Ulm, Univ., Diss., 2007.

Freiburg i. Br., Univ., Diss., 2008.

Polyneuropathien (PNP) sind mit einer Prävalenz von bis zu 7% in der Gesamtbevölkerung eine häufige Diagnose. Bei der Ursachenabklärung der PNP hat sich in den letzten Jahren die immunhistochemische Bestimmung der intraepidermalen Nervenfaserdichte aus Hautstanzbiopsien mittels einer axonalen PGP 9.5 Färbung etabliert. Ein zusätzlicher Marker ist GAP 43 - ein axonales Protein, das von regenerierenden Nervenfasern exprimiert wird. In der vorliegenden Studie wurde die Dichte von PGP 9.5 und GAP 43 positiven Nervenfasern anhand immunhistochemischer Färbungen an Hautstanzbiopsien vom lateralen Unter- und Oberschenkel von Patienten mit PNP unterschiedlicher Genese und von gesunden Kontrollen quantifiziert. Wir konnten zeigen, dass PNP Patienten im Vergleich zu Kontrollpersonen deutlich weniger GAP 43 positive Nervenfasern in ihren Hautbiopsien aufweisen. Obwohl sich bei PNP Patienten absolut gesehen weniger GAP 43 positive Nervenfasern fanden, war der Anteil an GAP 43 positiven Nervenfasern im Vergleich zur Kontrollgruppe höher, was mit einer gesteigerten regenerativen Aktivität in geschädigten Nervenfasern zusammenhängen kann. In der Patienten- und Kontrollgruppe fanden sich mehr PGP 9.5 und GAP 43 positive Nervenfasern am Ober- als am Unterschenkel, was durch die grundsätzlich dichtere Innervation proximaler Hautareale bedingt ist und bei PNP Patienten durch den im Krankheitsverslauf typischerweise längenabhängigen Verlust der peripheren kutanen Innervation noch verstärkt wird. Die Analyse potentieller Einflussfaktoren ergab beim Unterschenkel für beide Färbungen eine negative Korrelation zwischen Alter und Nervenfaserdichte. Das Geschlecht und das Vorhandensein von Schmerzen hatten keinen Einfluss auf die Hautinnervation. Die Arbeit zeigt anhand des bisher größten Patienten- und Kontrollkollektivs, dass regenerierende intraepidermale Nervenfasern mittels einer Immunhistochemie für GAP 43 zuverlässig quantifizierbar sind. Bei künftigen longitudinalen Studien kann nun ein möglicher Zusammenhang zwischen der Dichte GAP 43 positiver Nervenfasern und der Prognose bzw. dem Ansprechen auf Therapien untersucht werden. / Polyneuropathies (NP) are a common neurological disease with a prevalence of 7%. In the diagnosis of NPs the determination of intraepidermal nerve fiber density in skin punch biopsies with an immunhistochemical staining for PGP 9.5 is an established procedure. An additional marker is GAP 43 - an axonal protein, that is expressed by regenerating nerve fibers. In this study we determined the densitiy of PGP 9.5 and GAP 43 positive nerve fibers with immunhistochemical staining on skin punch biopsies of the lateral lower leg an thigh from patients with NP and healthy controls. We showed, that NP patients had less GAP 43 positive nerve fibers in skin biopsies compared to healthy controls. Although NP patients had in absolute terms less GAP 43 positive nerve fibers, they had proportionately more GAP 43 positive nerve fibers compared to healthy controls. This may be due to a higher regenerating activity in damaged nerve fibers. In the patient- and controlgroup there were more PGP 9.5 and GAP 43 positive nerve fibers on the thigh compared to the lower leg due to a generally higher innervation of proximal skin areas. This is intensified in NP patients by the for the disease typical length dependent loss of peripheral skin innervation. The analysis of potential influencing factors showed in the lower leg a negative correlation between age and nerve fiber density. Gender and the existence of pain showed no influence on skin innervation. This study shows with the to date biggest patient- and controlcollective, that regenerating intraepidermal nerve fibers are reliably quantifiable with an immunhistochemical staining for GAP 43. For future longitudinal studies there should be analysed, if there is a possible relationship between the densitiy of GAP 43 nerve fibers and the prognosis or the treatment response of NP.

Neuropathies are a group of potentially treatable diseases with an often disabling and restricting course. Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a lethal disease without causal treatment possibilities. The objective of this study was to examine the diagnostic utility of HRUS for the differentiation of subtypes of axonal and demyelinating neuropathies and to investigate its utility for the sonological differentiation of ALS. The hypothetical statement that neuropathy causes enlargement of peripheral nerves compared to healthy controls proved to be right, but the adjunctive assumption that ALS does not cause enlargement of peripheral nerves proved to be wrong – in patients with ALS slight enlargement of peripheral nerves was visible as well. The statement that nerve enlargement can be detected by measurement of the cross-sectional area (CSA) and the longitudinal diameter (LD) with comparable results proved to be right, but the enlargement was slightly less present by measurement of the LD. The statement that axonal and demyelinating neuropathies show distinct patterns of nerve enlargement must be answered differentiated: The comparison between axonal and demyelinating neuropathies showed a stronger nerve enlargement in patients with demyelinating neuropathies than in patients with axonal neuropathies at proximal nerve segments of upper extremities. In the comparison of diagnose-defined subgroups of inflammatory demyelinating neuropathies a respective specific pattern of nerve enlargement was visible. However, remarkable in this context was the strong nerve enlargement found in patients with NSVN, which is classified as an axonal neuropathy. Stratification for specific findings in nerve biopsy did not lead to constructive differences in comparison between the different groups. To sum up, HRUS showed to provide a useful contribution in the diagnostic process of neuropathies and ALS but needs to be integrated in a multimodal diagnostic approach. / Neuropathien stellen eine Gruppe potenziell behandelbarer Erkrankungen mit häufig behinderndem und einschränkendem Verlauf dar. Die amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine tödliche Erkrankung ohne Möglichkeiten der kausalen Behandlung. Das Ziel dieser Studie war es, den diagnostischen Nutzen von hochauflösendem Ultraschall für die Differenzierung von Subtypen axonaler und demyelinisierender Neuropathien, sowie der amyotrophen Lateralsklerose zu untersuchen. Die hypothetische Aussage, dass durch Neuropathien eine Vergrößerung von peripheren Nerven im Vergleich zu gesunden Kontrollen nachgewiesen werden kann, erwies sich als richtig. Entgegen der hiermit verknüpften Aussage, dass es bei amyotropher Lateralsklerose zu keiner Größenzunahme peripherer Nerven kommt, konnte bei diesen Patienten ebenfalls eine leichte Kaliberzunahme der Nerven nachgewiesen werden. Die Aussage, dass eine Nervenvergrößerung durch die Messung von Querschnittsfläche und longitudinalem Durchmesser mit vergleichbaren Ergebnissen erfolgen kann, erwies sich als richtig, jedoch zeigte sich die Nervenvergrößerung bei der Messung des longitudinalen Durchmessers etwas geringer ausgeprägt. Die Aussage, dass axonale und demyelinisierende Neuropathien unterschiedliche Muster der Nervenvergrößerung aufweisen, muss differenziert beantwortet werden: Der Vergleich axonalen und demyelinisierenden Neuropathien zeigte bei Patienten mit demyelinisierenden Neuropathien, insbesondere an proximalen Nervensegmenten der oberen Extremitäten, eine stärkere Nervenvergrößerung als bei Patienten mit axonalen Neuropathien. Im Vergleich diagnose-definierter Subgruppen demyelinisierender Neuropathien zeigte sich ein jeweils spezifisches Verteilungsmuster der Nervenvergrößerung. In diesem Zusammenhang bemerkenswert war jedoch die starke Nervenvergrößerung bei Patienten mit nicht-systemischer vaskulitischer Polyneuropahie, welche als axonale Neuropathie klassifiziert wird. Die Stratifikation nach spezifischen Befunden in der Nervenbiopsie führte nicht zu konstruktiven Unterschieden im Vergleich der Untergruppen. Zusammenfassend zeigte sich, dass der hochauflösende Nervenultraschall einen nützlichen Beitrag im diagnostischen Prozess von Neuropathien und ALS leisten kann, jedoch in eine multimodale diagnostische Herangehensweise integriert werden muss.

In der vorliegenden Studie wurden QST, QSART, Hautbiopsien und Fragebögen genutzt, um die Beteiligung kleiner Nervenfasern bei verschiedenen Formen der Immunneuropathien zu untersuchen. Wir konnten hierbei eine signifikante Beeinträchtigung der thermischen Reizleitung bei CIDP- und MADSAM-Patient/-innen nachweisen sowie eine signifikant reduzierte Schweißproduktion am distalen Unterschenkel bei MADSAM-Patient/-innen. Diese Ergebnisse belegen in allen drei Untergruppen der immunvermittelten Neuropathien eine Beteiligung kleiner auch unmyelinisierter Nervenfasertypen. MADSAM- und CIDP-Patient/-innen wiesen in der QST ein ähnliches Schädigungsmuster auf. Dagegen unterschieden sie sich signifikant in der QSART. Diese Ergebnisse können als weiterer Hinweis auf unterschiedliche zugrundeliegende Pathomechanismen verstanden werden. MMN-Patient/-innen wiesen insgesamt die geringste Small-Fiber-Beteiligung in den quantitativen Testungen auf. Auch lagen bei MMN-Patient/-innen durchschnittlich die geringsten Schmerz-Scores und autonomen Symptome vor. Es zeigten sich wenig signifikante Unterschiede zwischen seropositiven und seronegativen Neuropathie-Patient/-innen. Diese jedoch bestätigten unsere Hypothese einer etwas geringeren Small-Fiber-Beteiligung bei seropositiven Patient/-innen. Bei der Vielzahl an unterschiedlichen Pathomechanismen innerhalb der immunvermittelten Neuropathien erscheinen weitere Subklassifizierungen für eine optimale Diagnosestellung und Therapie unabdingbar. Diese Arbeit konnte mit den oben genannten Untersuchungen einen weiteren Beitrag zur Identifikation von klinischen und quantitativen Unterschieden innerhalb dieser großen Erkrankungsgruppe leisten. Künftige, größere Studien dieser Art können möglicherweise hier nur als Tendenzen gesehene Erkenntnisse belegen und sollten durch zusätzliche Informationen wie Korrelation zu Krankheitsdauer, Therapie, Laborchemie und elektrophysiologischen Untersuchen weitere interessante Erkenntnisse liefern. / In the present study QST, QSART, skin biopsies and questionnaires were used to examine the involvement of small nerve fibers in different forms of immune-mediated neuropathies. Here, we demonstrated significant impairment of thermal conduction in CIDP and MADSAM patients and a significantly reduced sweat production at the distal lower leg in MADSAM patients. These results demonstrate an involvement of small unmyelinated nerve fibers in all three subgroups of immune-mediated neuropathies. MADSAM and CIDP patients showed a similar pattern of damage in QST. In contrast, they differed significantly in QSART. These results can be understood as further evidence of different underlying pathomechanisms. MMN patients had the lowest overall small-fiber involvement in our quantitative tests and suffered from less pain and autonomic symptoms compared to CIDP and MADSAM. There were few significant differences between seropositive and seronegative neuropathy patients. However, these confirmed our hypothesis of slightly lower small-fiber involvement in seropositive patients. Given the large number of different pathomechanisms within immune-mediated neuropathies, further subclassifications seem essential for optimal diagnosis and therapy. With these results this work could contribute further aspects to the identification of clinical and quantitative differences within immune-mediated neuropathies. Future larger studies of this type may be able to substantiate findings - seen here only as trends - and should provide further interesting insights through additional information such as correlation to disease duration, therapy, laboratory chemistry and electrophysiological studies.

Polyneuropathien sind eine ätiologisch heterogene Erkrankung des peripheren Nervensystems. In bis zu 30% der Fälle ist eine Zuordnung zu einem bestimmten PNP Subtyp auch nach aufwändiger und zum Teil invasiver Diagnostik nicht möglich. Bislang fehlt ein diagnostischer Biomarker bei PNP, der z.B. bei der Unterscheidung zwischen einzelnen diagnostischen Subgruppen oder entzündlichen und nicht-entzündlichen Erkrankungsformen helfen könnte. In einer prospektiven Studie mit insgesamt 97 Patienten mit Neuropathien verschiedenster Ätiologie und 17 gesunden Kontrollpersonen erstellten wir Genexpressionsprofile von inflammatorischen Markern und Markern der Regeneration peripherer Nerven in Haut- und N. suralis-Biopsaten. Es wurden Inflammationsmarker (TAC1, CRMP2, AIF1, IL-6) und Marker, die in die Regeneration peripherer Nerven involviert sind (SCD, Netrin-1, DCC, UNC5H2, NEO1, Netrin-G1, Netrin-G2), mittels qRT-PCR untersucht. Alle Patienten erhielten eine N. suralis-Biopsie und/oder eine Hautbiopsie von Ober- beziehungsweise Unterschenkel. Weder in den Haut- noch in den N. suralis-Biopsaten konnten Unterschiede in der Genexpression dieser Marker zwischen einzelnen diagnostischen Subgruppen gefunden werden. Der Inflammationsmarker AIF1 war jedoch in Patienten-Hautproben sowohl proximal als auch distal höher exprimiert als bei gesunden Kontrollpersonen (p < 0,05 bzw. p < 0,01). Zudem fand sich in den Hautproben von PNP-Patienten eine deutlich reduzierte Genexpression von Regenerationsmarkern aus der Netrin-Familie verglichen mit den Hautproben gesunder Probanden (Netrin-1, DCC, UNC5H2, NEO1 sowie Netrin-G1 und G2; p < 0,05 bis p < 0,001). Ferner wies Netrin-1 in distalen Hautproben bei Patienten mit einer entzündlichen PNP eine niedrigere Genexpression auf, als bei Patienten mit einer nicht-entzündlichen Erkrankungsform (p < 0,05). Die Genexpression von NEO1 in distalen Hautproben war bei schmerzloser PNP und gesunden Kontrollpersonen höher als bei schmerzhafter PNP (p < 0,05). Sowohl eine Erhöhung bestimmter Inflammationsmarker als auch eine Verminderung von Regenerationsmarkern peripherer Nerven können bei der Pathophysiologie von Polyneuropathien involviert sein. Insbesondere Mitglieder der Netrin-Familie scheinen eine komplexe Rolle für das Axonwachstum, jedoch auch für entzündliche Prozesse zu spielen. / Polyneuropathien sind eine ätiologisch heterogene Erkrankung des peripheren Nervensystems. In bis zu 30% der Fälle ist eine Zuordnung zu einem bestimmten PNP Subtyp auch nach aufwändiger und zum Teil invasiver Diagnostik nicht möglich. Bislang fehlt ein diagnostischer Biomarker bei PNP, der z.B. bei der Unterscheidung zwischen einzelnen diagnostischen Subgruppen oder entzündlichen und nicht-entzündlichen Erkrankungsformen helfen könnte. In einer prospektiven Studie mit insgesamt 97 Patienten mit Neuropathien verschiedenster Ätiologie und 17 gesunden Kontrollpersonen erstellten wir Genexpressionsprofile von inflammatorischen Markern und Markern der Regeneration peripherer Nerven in Haut- und N. suralis-Biopsaten. Es wurden Inflammationsmarker (TAC1, CRMP2, AIF1, IL-6) und Marker, die in die Regeneration peripherer Nerven involviert sind (SCD, Netrin-1, DCC, UNC5H2, NEO1, Netrin-G1, Netrin-G2), mittels qRT-PCR untersucht. Alle Patienten erhielten eine N. suralis-Biopsie und/oder eine Hautbiopsie von Ober- beziehungsweise Unterschenkel. Weder in den Haut- noch in den N. suralis-Biopsaten konnten Unterschiede in der Genexpression dieser Marker zwischen einzelnen diagnostischen Subgruppen gefunden werden. Der Inflammationsmarker AIF1 war jedoch in Patienten-Hautproben sowohl proximal als auch distal höher exprimiert als bei gesunden Kontrollpersonen (p < 0,05 bzw. p < 0,01). Zudem fand sich in den Hautproben von PNP-Patienten eine deutlich reduzierte Genexpression von Regenerationsmarkern aus der Netrin-Familie verglichen mit den Hautproben gesunder Probanden (Netrin-1, DCC, UNC5H2, NEO1 sowie Netrin-G1 und G2; p < 0,05 bis p < 0,001). Ferner wies Netrin-1 in distalen Hautproben bei Patienten mit einer entzündlichen PNP eine niedrigere Genexpression auf, als bei Patienten mit einer nicht-entzündlichen Erkrankungsform (p < 0,05). Die Genexpression von NEO1 in distalen Hautproben war bei schmerzloser PNP und gesunden Kontrollpersonen höher als bei schmerzhafter PNP (p < 0,05). Sowohl eine Erhöhung bestimmter Inflammationsmarker als auch eine Verminderung von Regenerationsmarkern peripherer Nerven können bei der Pathophysiologie von Polyneuropathien involviert sein. Insbesondere Mitglieder der Netrin-Familie scheinen eine komplexe Rolle für das Axonwachstum, jedoch auch für entzündliche Prozesse zu spielen. Polyneuropathies as frequently occurring neurologic diseases are caused by many different etiologies. Despite extensive and partly invasive diagnostic workup up to 30% of the cases can’t be assigned to one kind of neuropathic subtype. There is a strong need for diagnostic biomarkers that could help to distinguish between different subgroups of polyneuropathies, especially inflammatory and non-inflammatory ones. In a prospective study we characterized gene expression profiles of pro- inflammatory markers (TAC1, CRMP2, AIF1, IL-6) and targets involved in neuronal regeneration (SCD, Netrin-1, DCC, UNC5H2, NEO1, Netrin-G1, Netrin-G2) in skin and sural nerve biopsies of 97 patients with different subtypes of polyneuropathies and 17 healthy controls via quantitative real-time PCR. All patients underwent sural nerve and/or skin punch biopsy at the lateral thigh and lower leg. Either skin or sural nerve gene expression of the investigated targets did not differ between neuropathies of different etiologies. But the pro-inflammatory target AIF1 was upregulated in proximal and distal skin biopsies of patients compared to healthy controls (p < 0,05 / p < 0,01). Furthermore the gene expression of members of the Netrin-familiy (Netrin-1, DCC, UNC5H2, NEO1, Netrin G1 and –G2) which are involved in neuronal regeneration was decreased in skin biopsies of patients compared to healthy controls (p < 0,05 / p < 0,01 , p < 0,001). Moreover Netrin-1 showed a higher gene expression in distal skin biopsies of patients with non-inflammatory neuropathies compared to inflammatory forms of disease (p < 0,05). The gene expression level of NEO1 in distal skin biopsies of painless polyneuropathies and healthy controls was higher than in painful patients (P < 0,05). Both an increase of pro-inflammatory markers and a decrease of targets involved in neuronal regeneration seem to be involved in the pathophysiology of polyneuropathies. Especially members of the Netrin-family appear to play a complex role in the axonal outgrowth and also in pro-inflammatory processes.

Zeitliche Diskrimination somatosensorischer und kinästhetischer Stimuli wurde als neurophysiologisches Korrelat für propriozeptive Präzision postuliert und bei verschiedenen Bewegungsstörungen als pathologisch beschrieben. Ziel der Untersuchung war es, den Einfluss von Alter und Polyneuropathie auf die kinästhetische (TDMT) und taktile (STDT) zeitliche Wahrnehmungsschwelle sowie die propriozeptive Genauigkeit bei Zeigeversuchen systematisch zu untersuchen. Hierfür wurden 54 gesunde Probanden und 25 Polyneuropathie-Patienten im Alter zwischen 30 und 76 Jahren untersucht. Die STDT-Messung erfolgte mit Oberflächenelektroden, die an der Zeigefingerspitze bzw. am Großzehengrundgelenk angebracht wurden. Die TDMT-Werte wurden mit Hilfe einer sterilen Nadelelektrode erfasst, welche in den Musculus flexor carpi radialis bzw. Musculus tibialis anterior inseriert wurde. Die Daten zur Propriozeption wurden mit Hilfe eines Goniometers erhoben und beinhalteten dabei aktive Zeigeaufgaben (Zeigen auf eine LED, Nachahmung einer Bewegung anhand einer auf einem Computerbildschirm dargebotenen PFEIL-Darstellung unterschiedlicher Länge) und die Einschätzung der Position der jeweiligen Extremität nach passiver Bewegung (PASSIV). Die Messungen erfolgten jeweils ohne visuelle Rückmeldung. Die Zeigefehler (Abweichung von der Zielposition) bzw. Schätzfehler (Abweichung der geschätzten von der tatsächlichen Position nach passiver Auslenkung) wurden als Maß der propriozeptiven Präzision verwendet. Die Ergebnisse der gesunden Probandengruppe zeigten, dass höheres Alter mit höheren STDT- und TDMT-Werten korrelierte. Die Polyneuropathie-Patienten erzielten in allen Bereichen (Diskriminationsschwellen und Propriozeptionsaufgaben) signifikant schlechtere Ergebnisse als die gesunde Kontrollgruppe. Zusätzlich konnte eine statistisch signifikante positive Korrelation zwischen der propriozeptiven Präzision bei den aktiven Zeige-Aufgaben (LED und PFEIL) und den zeitlichen Diskriminationsschwellen (STDT und TDMT) gezeigt werden. In Anbetracht dieser Ergebnisse sollten das Patienten-Alter und mögliche Störungen der peripheren Nervenleitung berücksichtigt werden, wenn STDT-und TDMT-Bestimmungen bei Patienten mit Bewegungsstörungen angewendet werden. Die Korrelation zwischen den Diskriminationsschwellen und der Performance bei aktiven Zeigeversuchen (PFEIL- und LED-Aufgabe) legt nahe, dass STDT und TDMT Indikatoren der propriozeptiven Funktion sein könnten. Es ist weitere Forschungsarbeit notwendig, um diese Beziehung exakt zu beleuchten. Im Falle einer Bestätigung der Befunde auch bei Patienten mit Bewegungsstörungen erscheint denkbar, dass sich STDT und TDMT als vergleichsweise leicht messbare und gut quantifizierbare Parameter der Propriozeption herausstellen mit Potenzial zur differenzialdiagnostischen Anwendung, möglicherweise aber auch als Surrogatparameter einer gezielten rehabilitativen Behandlung. / Objective: To assess the association of somatosensorytemporal discriminationthreshold (STDT) and temporal movement discrimination threshold (TDMT) with age and proprioception. Methods: STDT and TDMT were assessed in 54 healthy subjects aged 30 to 76 yearsand 25 patients with PNP. STDT was tested with surface electrodes placed over the thenar or dorsal foot region. TDMT was probed with needle electrodes in flexor carpiradialis and tibialis anterior muscle. Limb proprioception was assessed by active pointing tasks and by limb position estimation with goniometer-based devices.Pointing (or estimation) error was taken as a measure of proprioceptive performance. Results: Higher age was associated with higher STDT and TDMT, while age did not correlate with proprioceptive performance. In PNP patients,STDT, TDMT and active proprioceptive Peformance were worse at all sites as compared to controls. In Addition,proprioceptive performance in the active pointing task correlated with STDT and TDMT of upper extremities. Conclusions: Temporal discrimination thresholds may prove useful as surrogatemarkers of proprioceptive function. PNP-related impairment of afferent conduction shows high impact on STDT and TDMT. Significance: Comparable modulation of STDT and TDMT by age and peripheral neuropathy may support the notion that their differential changes in movement disorders may result from disease-specific modifications of central networks.

Die Polyneuropathie (PNP) ist die häufigste Störung des peripheren Nervensystems bei Erwachsenen. Die Suche nach der Ursache bleibt in vielen Fällen erfolglos, ist aber unverzichtbar, da die Therapiewahl von der Ätiologie der Erkrankung abhängt. Geeignete Biomarker könnten die Differentialdiagnose unter Umständen erleichtern. microRNAs (miRNAs) sind in dieser Hinsicht vielversprechend, da in vielen Studien bei Nervende- und regenerationsprozessen sowie in neuropathischen Schmerzmodellen eine Dysregulation beschrieben wurde. In dieser Studie wurde die Expression zweier miRNAs, miR-103a und miR-let-7d, sowie eines Zielmoleküls der miR-103a, des Kalziumkanals Cav1,2, in einer großen Kohorte von PNP-Patienten unterschiedlicher Ätiologie in Blut, Haut- und Nervenbiopsien untersucht. Insgesamt wurden 116 Patienten und 22 Kontroll-probanden in die Studie eingeschlossen. Nach der Isolation von RNA aus weißen Blutzellen (WBC), Haut- und Nervenbiopsien folgte die Expressionsbestimmung mittels qRT-PCR. Während sich jeweils Unterschiede zwischen PNP-Patienten und Kontrollen und zwischen Patienten mit entzündlicher und solchen mit nicht-entzündlicher PNP zeigten, wurden keine Unterschiede in der Expression zwischen den ätiologischen Subgruppen oder zwischen Patienten mit schmerzhafter und schmerzloser PNP festgestellt. In den Nervenbiopsien der Patientenkohorte ergab sich eine inverse Korrelation der miR-103a und ihrem Zielgen Cacna1c, die darauf hinweisen könnte, dass Cacna1c von der miR-103a negativ reguliert wird. Da in unserer Patientenkohorte keine Unterschiede zwischen den PNP-Subgruppen auftraten, scheint der Einsatz der miR-103a und miR-let-7d als diagnostische Biomarker zur ätiologischen Einordnung einer PNP nicht gerechtfertigt. Dennoch deuten unsere Ergebnisse auf eine mögliche Rolle der untersuchten miRNAs bei Entstehung und Verlauf von PNP hin. Für ein tieferes pathophysiologisches Verständnis der miRNAs vor allem bei entzündlichen Neuropathien, könnte die Untersuchung von weiteren miRNAs und Zielgenen Aufschluss geben. / Polyneuropathies (PNP) are the most frequent disorder of the peripheral nervous system in adults. Since the choice of therapy depends on it, the etiological diagnostic is essential but often remains without results so far. The differential diagnosis could be facilitated by a suitable biomarker. In this respect, microRNA (miRNA) are promising because their dysregulation has been described in processes of nerve degeneration and regeneration as well as in neuropathic pain models. This study investigated the expression of two miRNA, miR-103a and miR-let-7d, and the calcium channel Cav1.2, a target of miR-103a, in a large cohort of PNP patients with different etiology in blood, skin and nerve samples. Altogether, 116 patients and 22 controls have been included in the study. Expressional analysis via qRT-PCR succeeded the isolation of RNA out of white blood cells (WBC), skin and nerve biopsies. Differences have been found between PNP patients and controls and between patients with inflammatory and non-inflammatory PNP. No differences have been recorded between the etiological subgroups or between painful and painless PNP. miR-103a and its target Cacna1c correlated inversely in nerve which could be an indication for Cacna1c being negatively regulated by miR-103a. miR-103a and miR-let-7d do not seem to be appropriate diagnostic biomarkers for the etiological classification of PNP as there have not been found any differences between the PNP subgroups. Nevertheless, our results suggest that miRNA may play a part in the development and the progression of PNP. The investigation of further miRNA and targets could provide insight into a deeper pathophysiological understanding of miRNA, especially in inflammatory neuropathies.

Die Pathophysiologie der PNP wie auch die Entstehung der oft assoziierten neuropathischen Schmerzen ist unklar. Gleichzeitig gibt es bislang keine geeigneten Biomarker, die die oft komplizierte Differentialdiagnose vereinfachen können. Einige Tiermodelle und klinische Studien lieferten bereits Hinweise auf die entscheidende Rolle pro- und anti-inflammatorischer Zytokine in diesen Prozessen. Ziel unserer Studie war es, die systemische Genexpression pro- und anti-inflammatorischer Zytokine in einer großen Kohorte von Patienten mit PNP verschiedener Ätiologie zu charakterisieren. Insgesamt konnten 111 PNP-Patienten und 38 gesunde Kontrollpersonen prospektiv rekrutiert werden. Nach Isolation von PBMC aus Blutproben von 97 Patienten wurde die Genexpression der pro-inflammatorischen Zytokine TNF, IL1, IL2, IL6, IL8 und der anti-inflammatorischen Zytokine IL4 und IL10 mittels qRT-PCR bestimmt. Bei 47 Patienten und 12 Kontrollen wurde zudem die IL6-, IL-8- und TNF-Zytokinproduktion von PBMC in vitro nach Stimulation durch LPS mittels ELISA untersucht. Hauptbefund war ein pro-inflammatorisches Zytokinprofil der PNP-Patienten mit höherer Genexpression von IL1, IL2, IL8 und TNF im Vergleich zu den gesunden Kontrollen. Im Falle der entzündlichen Neuropathien konnte zudem eine niedrigere Genexpression von IL10 im Vergleich zu Gesunden nachgewiesen werden. Sowohl schmerzhafte als auch schmerzlose Verlaufsformen wiesen ein pro-inflammatorisches Zytokingenexpressionsprofil im Vergleich zu Gesunden auf, das bei schmerzhaften PNP deutlich mehr beteiligte pro-inflammatorische Zytokine umfasste; relevante Unterschiede zwischen den PNP-Patienten mit und ohne Schmerz sowie der diagnostischen Subgruppen fanden sich nicht. Eine niedrigere Stimulationsschwelle der PBMC lag bei PNP-Patienten im Vergleich zu Gesunden nicht vor. Insgesamt erscheint die Rolle einzelner Zytokine als systemische Biomarker für die Differenzierung verschiedener PNP-Formen bzw. bezüglich neuropathischen Schmerzes aufgrund einer niedrigen Spezifität deutlich eingeschränkt. Dennoch sprechen unsere Ergebnisse für eine mögliche Rolle eines pro-inflammatorischen Milieus bei der Entstehung bzw. des Verlaufes verschiedener entzündlicher und nicht-entzündlicher Neuropathien und neuropathischen Schmerzes. / Distinct cytokine expression patterns have been reported in biomaterial of patients with polyneuropathies (PNP). We investigated gene expression profiles of pro- and anti-inflammatory cytokines in peripheral blood mononuclear cells (PBMC) of patients with neuropathies of different etiologies. We prospectively studied 111 patients with neuropathies and compared data between diagnostic subgroups and healthy controls. Gene expression of a panel of pro- and anti-inflammatory cytokines was analyzed (interleukin-1 [IL-1], IL-2, IL-6, IL-8, and tumor necrosis factor-alpha [TNF], IL-4 and IL-10) in PBMC samples of 97 patients and 38 healthy controls. Furthermore, protein levels of IL-6, IL-8, and TNF were measured in supernatant of PBMC stimulated with lipopolysaccharide (LPS). PNP were associated with higher PBMC gene expression of IL-1 (p<0.05), IL-2 (p<0.05), IL-8 (p<0.001), and TNF (p<0.01) compared to healthy controls. Inflammatory neuropathies were associated with higher gene expression of IL-8 (p<0.001) and TNF (p<0.05) and lower gene expression of IL-10 (p<0.05) compared to healthy controls. More pro-inflammatory cytokines were elevated in painful neuropathy (IL-1, IL-2 [p<0.05], IL-8 [p<0.001] and TNF [p<0.05]) than in painless neuropathy (IL-8 [p<0.01] and TNF [p<0.01]) compared to healthy controls. Disease duration positively correlated with IL-6 gene expression (p<0.01). Supernatant protein levels of IL-6, IL-8, and TNF did not differ between groups. Conclusion: Systemic gene expression of pro-inflammatory cytokines is increased in patients with neuropathies and may be influenced by the presence of neuropathic pain.

Diabetische Polyneuropathie ist die häufigste Folgeerkrankung eines Diabetes mellitus. Bei ca. 20 % der betroffenen Patienten tritt eine schmerzhafte Form der Polyneuropathie auf. Eine intakte Blut-Nerven-Barriere hält im Endoneurium ein spezifisches Milieu aufrecht. Die Dichtigkeit der Blut-Nerven-Barriere (BNB) wird durch Tight Junctions im Perineurium und in endoneuralen Kapillaren hergestellt. Eine Öffnung der BNB in Kombination mit einem algetischen Stimulus ist ein wesentlicher Mechanismus neuropathischer Schmerzen in traumatischen Tiermodellen. Über den Stellenwert von Störungen der BNB bei diabetischer Polyneuropathie wird kontrovers diskutiert. Diese Arbeit beleuchtet funktionelle Änderungen der BNB und die Expression wichtiger Tight-Junction-Proteine in einem Modell für schmerzhafte diabetische Polyneuropathie. Nach Genehmigung durch die Regierung von Unterfranken und unter Einhaltung der ARRIVE-Richtlinien wurde eine experimentelle diabetische Polyneuropathie in Wistar-Ratten durch einmalige intravenöse Gabe von Streptozocin (STZ) induziert. Zwei Wochen nach Diabetesinduktion trat eine mechanische Allodynie auf. Nach acht Wochen war eine selektive Öffnung der BNB für die niedermolekulare Verbindung Fluorescein-Natrium (376 Da) in vivo und ex vivo nachweisbar. Für die makromolekulare Testsubstanz Evans blue Albumin (69 kDa) erwies sich die BNB als intakt. Eine verstärkte endoneurale Ansammlung von Makrophagen wurde immunhistochemisch nicht beobachtet. Die Expression wichtiger Tight-Junction-Proteine in ganzem peripherem Nerv, in Spinalganglien und im Rückenmark wies keine signifikanten Änderungen in der quantitativen Echtzeit-PCR auf. Eine selektive Analyse nach Lasermikrodissektion zeigte jedoch eine Minderexpression von Cldn5 in endoneuralen Gefäßen und Cldn1 im Perineurium nach acht Wochen. Bei STZ-induzierter Polyneuropathie tritt somit eine größenselektive Öffnung der BNB auf, die sich zeitlich deutlich nach dem Beginn mechanischer Allodynie manifestiert. Die Öffnung korreliert mit einer Minderexpression von Cldn1 mRNA perineural und von Cldn5 mRNA in endoneuralen Gefäßen. In der multifaktoriellen Pathophysiologie der diabetischen Polyneuropathie kann die Öffnung der BNB als weiterer schädigender Kofaktor betrachtet werden, der zur Aufrechterhaltung neuropathischer Schmerzen beiträgt. / Diabetic polyneuropathy is the most common complication in diabetes mellitus. Quality of life is severely affected if neuropathic pain occurs. An intact blood nerve barrier (BNB) protects nerves and creates an immune-privileged space inside the endoneurium. Build up by tight junction complexes sealing endoneurial endothelial and perineurial cells, the BNB’s most important components are tight junction proteins. An opening of the BNB with a concomitant algetic stimulus is an important mechanism of neuropathic pain. The relevance of vascular changes and BNB derangements in DPN remains a controversial debate. This project aims to further characterize the BNB in a model of painful diabetic neuropathy and evaluate expression levels of important tight junction proteins. All animal experiments were approved by the Regierung von Unterfranken and were conducted according to ARRIVE guidelines. Intravenous injection of STZ in male Wistar rats elicited high blood glucose levels and mechanical allodynia. Using micromolecular sodium fluorescein either intravenously (in vivo) or perineurally (ex vivo) the BNB tightness was decreased at eight weeks resulting in endoneurial accumulation of the tracer. There was no observable change in barrier tightness after application of Evans blue albumin in vivo nor ex vivo. The expression of important sealing tight junction proteins did not differ significantly in whole sciatic nerve, dorsal root ganglion nor spinal cord. Endoneurial macrophage infiltration was not observed. However, laser-assisted microdissection revealed decreased levels of Cldn1 mRNA in perineurium and Cldn5 mRNA in endoneurial vessels after 8 weeks. Differences between the STZ model and traumatic models of neuropathic pain exist regarding the degree of BNB opening and the involvement of immune cells. In STZ-induced neuropathy a size-selective opening of the BNB occurs several weeks after first signs of mechanical allodynia started. Opening of the BNB correlated with an expression decrease of important tight junction proteins. Despite the time lapse an opening of the BNB could be a pathological factor contributing to the upholding of nerve damage and neuropathic pain.