Gebruiker:Liamoey/Kladblok

Microneurografie

Een registratiemethode voor de sympathische zenuwactiviteit.

Inleiding

Dit artikel beschrijft de methode voor het registreren van elektrische signalen afkomstig van sympathische zenuwvezels. Daarnaast worden verschillende factoren besproken die de te meten sympathische activiteit beïnvloeden, en worden enkele mogelijke toepassingen aangegeven.

Bij de regulatie van het inwendige milieu door het vegetatieve zenuwstelsel is er een evenwicht tussen de activiteit van het ortho- (OS) en parasympathische (PS) zenuwstelsel, waarbij zogenaamde antagonistische effecten bestaan. Door middel van provocatietesten kan men deze evenwichtstoestand beïnvloeden en de afzonderlijke functie van OS en/of PS beoordelen. In de loop van de tijd is er een scala aan testmethoden ontworpen die met name informatie opleveren over de sympathische effecten, zoals het meten van de hartfrequentie, bloedstroom, bloeddruk en zweetproductie. Men maakt daarbij gebruik van elektrocardiogrammen, bepaling van plasmacatecholamine (als maat voor de sympathische activiteit) en continue bloeddrukmeting (FINAPRESS = finger arteriel pressure). De effectorganen reageren echter langzaam op veranderingen in de sympathische activiteit. Bovendien wordt het uiteindelijke effect ook beïnvloed door hormonale en lokale chemische en mechanische stimuli. De uitkomsten van deze veelgebruikte tests zijn dus eigenlijk het resultaat van de interactie van verschillende systemen. Het is begrijpelijk dat men blijft zoeken naar andere methoden om de snelle veranderingen binnen de divisies van het autonome zenuwstelsel beter te kunnen bestuderen.

Humane microneurografie

In 1966 rapporteerden Vallbo en Hagbarth een methode (later microneurogratie genoemd) voor de directe registratie van zenuwactiviteit bij de mens met behulp van een micro-elektrode. Zonder pijn of onaangename sensatie bleek het mogelijk een tungstenelektrode door de huid in een zenuw te brengen. Die kon de activiteit registreren van de afferente zenuw vanuit proprioceptoren (spierspoeltjes en peeslichaampjes), tactiele organen, thermosensoren en nociceptoren (pijnreceptoren). Een paar jaar later waren Hagbarth en Vallbo (1968) ook in staat efferente sympathische activiteit waarnemen. In dit artikel beperken wij ons tot het beschrijven van de efferente sympathische activiteit, in het bijzonder de spier-sympathische activiteit die een grote rol speelt bij het reguleren van de bloeddruk. Met behulp van microneurografie kan men twee vormen van efferente sympathische activiteit onderscheiden: de zogenaamde muscle sympathetic nerve activity (MSNA) en de skin sympathethic nerve activity (SSNA). Het is tegenwoordig bekend dat de MSNA de vasoconstrictie in de spieren verzorgt, terwijl de (SSNA) een efferente sympa- thische activiteit is die onder andere bloedvaten van de huid, zweetklieren en de kleine spiertjes van haren (pilo- motorische activiteit = kippenvel) aanstuurt. De sympathische zenuwvezels naar de spier lopen samen met motorische vezels binnen een fascikel van de zenuw. De zenuwvezels naar de huid liggen bij de sensibele vezels. Sympathische activiteit in rust wordt gegenereerd op supraspinaal niveau aangezien een complete spinale transsectie de rustactiviteit onder het transsectieniveau doet verdwijnen.

Meettechniek

Het meten van de sympathische zenuwactiviteit met behulp van microneurografie wordt uitgevoerd met een geïsoleerde tungsten-elektrode met een dikte van 0,2 mm en een blote tip van enkele micrometers. Deze naald wordt in een fascikel van een gemengde zenuwbundel geplaatst. De registratieelektrode wordt door de huid in een onderliggende zenuwbundel gestoken, de referen- tie-elektrode wordt subcutaan ingebracht, een tot twee centimeter verderop. De meeste registraties worden uitgevoerd in de relatief dikke n. peroneus, tibialis, medianus of radialis, maar soms ook in de kleinere zenuwen zoals de n.trigeminus. Na versterking van ongeveer 1000 × (bandbreedte voor versterker: 500-5000 Hz) wordt het signaal gesplitst naar:

1. Een amplitudo-discriminator: een niet-lineair element dat in een variabele band rond nul volt het signaal niet doorlaat en daardoor ruis met kleine amplitude tegenhoudt. De uitgang van dit element gaat naar een luidspreker. Dit geluid speelt een belangrijke rol bij het vinden van de MSNA of SSNA.
2. Een integrator: 2-fasisch gelijkrichter met daarna een low-pass filter met een tijdconstante van 0,1 s. Dit is het microneurogram. De sympathische zenuw-vezelactiviteit is een registratie van zenuwvezels met kleine diameter. Het is vaak niet mogelijk de activiteit van een individuele vezel te registreren. De activiteit van meerdere vezels wordt geregistreerd als een burst van activiteit.(zie figuur 1). Hier fig.1.

Bijwerkingen

Er zijn twee studies naar de complicaties van deze micro-neurografische methode gepubliceerd. Bij de eerste studie werden 708 registraties prospectiefvervolgd. Bij 63 personen (9%) werden er na het onderzoek symptomen waargenomen. Het betrof hier vage pijn ter hoogte van de prikplaats en distaal daarvan, stoornissen van de sensibiliteit met kriebel en een’doof'-gevoel. Bij alle patiënten - op één na - waren de klachten binnen enkele dagen verdwenen. De patiënt die pijnklachten hield bleek echter een dunne vezelpolyneuropathie te hebben. Het is daarom niet goed vast te stellen of deze klachten daadwerkelijk het gevolg waren van de registratie. In deze publicatie wordt ook aangegeven dat herhaalde registratie geen verhoogde kans op complicaties oplevert, mits niet uitgevoerd binnen circa éen maand en mits de duur van het zoeken naar het microneurografische signaal niet langer dan één uur bedraagt. In een tweede retrospectieve studie werden 1320 registraties geanalyseerd door middel van vragenlijsten. 963 vragenlijsten werden aan de onderzoekers geretourneerd. 93 personen (circa 10%) rapporteerden klachten. De aard en de duur waren vergelijkbaar met de andere studie. Bij alle personen waren de klachten van voorbijgaande aard.

MSNA (Muscle Sympathetic Nerve Activity)

Toename van de MSNA veroorzaakt een vernauwing van de bloedvaten in de spieren. De MSNA is waar te nemen als een burst van sympathische impulsen. Cardiopulmonale (artriële) en arteriële (carotis en aorta- boog) baroreceptoren reguleren in belangrijke mate de MSNA. De eigenlijke stimulus voor een dergelijke MSNA-burst is de grootte van de drukgolf van de a. carotis en de druk op de aortawand. Hierdoor correspondeert het voorkomen van bursts sterk met het ECG. Dit is duidelijk te zien in de registratie zoals afgebeeld in figuur 2. De tijd tussen de R-top van het ECG (middelste afleiding) tot de top van een dergelijke burst (bovenste afleiding) is ongeveer 1.3 sec. onafhankelijk van de hartfrequentie. Om de top van de burst precies vast te kunnen stellen, is het bovenste signaai onderin de figuur geïntegreerd weergegeven. Deze latentie correleert met de lengte van de extremiteit waaraan de registratie plaatsvindt, met andere woorden met de lengte van de zenuwvezel. Op deze manier kan men de geleidingssnelheid van deze vezel bepalen. Voor de MSNA kreeg men een waarde tussen 0,75 en 1,2 m/s. Dit komt overeen met de waarde van ongemyeliniseerde zenuwvezels of C-vezels (0,5 tot 2 m/s).

De mate van de MSNA is mogelijk genetisch bepaald aangezien bij ééneiige tweelingen een identieke MSNA is gevonden. De interindividuele variatie van de MSNA is erg groot. Daarentegen is de intra-individuele variatie in rust en als reactie op bepaalde provocaties vrij klein. Bij het longitudinale onderzoek is de variatie van de rustactiviteit ook vrij klein. Deze kleine intra-individuele variatie maakt de methode geschikt om bij een individu het spontane beloop van een aandoening of de reactie op een behandeling te volgen (monitoring). Een simultane registratie van de MSNA vanuit twee zenuwen laat ook nagenoeg een identiek burstpatroon zien, hetgeen betekent dat het niet zo belangrijk is van welke zenuw de afleiding wordt gemaakt. Leeftijd heeft een positieve correlatie met de rust-MSNA, hetgeen wil zeggen dat oudere mensen een hogere MSNA hebben dan jongere mensen. Daarentegen is de reactiviteit op provocaties zoals de reactie op positie verandering (liggen naar staan) bij oudere mensen minder dan bij jongere mensen. MSNA tijdens verschillende provocaties Ook de volume- of lage-drukreceptoren, die vooral gelegen zijn in de atria, hebben invloed op de MSNA. Als het onderlichaam van een liggende proefpersoon of patiënt in een box wordt opgesloten waarin vervolgens een onderdruk wordt aangebracht, reageren deze receptoren op de verminderde bloedaanvoer in het rechter atrium. Tijdens deze zogenaamde lower-body- negative pressure (LBNP) waarbij geen arteriële bloed- drukverandering optreedt, neemt de MSNA duidelijk toe (zie figuur 3). Een andere manier om deze volumereceptoren en de aortawand- receptoren te prikkelen is middels de zogenaamde Valsalva-manoeuvre. Hierbij wordt de proefpersoon of patiënt gevraagd diep in te ademen en daarna met dichtgeknepen keel te persen. Er ontstaat een drukverhoging in de borstholte waardoor het terugstromen van veneus bloed naar het hart wordt bemoeilijkt met als gevolg een röntgenologisch zichtbare verkleining van het hart. Ook in dit geval wordt de MSNA groter (zie figuur 4a). Kennelijk probeert het sympathische zenuwstelsel het door de provocaties verminderde bloedaanbod in het rechter atrium weer te vergroten.

MSNA en prikkeling van andere receptoren in het lichaam

MSNA staat onder invloed van activiteit uit allerlei nog niet eerder genoemde receptoren in verschillende organen zoals longreceptoren, systemische- en intramusculaire chemoreceptoren en sensorische receptoren in de huid en blaas. Zo veronderstelt men dat de toename van de MSNA bij de coldpressor test (zie figuur 1). Voorts hebben voedselinname, hormonen en vooral langdurige mentale stress ook invloed op deze sympathische activiteit.

SSNA (Skin Sympathethic Nerve Activity)

De SSNA speelt een belangrijke rol bij de handhaving van onze lichaamstemperatuur door de vasoconstrictie-impulsen naar de huidcapillairen en arterioveneuze shunts, het aansturen van de zweetklieren en mogelijk ook vasodilatatie-impulsen naar de huidcapillairen. Zuivere pilomotorische impulsen (kippenvel) zijn nog niet geïdentificeerd met behulp van microneurografie. Simultane registratie van SSNA van een arm- en beenzenuw, laat evenals de MSNA, een identiek burstpatroon zien. In rust wordt de SSNA gekenmerkt door onregelmatige bursts die verschillend zijn in amplitude en duur. In tegenstelling tot de MSNA vertoont de SSNA geen relatie met de hartslag en bloeddrukveranderingen zoals blijkt uit figuur 4b. Wel reageert SSNA op thermische-, mentale- en respiratoire stimuli en hormonen. Voorts vertoont de SSNA een sterke invloed van arousal en kortdurende mentale stress.

Toepassing

Het rechtstreeks registreren van elektrische activiteit van sympathische zenuwvezels geeft een veel beter zicht op het functioneren van het sympathische zenuwstelsel dan de tot nu toe veel gebruikte indicatoren voor sympathische activiteit zoals bijvoorbeeld catecholaminebepalingen in bloedplasma. Zowel het moment waarop als de mate waarin het sympathische zenuwstelsel actief is, zijn veel nauwkeuriger te bepalen. Zo is het nu mogelijk in de MSNA tijdens de Valsalva-manoeuvre vier verschillende fasen te onderscheiden (zie figuur 4a). Door de grote interindividuele variatie, zowel in rust als in de reactie op verschillende provocaties, heeft het registreren van MSNA voor de diagnostiek van individuele patiënten helaas nog geen betekenis. Bovendien gaan aandoeningen van zenuwen zoals polyneuropathie vaak gepaard met vermindering van het aantal functionerende sympathische vezels, waardoor geen sympathische activiteit geregistreerd kan worden. Daar komt nog bij dat ook bij gezonde proefpersonen slechts in 70 tot 80 procent van de metingen binnen een uur een goede afleiding kan worden gemaakt. Dit betekent dat het niet vinden van het MSNA en/of SSNA- signaal bij een patiënt niet veel zegt. Voor een vergelijkend onderzoek tussen groepen patiënten en/of een longitudinaalonderzoek voor en na een therapeutische interventie kan de waarde van microneurografie erg groot zijn. Vooral bij aandoeningen waarbij de bloedcirculatie op de een of andere manier betrokken is, is het interessant te bestuderen op welke wijze het sympathische zenuwstelsel zal proberen de doorstroming van het lichaam aan te passen aan de mate van inspanning. Daarbij kan het bijvoorbeeld gaan om hypertensie, hartfalen, leververvetting, nierinsufficiëntie, verhoogde bloeddruk tijdens een zwangerschap of stress. In sommige gevallen is de stoornis misschien juist gelegen in het sympathische zenuwstelsel zelf. Ook de invloed op het sympathische zenuwstelsel van de verschillende geneesmiddelen voor deze aandoeningen kan veel preciezer worden bepaald. De reductie van sympathische activiteit is mogelijk de verklaring van een betere prognose bij patiënten met hartfalen die behandeld zijn met ACE-remmer. Behalve bovengenoemde toepassing is deze onderzoeksmethode ook zeer geschikt om de integratie van verschillende autonome innervaties na te gaan, zoals het onderzoek naar de integratie van de autonome innervatie van het maag-darmkanaal en het perifere vascularisatiesysteem. Samengevat kan geconcludeerd worden dat, hoewel deze techniek nog geen toepassing kent voor de diagnostiek van een individuele patiënt, het voor klinisch wetenschappelijk onderzoek van groot belang is meer gegevens over het functioneren van het sympathische zenuwstelsel bij verschillende aandoeningen en de daarbij gebruikte therapieën te verzamelen.

Literatuur

• Anderson, E. A., Sinkey, C. A., Kempf, J. en Mark A.L. (1989). Survey of symptoms experienced after microneurographic recording. Acta Physiologica Scand., 136 (suppl 584), 3.
• Converse, R. L., Jacobsen, T. N., Toto, R. D., et al. (1992). Sympathetic overactivity in patients with chronic renal failure. The New England Journal of Medicine, 327, 1912-1918.
• Eckberg, D. L., Wallin, B. G., Fagius, J., Lundberg, L. en Toreb- jork, H. E. (1989). Prospective study of symptoms after human microneurography. Acta Physiologica. Scand., 137, 567-569.
• Fagius, J., Wallin, B.G. (1980a). Sympathetic reflex latencies and conduction velocities in normal man. Journal of the Neurological Sciences, 47, 433- 448.
• Fagius, J., Wallin, B.G. (1980b). Sympathetic reflex latencies and conduction velocities in patients with polyneuropathy. Journal of the Neurological Sciences, 47, 449-461.
• Fagius, J., Wallin, B.G. (1993). Long-term variability and reproducibility of resting human muscle nerve sympathetic activity at rest, as reassessed after a decade. Clinical Autonomic Research, 3, 201-205.
• Floras, J. S., Legault, L., Morali, G. A. en Blendis, L. M. (1991). Increased sympathetic outflow in cirrhosis and ascites: Direct evidence from intraneuronal recordings. Ann Int Med., 114, 373-380.
• Hagbarth, K.E., Vallbo, A. B. (1968). Pulse and respiratory grouping of sympathetic impulses in human muscle nerves. Acta Physiologica. Scand., 74, 96-108.
• Iwase, S., Mano, T., Watanabe, T., Saito, M. en Kobayashi, F. (1991) Age-related changes of sympathetic outflow to muscles in human. J. Gerontol., 1, MI-5.
• Leimbach, W. N., Wallin, B. G., Victor, R. G., Aylward P. E., Sundlof, G. en Mark, A. L. (1986) Direct evidence from intra- neuronal recordings for increased central sympathetic outflow in patients with heart failure. Circulation, 73, 913-919.
• Ligtenberg, G., Blankestijn, P. J., Oey, P. L., Wieneke, G. H., Van Huffelen, A. C. en Koomans, H.A. (1997). Cold stress provokes sympathoinhibitory presyncope in healthy subjects and hemodialysis patients with low cardiac output. Circulation, 95, 2271-2276.
• Ligtenberg, G., Blankestijn, P. J., Oey, P. L., Klein, I. H. H., Dijk- horst-Oei, L. T., Boomsma, F., Wieneke, G. H., Van Huffelen, A, C. en Koornans, H. A. (1999) Reduction of sympathetic hyperractivity by enalapril in patients with chronic renal failure, The New England Journal of Medicine, 340, 1321-1328.
• Rossi, P., Andriesse, G. I., Oey, P. L., Wieneke, G. H., Roelofs, J. M. M. en Akkermans, L. M. A. (1988). Stomach distension increases efferent muscle sympathetic nerve activity and blood pressure in healthy humans. The New England Journal of Medicine, 161, 148-155.
• Sundlof, G., Wallin, B. G. (1977). The variabi1ity of muscle nerve sympathetic activity in resting recumbent man. J Physiol., 272, 383-397.
• Sundlof, G., Wallin, B. G. (1978). Human muscle nerve sympathetic activity at rest Relationship to blood pressure and age. J Physiol., 34, 293-300.
• Vallbo, A. B., Hagbarth, K. E. (1967). Impulses recorded with micro-electrodes in human muscle nerves during stimulation of mechanoreceptors and voluntary contractions. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology, 23, 392.
• Victor, R. G., Leimbach, W, N. jr. (1987), Effects of lower body negative pressure on sympathetic discharge to leg muscles in humans. Journal of Applied Physiology, 63, 2558-2562,
• Victor, R. G., Leimbach, W. N. jr., Seal, D, R., Wallin, B. G. en Mark, A. L (1987). Effects of the cold pressor test on muscle sympathetic nerveactivity in humans, Hypertension, 9,429-436.
• Wallin, B. G., Kunimoto, M. M., Sellgren, J. (1993), Possible genetic influence on the strength of human muscle nerve sym- pathetic activity in rest Hypertension, 22,282-284.
• Wallin, B. G., Elam, M. (1993). Microneurography and autonomic dysfunction. In: Low, P. A. (red.), Clinical autonomic disorders, Little, Brown & Co (Boston), 243-252.

Bronnen, noten en/of referenties