The pathophysiological mechanisms of pain in small fiber neuropathy (SFN) are unclear. Based on experimental and clinical studies, sensitized nociceptors in the skin are reported to be involved in pain development. These nociceptors may be sensitized by cutaneous and systemic pain mediators e.g. pro- and anti-inflammatory cytokines. The aim of our study was, to measure the systemic and local gene expression of pro- and anti-inflammatory cytokines in white blood cells (WBC) as well as in primary fibroblasts and keratinocytes obtained from human skin of patients with SFN. Furthermore, gene expression levels of axon guidance molecules and their receptors, as potential regulators of the intraepidermal nerve fiber density (IENFD), were investigated. 55 patients and 31 healthy controls were prospectively recruited. Participants underwent extensive clinical phenotyping and blood sampling, 6-mm skin punch biopsies were taken from the right lateral calf and the upper thigh. Systemic relative gene expression levels (ΔG) of the interleukin (IL)-1β, IL-2, IL-6, IL-8, and tumor necrosis factor (TNF) was measured in WBC. Skin punch biopsies were taken to determine the IENFD and to obtain primary fibroblast and keratinocyte cell cultures. Skin cells were then used for investigation of ΔG in axon guidance molecules netrin 1 (NTN1) and ephrin A4 (EPHA4) as well as their receptors Unc5b receptor, and ephrin A4 (EFNA4) as well as cytokines IL-1β, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, TNF, and transforming growth factor (TGF). Systemically, gene expression of IL-2, IL-8, and TNF was higher in SFN patients compared to healthy controls. In keratinocytes, higher expression levels of NTN1 and TGF were found when comparing the SFN patients to the controls. In fibroblasts higher gene expression was shown in NTN1, Unc5b, IL-6, and IL-8 when comparing patients to healthy controls. The systemically and local elevated levels of pro-inflammatory, algesic cytokines in SFN patients compared to healthy controls, confirms a potential pathophysiological role in the development of neuropathic pain. Data also indicate fibroblasts and keratinocytes to influence subepidermal and intraepidermal nerve fiber growth through the expression of NTN1 and Unc5b. Thus, skin cells may contribute to the development of neuropathic pain through local denervation. / Der Pathomechanismus von Schmerz bei Small fiber Neuropathie (SFN) ist unklar. Auf Grundlage tierexperimenteller und klinischer Studien wird die Einwirkung kutaner und systemischer Schmerzmediatoren auf sensibilisierte Nozizeptoren in der Haut als mögliche Ursache diskutiert. In diesem Zusammenhang gab es Hinweise auf die Bedeutung von pro- und anti-inflammatorischen Zytokinen in der Pathophysiologie neuropathischer Schmerzen. Ziel der Studie war es, die systemische und lokale Genexpression pro- und anti-inflammatorischer Zytokine in Leukozyten sowie kutanen Fibroblasten und Keratinozyten von Patienten mit SFN zu messen. Ferner wurde untersucht, inwieweit die Expression repellierender Axon Guidance Moleküle und ihrer Rezeptoren in Hautzellen die intraepidermale Nervenfaserdichte (IENFD) regulieren könnte. Insgesamt konnten 55 SFN PatientInnen und 31 gesunde KontrollprobandInnen prospektiv rekrutiert werden. Nach ausführlicher klinischer Phänotypisierung und Blutentnahme wurden bei allen StudienteilnehmerInnen 6-mm Hautstanzbiopsien am lateralen Unter- und Oberschenkel entnommen. Die Messung der systemisch relativen Genexpression (ΔG) der Zytokine Interleukin (IL)-1β, IL-2, IL-6, IL-8 und des tumor necrose factors (TNF) erfolgte aus Leukozyten. Aus den Hautstanzbiopsien, die u.a. zur Bestimmung der IENFD verwendet wurden, wurden außerdem Primärzellkulturen von Keratinozyten und Fibroblasten angelegt, aus denen die lokale ΔG von Axon Guidance Molekülen Netrin 1 (NTN1) und Ephrin A4 (EPHA4), deren Rezeptoren Unc5b, und Ephrin A4 receptor (EFNA4) sowie der Zytokine IL-1β, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, TNF und des transforming growth factors (TGF) erfolgte. Systemisch zeigte sich eine höhere Genexpression für IL-2, IL-8 und TNF bei SFN Patienten im Vergleich zu gesunden Kontrollen. In Keratinozyten konnten höhere Expressionen von NTN1 und TGF-β1 bei Vergleich der Patientengruppe mit der Kontrollgruppe nachgewiesen werden. In Fibroblasten zeigte sich im Gruppenvergleich eine höhere Genexpression für NTN1, Unc5b sowie für IL-6 und IL-8. Die systemisch und lokal bei SFN Patienten nachgewiesene höhere Expression algetischer, pro-inflammatorischer Zytokine verglichen mit Kontrollen unterstützt eine mögliche pathophysiologische Rolle bei der Entstehung von neuropathischen Schmerzen. Ferner weisen die Daten darauf hin, dass Fibroblasten und Keratinozyten durch die Expression von NTN1 und Unc5b Einfluss auf das subepidermale und intraepidermale Nervenfaserwachstum nehmen und durch lokale Denervierung bei der Entstehung neuropathischer Schmerzen mitwirken könnten.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:20911 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Kreß, Luisa Sophia |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/doku/lic_mit_pod.php, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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