Summary

कीमोथेरेपी प्रेरित neurotoxicity में तंत्रिका excitability आकलन

Published: April 26, 2012
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Summary

इस सार के लिए रसायन चिकित्सा उपचार प्राप्त रोगियों में न्यूरोटॉक्सिटी के विकास का आकलन करने के लिए एक उपन्यास विधि का वर्णन करता है. जबकि पारंपरिक मूल्यांकन विधियों उनके तंत्रिका समारोह में प्रारंभिक परिवर्तन का पता लगाने की क्षमता में सीमित कर रहे हैं, तंत्रिका excitability तकनीक गंभीर और pathophysiology में न्यूरोटॉक्सिटी अंतर्दृष्टि के जोखिम में रोगियों की जल्दी पहचान प्रदान करते हैं.

Abstract

Chemotherapy-induced neurotoxicity is a serious consequence of cancer treatment, which occurs with some of the most commonly used chemotherapies1,2. Chemotherapy-induced peripheral neuropathy produces symptoms of numbness and paraesthesia in the limbs and may progress to difficulties with fine motor skills and walking, leading to functional impairment. In addition to producing troubling symptoms, chemotherapy-induced neuropathy may limit treatment success leading to dose reduction or early cessation of treatment. Neuropathic symptoms may persist long-term, leaving permanent nerve damage in patients with an otherwise good prognosis3. As chemotherapy is utilised more often as a preventative measure, and survival rates increase, the importance of long-lasting and significant neurotoxicity will increase.

There are no established neuroprotective or treatment options and a lack of sensitive assessment methods. Appropriate assessment of neurotoxicity will be critical as a prognostic factor and as suitable endpoints for future trials of neuroprotective agents. Current methods to assess the severity of chemotherapy-induced neuropathy utilise clinician-based grading scales which have been demonstrated to lack sensitivity to change and inter-observer objectivity4. Conventional nerve conduction studies provide information about compound action potential amplitude and conduction velocity, which are relatively non-specific measures and do not provide insight into ion channel function or resting membrane potential. Accordingly, prior studies have demonstrated that conventional nerve conduction studies are not sensitive to early change in chemotherapy-induced neurotoxicity4-6. In comparison, nerve excitability studies utilize threshold tracking techniques which have been developed to enable assessment of ion channels, pumps and exchangers in vivo in large myelinated human axons7-9.

Nerve excitability techniques have been established as a tool to examine the development and severity of chemotherapy-induced neurotoxicity10-13. Comprising a number of excitability parameters, nerve excitability studies can be used to assess acute neurotoxicity arising immediately following infusion and the development of chronic, cumulative neurotoxicity. Nerve excitability techniques are feasible in the clinical setting, with each test requiring only 5 -10 minutes to complete. Nerve excitability equipment is readily commercially available, and a portable system has been devised so that patients can be tested in situ in the infusion centre setting. In addition, these techniques can be adapted for use in multiple chemotherapies.

In patients treated with the chemotherapy oxaliplatin, primarily utilised for colorectal cancer, nerve excitability techniques provide a method to identify patients at-risk for neurotoxicity prior to the onset of chronic neuropathy. Nerve excitability studies have revealed the development of an acute Na+ channelopathy in motor and sensory axons10-13. Importantly, patients who demonstrated changes in excitability in early treatment were subsequently more likely to develop moderate to severe neurotoxicity11. However, across treatment, striking longitudinal changes were identified only in sensory axons which were able to predict clinical neurological outcome in 80% of patients10. These changes demonstrated a different pattern to those seen acutely following oxaliplatin infusion, and most likely reflect the development of significant axonal damage and membrane potential change in sensory nerves which develops longitudinally during oxaliplatin treatment10. Significant abnormalities developed during early treatment, prior to any reduction in conventional measures of nerve function, suggesting that excitability parameters may provide a sensitive biomarker.

Protocol

1. रोगी तैयारी मरीजों को चिकित्सा कैंसर विज्ञान विभाग से आधारभूत तंत्रिका excitability के रसायन चिकित्सा पर प्रारंभ करने से पहले परीक्षण के लिए भेजा जाता है. Excitability के परीक्षण के लिए रोगी की उपयुक्तता को निर्धारित किया जाना चाहिए. मरीजों को बाहर रखा जाना चाहिए अगर वे का एक इतिहास या परिधीय न्युरोपटी के आधारभूत neurophysiological सबूत है, पूर्व neurotoxic रसायन चिकित्सा उपचार प्राप्त है या excitability के परीक्षण के लिए किसी भी विपरीत संकेत कर रहे हैं. 2. Axonal excitability प्रक्रियाओं मंझला तंत्रिका संवेदी और मोटर excitability के प्रोटोकॉल करने के लिए, अर्द्ध स्वचालित कम्प्यूटरीकृत प्रणाली (तंत्रिका विज्ञान संस्थान, रानी स्क्वायर, ब्रिटेन) QTracS, एक अलग रैखिक द्विध्रुवी निरंतर वर्तमान (Digitimer, Welwyn गार्डन सिटी, ब्रिटेन) उत्तेजक औधधि और एक एम्पलीफायर का उपयोग कर ( नीलम आईआईए, Medelec, ब्रिटेन). कलाई और बांह की कलाई पर एक अपघर्षक जेल या पैड के लिए त्वचा को कम करने के साथ त्वचा की सतह की तैयारीप्रतिरोध, एक शराब मिटा के आवेदन के बाद. मोटर गैर polarizable फुसलाकर भगा ले जानेवाला pollicis ब्रेविस और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड 4cm परिसर मोटर कार्रवाई क्षमता (CMAPs) रिकॉर्ड बाहर की मांसपेशी पेट पर रखा इलेक्ट्रोड के साथ रिकॉर्डिंग के लिए रिकॉर्डिंग साइट तैयार करें. संवेदी रिकॉर्डिंग के लिए रिकॉर्डिंग साइट तैयार – प्रॉक्सिमल और बाहर का रिकॉर्डिंग और संदर्भ इलेक्ट्रोड के लिए interphalangeal जोड़ों में क्रमशः अंगूठी रखा इलेक्ट्रोड का उपयोग करने के लिए मिश्रित संवेदी कार्रवाई क्षमता (CSAPs) के रिकॉर्ड. हथेली में प्रवाहकीय जेल के साथ electrosurgical तटस्थ पृथ्वी प्लेट रखें. रिकॉर्डिंग सेटअप में बिजली के शोर के रूप में संभव के रूप में बहुत से हटाया जाना चाहिए, पाखण्ड 50/60 हर्ट्ज शोर निरसनकर्ता (क्वेस्ट वैज्ञानिक उपकरण, उत्तर वैंकूवर, कनाडा) का उपयोग. कलाई में मंझला तंत्रिका उत्तेजित. उत्तेजना साइट निम्नतम सीमा की साइट के रूप में चयनित किया जाना चाहिए, एक repositionable द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड और बाद में एक गैर – पी का उपयोगolarizable इलेक्ट्रोड. anode के इलेक्ट्रोड की हड्डी पर उत्तेजक इलेक्ट्रोड से 10 समीपस्थ सेमी रखा जाना चाहिए. परीक्षण भर में उत्तेजना की साइट पर तापमान पर नजर रखने और यह सुनिश्चित करें कि तापमान 32 डिग्री सेल्सियस से अधिक है 3. Axonal excitability प्रोटोकॉल एक उत्तेजना – प्रतिक्रिया वक्र रिकार्ड संवर्द्धित उत्तेजना बढ़ती है जब तक प्रतिक्रिया अधिक से अधिक है और बढ़ाने के नहीं है जब उत्तेजना तीव्रता और बढ़ जाती है. सीमा पर नज़र रखने के लिए लक्ष्य आयाम स्वचालित रूप से 30% -40% अधिक से अधिक आयाम के, वक्र उत्तेजना – प्रतिक्रिया पर steepest ढलान के क्षेत्र में इसी के लिए सेट कर दिया जाता है. Bostock एट अल, 1998 की विधि के अनुसार, सीमा में परिवर्तन वर्तमान की आवश्यकता को प्राप्त करने के लिए लक्ष्य आयाम ऑनलाइन ट्रैक किए गए हैं. सीमा विद्युत – वाह के आधीन प्रेरक तंत्रिका की हालत (ते), वसूली चक्र (आर सी) और (मैं / वी) वर्तमान सीमा संबंध सहित कई excitability के मापदंडों रिकार्डKiernan एट अल, 2000 और Kiernan एट अल., 2001 में वर्णित है. सीमा ± नियंत्रण सीमा के 40% (1 छवि) के लिए मौजूदा सेट ध्रुवीकरण के साथ, विद्युत – वाह के आधीन प्रेरक तंत्रिका की हालत 100ms subthreshold ध्रुवीकरण धाराओं का उपयोग मूल्यांकन किया है. सीमा वर्तमान में परिवर्तन के लिए दोनों डे और अति ध्रुवीकरण दर्ज की गई है के बाद लक्ष्य प्रतिक्रिया आयाम बनाए रखने के लिए आवश्यक है. सीमा विद्युत – वाह के आधीन प्रेरक तंत्रिका की हालत internodal conductances और संभावित झिल्ली के एक आकलन प्रदान करता है, ध्रुवीकरण (90-100 एमएस) नाड़ी दृढ़ता से झिल्ली क्षमता के साथ जुड़े के अंत में hyperpolarizing दिशा में प्रतिक्रियाओं के साथ. वसूली चक्र बनती नाड़ी प्रतिमान (छवि 2) का उपयोग करते हुए एक प्रारंभिक supramaximal कंडीशनिंग प्रेरणा के साथ एक परीक्षण प्रोत्साहन (2.5 एमएस 200 एमएस के लिए) द्वारा अलग अंतराल पर मूल्यांकन किया है. Supramaximal उत्तेजना के बाद, इसे और अधिक कठिन है बाद में एक प्रतिक्रिया, 'हठ' करार दिया उत्पन्न, वोल्टेज जी की निष्क्रियता को दर्शाती हैना + चैनलों पैदा. आग रोक अवधि के बाद, सुविधा के अवधि superexcitability रूप में जाना होता है. वर्तमान सीमा के रिश्ते 200 एमएस के ध्रुवीकरण धाराओं जो शक्ति में 50% से सीमा के -100% करने के लिए अलग अलग का उपयोग मूल्यांकन किया है. 4. रोगी का आकलन इन तकनीकों का प्रयोग, रोगियों दोनों तीव्रता और longitudinally कीमोथेरेपी उपचार भर में मूल्यांकन कर रहे हैं. तीव्र न्यूरोटॉक्सिटी का आकलन करने के लिए, रोगियों को उपचार प्राप्त करने के 48 घंटे के भीतर बाद कीमोथेरपी मूल्यांकन के लिए लौटने के. पुरानी न्यूरोटॉक्सिटी की जांच करने के लिए, रसायन चिकित्सा जलसेक से पहले लिया आकलन longitudinally उपचार चक्र भर में तुलना कर रहे हैं. प्रतिकूल घटनाक्रम संवेदी न्युरोपटी subscale, कुल न्युरोपटी कुल और पॅट के लिए आम मानदंड axonal excitability के परीक्षण के अलावा, पारंपरिक नैदानिक ​​ग्रेडिंग के तराजू कीमोथेरपी प्रेरित न्यूरोटॉक्सिटी सहित राष्ट्रीय कैंसर संस्थान का आकलन किया जाना चाहिएient रिपोर्ट परिणाम मूल्यांकन. 5. विश्लेषण और व्याख्या तीव्र न्यूरोटॉक्सिटी की पहचान करने के लिए, परिणाम पूर्व और बाद कीमोथेरेपी उपचार की तुलना में कर रहे हैं. तंत्रिका समारोह में अनुदैर्ध्य परिवर्तन के विकास का आकलन करने के लिए, परिणाम उपचार भर में तुलना कर रहे हैं. मूल्यांकन के लिए कुंजी पैरामीटर दुराग्रह, superexcitability,, शिखर आयाम और विलंबता के रूप में पारंपरिक मानकों के अलावा, सीमा (90-100 एमएस hyperpolarizing) विद्युत – वाह के आधीन प्रेरक तंत्रिका की हालत में सीमा परिवर्तन की हद तक शामिल हैं. उपचार भर में excitability मानकों में समग्र परिवर्तन का आकलन करने के लिए, एक समग्र excitability के स्कोर की गणना है. दुराग्रह, superexcitability और सीमा (90-100 एमएस hyperpolarizing) विद्युत – वाह के आधीन प्रेरक तंत्रिका की हालत – तीन मानकों में परिवर्तन के प्रारंभिक से अंतिम उपचार के लिए अभिव्यक्त किया है करने के लिए परिवर्तन की एक समग्र मार्कर दे. 6. प्रतिनिधि परिणाम Excitability के परिणामों के एक पॅट में उदाहरणoxaliplatin साथ इलाज ient प्रदान की जाती हैं. तुरंत बाद oxaliplatin जलसेक, दोनों संवेदी और मोटर excitability में तीव्र परिवर्तन के विकास, कार्यात्मक ना + channelopathy -13 10 के विकास का सूचक है. हालांकि, कई excitability के मानकों में महत्वपूर्ण परिवर्तन oxaliplatin उपचार भर में उत्तरोत्तर केवल संवेदी axons में, विकसित मोटर अप्रभावित axons छवि (3) के साथ, व्यापक संवेदी axonal क्षति और झिल्ली संभावित परिवर्तन को दर्शाती है. यह पैटर्न oxaliplatin प्रेरित पुरानी न्यूरोटॉक्सिटी में लक्षणों के नैदानिक ​​अभिव्यक्ति से मेल खाता है. संवेदी axons में excitability परिवर्तन शिखर आयाम में कटौती पछाड़ पारंपरिक तंत्रिका प्रवाहकत्त्व तकनीक का उपयोग कर के रूप में मूल्यांकन है, और सुझाव है कि axonal excitability तकनीक जल्दी न्यूरोटॉक्सिटी oxaliplatin प्रेरित के लिए एक संवेदनशील मूल्यांकन उपकरण प्रदान कर सकता है. आकृति 1. </strong> थ्रेसहोल्ड विद्युत – वाह के आधीन प्रेरक तंत्रिका की हालत, लंबे समय तक वर्तमान ध्रुवीकरण (100 एमएस), दिशा hyperpolarizing साथ subthreshold के जवाब में waveforms के चित्रण नीचे वृत्त का चतुर्थ भाग (नीला) में साजिश रची और depolarizing दिशा के ऊपरी वृत्त का चतुर्थ भाग (लाल) में साजिश रची. नीचे उत्तेजना तरंग सीमा विद्युत – वाह के आधीन प्रेरक तंत्रिका की हालत प्रतिक्रिया उत्पन्न करने के लिए लागू है. आंकड़ा 2. Excitability की वसूली चक्र, excitability के आवेग चालन के बाद में परिवर्तन की विशेषता अनुक्रम कम excitability के अवधि (दुराग्रह) 3 एमएस एक supramaximal उत्तेजना के बाद, वृद्धि हुई excitability (superexcitability) की अवधि के बाद 5 में बढ़ता जा के साथ, प्रदर्शन एमएस -7 और बाद में कम excitability (subexcitability). बनती नाड़ी प्रतिमान प्रोत्साहन प्रोटोकॉल बैठाना है. अंजीर3 उरे संवेदी axons में रोगियों oxaliplatin इलाज excitability काले और सफेद में उपचार के बाद दिखाया में oxaliplatin उपचार के 4-6 महीने के बाद रिकॉर्डिंग में दिखाया आधारभूत रिकॉर्डिंग के साथ, बदल जाता है. इन परिवर्तनों के लिए व्यापक axonal क्षति और झिल्ली संभावित परिवर्तन को प्रतिबिंबित करने के लिए लगा रहे हैं. ऑन्कोलॉजी सेटिंग में excitability के सेट अप की एक तस्वीर छोड़ दिया में दिखाया गया है. बड़ी छवि देखने के लिए यहाँ क्लिक करें .

Discussion

कीमोथेरेपी प्रेरित न्युरोपटी कैंसर के इलाज की एक गंभीर पक्ष प्रभाव है, जो इलाज के पाठ्यक्रम को प्रभावित और लंबे समय तक चलने वाले रोगी विकलांगता का उत्पादन हो सकता है. संवेदनशील और उद्देश्य आकलन करने के लिए विशेष रूप से रसायन चिकित्सा रोगियों का इलाज में तंत्रिका शिथिलता को मापने के उपायों की कमी है. axonal excitability तकनीक के नैदानिक ​​विकास कीमोथेरपी प्रेरित न्यूरोटॉक्सिटी के आकलन के लिए उपयोगी और भविष्य कहनेवाला जानकारी प्रदान की गई है. आयन चैनल समारोह, आराम संभावित, और axonal झिल्ली समारोह के बारे में जानकारी प्रदान करके, इन तकनीकों pathophysiological कैंसर कीमोथेरपी के साथ इलाज के रोगियों में axonal रोग के अंतर्निहित प्रक्रियाओं में के अंतर्दृष्टि सक्षम. इसके अलावा, axonal excitability के तकनीक के लिए नैदानिक ​​ऑन्कोलॉजी सेटिंग में संभव हो गया है का प्रदर्शन किया है, और एक टेस्ट मैच 5-10 मिनट में पूरा किया जा सकता है.

Oxaliplatin रोगियों का इलाज में, axonal excitability तकनीक उपलब्ध कराने केसंवेदनशील biomarker जिसे गंभीर न्यूरोटॉक्सिटी के जोखिम में रोगियों की जल्दी पहचान के लिए सक्षम बनाता है. Axonal नुकसान के बाद ही oxaliplatin प्रेरित तंत्रिका क्षति की पहचान पारंपरिक तंत्रिका चालन अध्ययन की तुलना में पहले से ही हुआ है, axonal excitability के अध्ययन तंत्रिका रोग की पेशीनगोई मार्करों पूर्व प्रदान axonal नुकसान. जैसे, axonal excitability के अध्ययन के लिए संभावित neuroprotective रणनीतियों के नैदानिक ​​परीक्षणों में तंत्रिका समारोह का मूल्यांकन प्रदान करने के लिए, निष्पक्ष neuroprotective प्रभावकारिता निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जा सकता है.

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Materials

Equipment and Materials Company
QTracS program Digitimer, Institute of Neurology, Queen Square, UK
DS5 isolated linear bipolar constant current stimulator Digitimer
Sapphire IIA Amplifier Medelec
Humbug 50/60 Hz Noise eliminator Quest Scientific Instruments
Non-polarizable electrodes Unomedical
Electrosurgical neutral earth plate Unomedical

References

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Citer Cet Article
Park, S. B., Lin, C. S., Kiernan, M. C. Nerve Excitability Assessment in Chemotherapy-induced Neurotoxicity. J. Vis. Exp. (62), e3439, doi:10.3791/3439 (2012).

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