Das diabetische Stoffwechselprodukt Methylglyoxal verändert die Erregbarkeit von menschlichen C-Fasern

Fragestellung:

Diabetes mellitus ist eine der häufigsten Ursachen einer Polyneuropathie, die mit neuropathischen Schmerzen, jedoch auch Empfindungsverlust einhergeht.

Insbesondere bei Patienten mit schmerzhafter diabetischer Neuropathie ist der Plasmaspiegel des endogenen Metaboliten Methylglyoxal (MG) erhöht. Es wurde gezeigt, dass MG Nozizeptoren durch Modifikation des Ionenkanals TRPA1 aktiviert. Weiterhin werden die Natriumkanal-Subtypen 1.8 und 1.7 modifiziert, was die bekannte Positiv- und Negativsymptomatik bedingen könnte.

Wir führten elektrophysiologische Untersuchungen peripherer Nervenfasern (Mikroneurografie) zur Klärung folgender Fragestellung durch:

Kann MG menschliche C-Fasern aktivieren und ihre Erregbarkeit verändern?

Methodik:

Hierzu wurde eine Nadelelektrode in den N. fibularis superficialis wacher Probanden eingebracht. Durch elektrische Stimulation konnten Aktionspotentiale einzelner C-Nervenfasern beobachtet werden. MG wurde in das rezeptive Feld der Fasern injiziert (3, 5, 10 mM, 50 µl, vs. Kontrolle). Es wurde eine mögliche Aktivierung sowie die Änderung der Erregbarkeit der Fasern untersucht.

Ergebnisse:

Es zeigte sich, dass MG maßgeblich die Subgruppe der mechano-insensitiven C-Fasern (CMi: 11 von 17 Fasern, 65%), mechano-responsive Fasern (CM) in geringer Zahl (15 von 53 Fasern, 28%) aktiviert. Eine Reduktion der aktivitätsabhängigen Leitungsgeschwindigkeit, ein Korrelat der Erregbarkeit von Nozizeptoren, zeigte sich deutlich in CMi (7,7% vs. 4,3%), was eine Sensibilisierung dieser Fasern anzeigt. Eine Erhöhung der elektrischen Erregungsschwellen, ein Zeichen der Desensibilisierung, konnte nur in CM beobachtet werden.

Schlussfolgerungen:

MG verändert die elektrischen Eigenschaften von Nozizeptoren in unterschiedlicher Weise:

Schlafende Nozizeptoren (CMi), die an neuropathischen Schmerzen und neuronaler Entzündungsreaktion beteiligt sind, werden übererregbar, währenddessen CM-Nozizeptoren, die räumliche und zeitliche Diskrimination bei Akutschmerz vermitteln, desensitisieren.

MG könnte damit selbst ein janusköpfiger Mediator der konträren Symptome der diabetischen Neuropathie sein.