Investigador principal: Dr. Lluís Aliaga Font Clínica del Dolor. Fundació Teknon. Duración: 3 años

Transcripción

1 LA RADIOFRECUENCIA PULSADA MODULA LA EXPRESIÓN GENÉTICA NEUROINFLAMATORIA A LO LARGO LAS VÍAS NOCICEPTIVAS. EFECTIVIDAD DE LA RADIOFRECUENCIA CONVENCIONAL VERSUS PULSADA EN EL TRATAMIENTO DE LA ARTROPATÍA LUMBAR FACETARIA Investigador principal: Dr. Lluís Aliaga Font Clínica del Dolor. Fundació Teknon Duración: 3 años 1

2 1. Resumen La comunicación neuronal en el organismo está gobernada por señales electroquímicas y mediante la disrupción de estas señales es posible modular las actividades celulares y, por tanto, afectar comportamientos fisiológicos. La radiofrecuencia pulsada (RFP) es una forma de estimulación electromagnética que se ha mostrado clínicamente efectiva en pacientes con afecciones de dolor neuropático. El dolor neuropático se caracteriza por síntomas de alodinia e hiperalgesia a estímulos mecánicos o térmicos, resultando de la sensibilización de nociceptores tras la exposición a mediadores inflamatorios liberados en el lugar de la inflamación o daño tisular. Después de una lesión nerviosa, células inmunes en el sistema nervioso central y periférico liberan citocinas y otros mediadores inflamatorios que contribuyen a la neuroinflamación y nocicepcion. La neuroinflamación en ausencia de lesión nerviosa obvia o degeneración axonal es suficiente para producir nocicepción, alteración de la excitabilidad nerviosa espinal y cambios en la expresión fenotípica en las neuronas aferentes. Tras una lesión neuronal, la concentración de citocinas proinflamatorias (neuromoduladores prominentes) aumenta y se mantiene elevada a lo largo del proceso. Su capacidad de inducir su propia liberación y la de otras citocinas provee un ambiente proinflamatorio que facilita la sensibilización dolorosa inducida por la inflamación. Estudios previos han demostrado que citocinas proinflamatorias tales como interleucina-1 beta (IL-1 b), interleucina-6 (IL-6) y factor de necrosis tumoral alfa (FNT-a) desempeñan un papel primordial en el desarrollo y mantenimiento del dolor neuropático tras una lesión nerviosa. De forma alternativa, la regulación de receptores tales como el receptor 1 del ácido gama-aminobutírico (GABA-B1R) y el receptor 3a de la serotonina (5-hydroxitrytamine [5HT3r]), inhiben la señal dolorosa y por ello disminuyen la inflamación tras unirse a sus ligandos. Por tanto, regular el dolor a nivel molecular es crítico para reducir o incluso revertir condiciones dolorosas crónicas causadas y mantenidas por ambientes neuroinflamatorios. El dolor neuropático es una condición debilitante y difícil de tratar. El tratamiento farmacológico con medicamentos adyuvantes (gabapentina, 2

3 pregabalina, antidepresivos tricíclicos, inhibidores duales de la recaptación de serotonina y norepinefrina, etc.) y/u opioides, en el mejor de los casos solo proporciona alivio parcial a un grupo limitado de pacientes. Una forma alternativa para el tratamiento del dolor neuropático que ha ido ganando apoyo científico es la radiofrecuencia pulsada (RFP). Este es el primer estudio que examina la modulación del comportamiento doloroso y la expresión genética neuroinflamatoria comparativa tras estimulación electromagnética en un modelo neuropático de lesión neuronal. Nuestra hipótesis es que los campos electromagnéticos generados por la corriente administrada durante la RFP pueden inhibir alodinia mecánica inducida en el modelo de dolor neuropático y que esta inhibición debe asociarse con una modulación de la expresión de genes neuroinflamatorios. Para valorar mejor el efecto de los campos electromagnéticos, se evaluó una duración de pulso de 10 ms además de la duración tradicional de 20 ms. Adicionalmente evaluamos con microarrays, el genoma completo de la rata en la médula espinal tras el uso de dolor neuropático con RFP comparado con un grupo sin dolor inducido y RFP para obtener otros posibles genes de interés. 2. Resultados Estudio de 14 días. El test de alodinia mecánica con los tres filamentos de Von Frey mostró sensibilidad inducida por la cirugía SNI, que ocurría 3 días después de la misma. Esta sensibilidad se mantuvo durante todo el estudio. No se observaron cambios en el umbral de retirada en la pata contralateral. No hubo cambios en el umbral de retirada con ningún filamento entre los grupos de cirugía simulada (CS) CS y CS-RFP. Tras la terapia de RFP en el grupo SNI-RFP (en el estudio a 14 días solo los 10 ms fueron evaluados) se observó un aumento significativo en el umbral de retirada entre los grupos, de forma tal que los valores retornaban por lo menos a los valores basales, si no por encima del umbral, manteniéndose durante el resto del estudio. La misma 3

4 tendencia se observó con todos los filamentos. No se observaron cambios significativos en el ganglio de la raíz dorsal (GRD) en el lado afectado o el contralateral tras la RFP. En el nervio ciático se observó elevación significativa de tres genes en el grupo SNI-CS (interleucina-1 beta [IL-1b], interleucina-6 [IL-6] y factor de necrosis tumoral alfa [TNF-a]). Además, tras la RFP hubo una reducción significativa en estos genes en el ciático hasta niveles basales. Estudio de 4 días. El promedio del umbral de retirada fue computado por cada día del estudio y normalizado por el peso de los animales por día estudiado. Los animales del CS y el CS-RFP (10 y 20 ms) mostraron una sensibilidad consistente en las dos patas a través del estudio. No hubo cambios estadísticamente significativos observados en la pata contralateral, lo cual fue evaluado a lo largo de todo el período de tratamiento. El SNI-CS mostró de nuevo una significativa reducción en el umbral de retirada al tercer día del estudio, que tras la terapia con RFP, en el grupo de 10 y 20 ms mostró un aumento significativo tras 24 horas post-rfp con valores retornando a los basales. Incluso los resultados del tratamiento varían con la duración de la amplitud del pulso. SNI-RFP con 20 ms aumenta el umbral promedio de retirada 17% más que el tratamiento con 10 ms. Además del aumento del umbral de retirada que mostró el grupo de SNI-RFP (20 ms), el umbral de retirada va ser más similar al control de CS. Nervio ciático. En relación con el grupo CS, 5 genes fueron modulados significativamente en el grupo de SNI antes del tratamiento con RFP. Estos cambios incluyeron aumento de IL-1b, TNF-a, IL-6 y BDNF y disminución de sustancia P. Tras tratamiento con RFP, no se observaron cambios significativos en la expresión genética regulatoria con los pulsos de 10 ms de RFP, mientras que el tratamiento con RFP de 20 ms disminuyó la expresión genética de IL- 1b, TNF-a e IL-6. La disminución es indicativa de una disminución del ambiente neuroinflamatorio. Diferencias significativas entre 20 y 10 ms del grupo SNI- RFP muestran aumento en la expresión de GABAB-R1 y GFAP, pero disminuyó la expresión de IL-6 con la mayor duración del pulso (20 ms versus 10 ms). 4

5 GRD ipsilateral. La inducción del modelo SNI llevó a un aumento de galanina (Gal), VIP, IL-6 y GFAP. Los genes que disminuyeron fueron GABAB-R1, SP, Na/K ATPasa, 5HT3r y SNAP25. El efecto global de RFP con amplitud de pulso de 10 y 20 ms en animales con lesión nerviosa periférica mostró modulación en la expresión genética en los dos grupos. El aumento de SP, Na/K ATP asa, 5HT3r y GFAP solo se observó en el grupo de 10 ms. Después, RFP por 20 ms en el grupo SNI, GABAB-1R, Na/K ATPasa y 5HT3r estaban aumentados con disminución de c-fos, TNF-a e IL-6. Por otra parte, RFP con la mayor duración (20 ms versus 10 ms) tras el SNI resultó en disminución en la expresión de TNF-a, IL-6 y GFAP. Datos de microarray. Los resultados de microarray dieron 12 genes basados en criterios estadísticos rigurosos (false discovery rate, FDR) que demostraron cambios significativos de expresión genética en los tejidos de médula espinal entre el SNI-CS y SNI-RFP de 20 ms. 3. Relevancia y posibles implicaciones clínicas de los resultados finales obtenidos 1. Es importante recordar que aunque el uso de corrientes electromagnéticas ha sido utilizada en el manejo del dolor por varias generaciones en la forma de estimuladores de columna dorsal, estimuladores periféricos y RFP, poco se sabe sobre su mecanismo de acción. La mayoría cree que el efecto es debido a disrupción eléctrica, pero en la última década cada vez se acumula más evidencia sugiriendo que la modulación de la expresión genética es la verdadera razón del efecto analgésico. 2. Sin saberse su mecanismo de acción, resulta difícil determinar los parámetros ideales de aplicación de la corriente, así como las indicaciones clínicas de esta forma de terapia. 3. Por primera vez, hemos demostrado que la aplicación de campos electromagnéticos sobre los axones de neuronas periféricas puede modular 5

6 no solo el comportamiento doloroso en animales tras una lesión distal, sino algo aún más importante, que esos cambios están asociados con modulación en la expresión de genes neuroinflamatorios. 4. Que esos cambios en la expresión genética, no solo ocurren en el lugar de aplicación de la corriente, sino también a nivel del GRD ipsilateral y de la médula espinal. 5. De igual modo resulta interesante la elevación en la expresión de los receptores GABA-B, 5HT3 y de Na/K ATPasa. El receptor 5HT3 es miembro de la superfamilia de canales iónicos, cuyo efecto depende de ligandos y tiene una función excitatoria, mientras que el receptor GABA-B es un receptor metabotrópico de membrana ligado a través de proteínas G con los canales de potasio y tiene una función inhibitoria. Por último, el receptor Na/K ATPasa o bomba de NA/K, es una enzima de membrana involucrada en el movimiento de sodio y potasio a través de la membrana. La expresión alterada de estos genes puede ser la causa del cambio en el comportamiento y expresión de genes inflamatorios. 6. El cambio en la expresión de estos genes muestra una tendencia directamente proporcional a la duración de los campos electromagnéticos basados en los datos de 10 y 20 ms. Estudio clínico La artropatía lumbar facetaria es una enfermedad común que afecta entre un 10% y un 39% de los pacientes con dolor lumbar crónico. Una limitación habitual en el manejo de esta enfermedad es el establecimiento del diagnóstico. La historia clínica y el examen físico, así como las imágenes diagnósticas no son fiables en el establecimiento del mismo. Por ello, el método más habitual para determinar el diagnóstico es el bloqueo con anestésico local de la rama medial a la rama dorsal del nivel de la faceta que se desea evaluar y del inmediato superior. Debido al alto nivel de falsos positivos (45%) con un solo bloqueo, se recomienda realizar dos bloqueos con anestésicos locales diferentes, incrementando así la especificidad diagnóstica a un 75-85%. Una vez establecido el diagnóstico, para aquellos pacientes con 6

7 dolor persistente tras un manejo conservador, la neurotomía térmica percutánea de las ramas mediales que inervan las articulaciones facetarias es una alternativa eficaz de tratamiento. La neurotomía térmica se realiza mediante un sistema de radiofrecuencia (RFT) a través de un generador que emite corriente alterna de 500 khz, la cual es conducida a través de una sonda que se introduce en una aguja especial con aislamiento a lo largo de la misma excepto la punta (5-10 mm). La corriente generada en la sonda se concentra en la parte sin aislamiento de la aguja, produciendo vibraciones de las moléculas en los tejidos inmediatamente contiguos a la punta de la aguja. Estos tejidos funcionan como una resistencia, con la consiguiente elevación de la temperatura y lesión térmica de los mismos. A mediados del año 1990, un artículo que comparaba la RFT convencional (65 o C) con un grupo de pacientes que recibía radiofrecuencia continua en que la temperatura se mantenía por debajo de 42 o C, no mostró diferencias en los resultados obtenidos, generando dudas sobre el mecanismo real que aliviaba el dolor. Entonces se sugirió que los campos electromagnéticos generados en la punta de la aguja, podían potencialmente ser responsables de la analgesia, independientemente del calor observado. De forma arbitraria, parámetros que incluían impulsos de corriente de 20 milisegundos (ms), seguidos de pausas sin corriente de 480 ms fueron entonces utilizados para tratar múltiples afecciones. La nueva terapia fue llamada radiofrecuencia pulsada (RFP) y fue descrita por primera vez por Sluijter. La idea ganó rápidamente aceptación entre la comunidad médica hasta el punto de que desde entonces más de 120 artículos han sido publicados con referencia a esta técnica. Sin embargo, los resultados dispares publicados han promovido una gran controversia sobre la eficacia de la misma. Una razón de estos resultados puede deberse a la falta de comprensión sobre los mecanismos mediante los cuales la RFP modula, si es que es así, la conducción nerviosa. Por ello decidimos comparar las dos modalidades de radiofrecuencia en el manejo de una afección comúnmente tratada con RFT. 7

8 Resultados. Basados en estas publicaciones, decidimos practicar un análisis intermedio. Un total de 17 pacientes habían sido asignados de forma aleatoria. Fueron 11 en el grupo de RFT y 6 en el grupo de RFP. No se observó ninguna diferencia en las características demográficas entre los dos grupos. Los valores de EVA e IIO, antes del procedimiento y en los períodos de seguimiento se presentan. Además, las cifras resaltan la dramática diferencia entre ambos grupos. En el grupo de RFT, se observó una disminución estadísticamente significativa en la EVA en todos los puntos de seguimiento (p<0,005). Ninguno de los grupos mostró mejoría en el índice de incapacidad. A pesar del pequeño número de sujetos asignados a cada grupo, los resultados negativos observados y los artículos publicados recientemente en la bibliografía mientras se realizaba nuestro estudio, nos planteó problemas éticos. Conclusión. Los resultados pueden considerarse de valor, pues cotejan la reciente bibliografía que indica que la RFP no es efectiva en el tratamiento para el manejo de la artropatía lumbar facetaria. Aunque estudios en animales llevados a cabo bajo el auspicio de la misma beca (La Marató de TV3) nos proporcionaron evidencias de que los campos electromagnéticos generados mediante la aplicación de RFP controlaban el comportamiento doloroso y la expresión de genes de neuroinflamación responsables de la generación y mantenimiento del dolor neuropático en modelos animales. Una de las posibles explicaciones de la efectividad de la RFP en animales y el fracaso en el control del dolor en la parte clínica del estudio puede ser debida a la selección del modelo de dolor elegido en humanos. En la artrosis facetaria lumbar se genera una fricción ósea constante, la cual puede ser el origen del dolor, mientras que en nuestro modelo animal, la respuesta inflamatoria en forma de cascada causa dolor nociceptivo. La RFP ha demostrado que es efectiva al reducir el dolor debido o relacionado con inflamación. Por tanto, se podría formalmente formular la hipótesis de que la RFP podría estar más indicada en el tratamiento originado en dolor neuropático con 8

9 componente importante de neuroinflamación asociado. En la actualidad, están siendo preseleccionados pacientes para ser incorporados en una revisión del protocolo que evaluará la eficacia de la RFP en el tratamiento del dolor lumbar radicular en pacientes con hernia del núcleo pulposo, una forma de dolor neuropático. Consecuencias y orientación futura Desde su inicio, el tratamiento médico se ha centrado en el manejo de las afecciones inflamatorias mediante el uso de agentes químicos y farmacológicos. Es importante recordar que el sistema nervioso central y el periférico, como también, en cierto grado, el sistema inmune, basan su comunicación en un sistema de señales electroquímicas. Una vez se clarifique cuáles son los genes modulados por la aplicación de energía electromagnética, y también se pueda gobernar el desarrollo y mantenimiento del dolor neuropático, se logrará un gran avance en el campo del manejo del dolor. En estos momentos nuestro grupo está llevando a cabo un estudio intensivo de microensayos. La compresión global del genoma y su relación con los cambios de expresión genética dentro de la médula espinal nos va a permitir investigar la expresión de un gran número de genes involucrados en el estado general de las células o tejidos relacionados con en el dolor. En la actualidad, además de los 12 genes antes mencionados que parecen ser significativamente modulados por a una terapia RFP periférica, estamos verificando los cambios, a través de pruebas qpcr, que tienen una gran cantidad de subtipos de genes. Además, comprendiendo cuáles son los mejores parámetros para modular estos cambios con la aplicación de energía electromagnética a las estructuras nerviosas individuales y entendiendo que este efecto depende de la magnitud de la corriente aplicada, es posible considerar que en la terapia ideal debería aplicarse la mayor corriente posible sin elevar la temperatura del tejido en el punto deseado. Estos resultados pueden servir como base para determinar los parámetros ideales en términos de: frecuencia, duración del pulso e intensidad de 9

10 corriente necesaria, para optimizar la activación de estos y, potencialmente, otros genes. La optimización de la terapia electromagnética, conforme a nuestros resultados, nos permitirá lograr los mejores resultados cuando se aplica en el manejo de procesos inflamatorios en general y en particular en neuroinflamación. En este momento en nuestro grupo hay varias propuestas de investigación en curso, que potencialmente pueden conducir al desarrollo y diseño de una nueva sonda y las modalidades para controlar el dolor de forma más eficaz y eficiente. 4. Publicaciones Vallejo R., Tiley D., Vogel L., Benyamin R. Pulse Radiofrequency attenuates cytokine expression in the spared nerve injury model. San Antonio, Tx. American Society of Regional Anesthesia Annual Meeting, 2009 International Peer review journal Impact factor: 2-3 Vallejo R, Tilley DM, Vogel L, Benyamin R. The role of glia and the immune system in the development and maintenance of neuropathic pain. Pain Pract 2010;10(3):