolg bei gewissen neuropathischen Schmerzen eingesetzt (z.B. bei der Trigeminusneuralgie). Die Antikonvulsiva blockieren nämlich spannungsabhängige Na-Kanäle, setzen damit die Reizbarkeit der Membran ab und unterdrücken dadurch ektope Erregungsbildung. Ihr Hauptanwendungsgebiet ist die Behandlung der Epilepsie, wobei Carbamazepin aber auch bei Alkoholentzug, bei akuten Manien und als Dauertherapie von bipolaren affektiven Störungen eingesetzt wird. Wenn ein verunsicherter Patient die Packungsbeilage liest kann er schon auf komische Gedanken kommen ("Ich hab's doch nicht im Kopf!?").

Patienten werden selbstverständlich immer darüber aufgeklärt, dass es sich bei diesen Mitteln um Psychopharmaka handelt, und dass deren Einsatz nicht bedeutet, dass der Patient "nur" ein psychisches Problem hat.
Wir alle wissen aber, dass manches was man erklärt trotzdem nicht immer verstanden wird.
Hier kann der informierte Physiotherapeut meiner Meinung nach einen Beitrag zur Aufklärung liefern, und dadurch die Compliance und das Therapieresultat verbessern.

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Literatur (Auswahl)

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Mit herzlichem Dank an Prof. Dr. Stephan Frings, Abteilung für Molekulare Physiologie, Universität Heidelberg, für die freundliche Genehmigung zur Benützung seiner Bilder. Die Website ist empfehlenswert! www.sinnesphysiologie.de


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