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Till Neddermeyer

• Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, ob Schmerzschwellen für unterschiedliche Stimuli voneinander unabhängige Aspekte des Schmerzes oder ein gemeinsames Phänomen messen. In ersterem Fall würden unterschiedliche Reize benötigt, um die Schmerzempfindlichkeit eines Individuums vollständig zu charakterisieren. In letzterem Fall wären verschiedene Reize hierzu überflüssig, wobei sie allerdings dafür verwendet werden könnten, Summen-Scores aus den verschiedenen Schmerzmodalitäten zu errechnen. Für diese Arbeit wurden bei 45 gesunden Männern und 32 gesunden Frauen (im Alter von 20-44 Jahren) Schmerzschwellen für mehrere Reize (Wärme, Wärme / Capsaicin, Kälte, Kälte / Menthol, stumpfer Druck, 5-Hz Wechselstrom (0-20 mA), spitzer Druck (von Frey-Haare), und von Frey-Haare / Capsaicin) gemessen. Diese Schmerzschwellen waren signifikant miteinander korreliert. Eine daraufhin durchgeführte Hauptkomponentenanalyse ergab, dass die Varianz der Schmerzschwellen mehr auf die Unterschiede zwischen den Subjekten zurückzuführen ist (variance estimate: 0,393), als auf die Unterschiede der Schmerzreize bei jeweils einem Subjekt (variance estimate: -0,008). Unter den drei wichtigsten Hauptkomponenten der Korrelationsmatrix mit Eigenwerten > 1, erklärte die größte 48% der Varianz der Schmerzschwellen, wobei sie starke Ladungen von allen Schmerzreizen erhielt, was für eine starke gemeinsame Varianzquelle spricht. Nur zwei kleinere Hauptkomponenten, die jeweils weniger als 14% der gesamten Varianz erklären, deuten auf eine weitere Differenzierung der Schmerzarten hin. Das Muster von Ähnlichkeiten und Unterschieden innerhalb dieser Komponenten stimmt jedoch mit bereits bekannten molekularen Mechanismen der Nozizeption überein. Dies führt zu dem Schluss, dass die Charakterisierung einer Person als allgemein schmerzempfindlich oder schmerzunempfindlich, zumindest auf Schmerzschwellen-Ebene, gerechtfertigt erscheint. Außerdem befasst sich diese Arbeit mit der Frage, ob Sensibilisierungsverfahren, wie sie in der experimentellen Schmerzforschung zum Einsatz kommen, zusätzliche qualitative Komponenten bei der Schmerzmessung hinzufügen, sodass eine andere Art von Schmerz entsteht, oder ob die Sensibilisierung sich auf quantitative Veränderungen beschränkt, die sich ausschließlich in einer höheren Intensität der gleichen Schmerzart äußert. Hierfür wurde das Probandenkollektiv vergrößert (insgesamt 69 Männer und 56 Frauen im Alter von 18 bis 46 Jahren), indem die o. g. Schmerzmessungen bei weiteren Testpersonen durchgeführt wurden. Für die nachfolgende Analyse wurden nur Daten von den Schmerzmodellen Hitze, Kälte und von Frey-Haare, jeweils mit und ohne Capsaicin- bzw. Menthol-Sensibilisierung verwendet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Sensibilisierung den Anteil derjenigen Werte in den Daten verringert, an denen die Schmerzschwelle das technische Limit des Modellversuchs von 52,5°C bzw. 0°C bzw. 300 g von Frey, erreicht. Die Anzahl der Probanden, die diese Werte erreichten, wurde von 38 auf 21 Patienten beim von Frey-Haar-Versuch und von 30 auf 19 Patienten mit Kälte-Versuch (&#967; exp 2 -Tests: P < 0,001) verringert, während die Schmerzschwellen beim Hitze-Versuch nie das technische Maximum erreichten. Bei den 75 Patienten ohne Werte am technischen Limit senkte die Capsaicin-Sensibilisierung die Hitze-Schmerzschwelle von 44,7 ± 2,1°C auf 36,8 ± 3,3°C und die von Frey-Schmerzschwelle von 78,2 ± 74g auf 33,9 ± 37,8g. Die Menthol-Sensibilisierung senkte die Kälte-Schmerzschwelle von 13 ± 8,4°C auf 19,3 ± 9,2°C (Paarvergleiche: alle P < 0,001). Für jedes Schmerzmodell konnte durch eine Hauptkomponentenanalyse nur je eine einzige Hauptkomponente mit einem Eigenwert > 1 identifiziert werden, die jeweils 64,8%, 84,8% und 94,4% der gesamten Varianz für Hitzeschmerz, von Frey-Haar-Schmerz bzw. Kälteschmerz erklärt, was darauf hinweist, dass die Schwellen für nicht sensibilisierten und sensibilisierten Schmerz eine gemeinsame Varianzquelle haben. Daraus kann geschlossen werden, dass die Hauptwirkung der Sensibilisierung in einer quantitativen Abnahme der thermischen und mechanischen Schmerzschwelle besteht, wodurch die technisch mögliche maximale Reizintensität weniger oft erreicht wird. In der vorliegenden statistischen Analyse findet sich kein Anhalt für eine qualitative Änderung des Schmerzes durch die Sensibilisierung auf Ebene der primären Hyperalgesie.
• This dissertation deals with the question whether pain thresholds to different stimuli measure independent aspects of pain or one common phenomenon. In the first case, different stimuli are required to completely characterize a subject’s pain sensitivity. In the second case, different stimuli are redundant and can be used to calculate composite scores across pain modalities. Pain thresholds to several stimuli (heat, heat/capsaicin, cold, cold/menthol, blunt pressure, 5-Hz sine-wave electric current (0–20 mA), punctate pressure (von Frey hairs), and von Frey hairs plus capsaicin application) were measured in 45 healthy men and 32 healthy women (aged 20–44 years). These pain thresholds were significantly correlated with each other. Principal component analysis indicated that their variance was attributable more to the difference in subjects (variance estimate: 0.393) than to the difference in pain stimuli within a subject (variance estimate: -0.008). Among three principal components of the intercorrelation matrix with eigenvalues > 1, the first, explaining 48% of the total variance, carried high loadings from all stimuli indicating that they shared a common source of half of their variance. Only minor variance components, each explaining < 14% of the total variance, indicated a distinction of pain stimuli. There, a pattern of similarities and dissimilarities emerged agreeing with known distinct mechanisms of nociceptive responses to different stimuli. This leads to the conclusion that characterizing a person as being generally stoical or complaining to any painful stimulus appears to be justified at least at pain threshold level. Furthermore, this dissertation focuses on whether sensitization procedures employed in experimental human pain models introduce additional components to pain measurements resulting in a different kind of pain or whether they are limited to quantitative changes resulting in the same pain at higher intensity. Therefore an increased number of test persons (a total of 69 men and 56 women aged 18 to 46 years) were subjected to pain threshold measurements as described above. For the subsequent analysis, only the data from the pain models heat, cold and von Frey hairs, each with and without capsaicin/menthol-sensitization respectively, were used. The results show that sensitization decreased the fraction of censored data, that is, thresholds at the technical limit of 52.5°C or 0°C or 300 g von Frey hairs, from 38 to 21 patients with von Frey hairs, from 30 to 19 patients with cold stimuli (&#967; exp 2 tests: P < 0.001), whereas pain thresholds to heat never reached their technical maximum. In the 75 patients without censored data, capsaicin sensitization decreased the heat pain thresholds from 44.7 ± 2.1°C to 36.8 ± 3.3°C, the von Frey hair pain thresholds from 78.2 ± 74 g to 33.9 ± 37.8 g, and menthol sensitization decreased cold pain thresholds from 13 ± 8.4°C to 19.3 ± 9.2°C (paired comparisons: all P < 0.001). However, for each stimulus, only one single principal component of the variance of nonsensitized and sensitized thresholds with an eigenvalue > 1 was identified by principal component analysis, explaining 64.8%, 84.8%, and 94.4% of the total variance for heat, mechanical, and cold stimuli, respectively, and indicating that nonsensitized and sensitized pain thresholds shared the same main source of variance. Accordingly it can be concluded that the main effect of sensitization by capsaicin or menthol application is a quantitative decrease in thermal and mechanical pain threshold with the methodologic benefit of decreasing the incidence of censored data. A qualitative change in pain thresholds by sensitization is not supported by the present statistical analysis at level of primary hyperalgesia.