Évaluation excitabilité nerveuse dans induits par la chimiothérapie Neurotoxicité

Summary

Ce résumé décrit une nouvelle méthode pour évaluer le développement de la neurotoxicité chez les patients recevant un traitement de chimiothérapie. Bien que les méthodes classiques d'évaluation sont limités dans leur capacité à détecter les premiers changements dans la fonction nerveuse, les techniques de l'excitabilité nerveuse fournir une identification précoce des patients à risque de neurotoxicité sévère et un aperçu de la physiopathologie.

Abstract

Chemotherapy-induced neurotoxicity is a serious consequence of cancer treatment, which occurs with some of the most commonly used chemotherapies^1,2. 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 neurotoxicity^4-6. 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 axons^7-9.

Nerve excitability techniques have been established as a tool to examine the development and severity of chemotherapy-induced neurotoxicity^10-13. 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 axons^10-13. 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. Préparation du patient Les patients sont référés par le Département d'oncologie médicale de l'excitabilité nerveuse base tester avant le début de la chimiothérapie. Aptitude des patients pour les essais excitabilité doit être déterminée. Les patients doivent être exclus s'ils ont des antécédents ou des preuves de base neurophysiologique de la neuropathie périphérique, ont reçu un traitement préalable de chimiothérapie neurotoxique ou s'il ya des contre-indications pour les tests d'excitabilité. 2. Procédures excitabilité axonales Entreprendre protocoles excitabilité sensorielles et motrices sur le nerf médian, en utilisant les QTracS semi-automatiques système informatisé (Institute of Neurology, Queen Square, Royaume-Uni), un isolé linéaire bipolaire stimulateur à courant constant (Digitimer, Welwyn Garden City, Royaume-Uni) et un amplificateur ( Sapphire IIA, Medelec, Royaume-Uni). Préparer la surface de la peau au niveau du poignet et l'avant-bras avec un gel abrasive ou un tampon pour réduire la peaula résistance, suivie par l'application d'un tampon alcoolisé. Préparer le site d'enregistrement des enregistrements pour des automobiles avec non polarisables électrodes placées sur le ventre du muscle du muscle court abducteur du pouce et un 4cm électrode de référence pour enregistrer distales Composé moteur potentiels d'action (CMAP). Préparer le site d'enregistrement pour les enregistrements sensorielles – en utilisant des électrodes annulaires placées au niveau des articulations interphalangiennes proximales et distales pour l'enregistrement et des électrodes de référence, respectivement, à enregistrer les potentiels d'action composés sensoriels (CSAPs). Placez une plaque de terre électrochirurgicale neutre dans la paume, avec un gel conducteur. Le bruit électrique dans la configuration d'enregistrement doit être retiré autant que possible, en utilisant un Humbug 50/60 Hz Bruit éliminateur (Quête Scientific Instruments, North Vancouver, Canada). Stimuler le nerf médian au niveau du poignet. Site de stimulation doit être choisie comme le site de seuil le plus bas, en utilisant une électrode bipolaire repositionnable et par la suite un non-pélectrode olarizable. L'électrode anode doit être placée à 10 cm en amont de l'électrode de stimulation sur les os. Surveiller la température au niveau du site de stimulation pendant l'essai et faire en sorte que la température est supérieure à 32 ° C. 3. Protocoles excitabilité axonales Enregistrer une courbe de stimulus-réponse en complétant graduellement augmenter le stimulus jusqu'à ce que la réponse est maximale et n'augmente pas lorsque l'intensité du stimulus est encore accrue. L'amplitude cible de suivi de seuil est réglée automatiquement à 30% -40% de l'amplitude maximale, correspondant à la zone de plus grande pente de la courbe stimulus-réponse. Selon le procédé de Bostock et al., 1998, des changements dans courant de seuil nécessaire pour atteindre l'amplitude cible sont suivis ligne. Enregistrer les paramètres d'excitabilité multiples, y compris seuil électrotonus (TE), cycle de récupération (RC) et de courant de seuil (I / V) relationtel que décrit dans Kiernan et al., 2000 et Kiernan et al., 2001. Seuil électrotonus est évaluée en utilisant des courants 100ms infraliminaires polarisants, avec kit de polarisation actuelle à ± 40% du seuil de commande (Fig. 1). Le changement dans le courant de seuil nécessaire pour maintenir amplitude de la réponse cible à la suite de deux-et hyper-polarisation est enregistré. Seuil électrotonus fournit une évaluation de conductances internodales et le potentiel de membrane, avec des réponses dans le sens hyperpolarisation à la fin de l'impulsion de polarisation (90-100 ms) fortement associé avec le potentiel de membrane. Le cycle de récupération est évalué à l'aide d'un paradigme d'impulsion jumelés (Fig. 2), avec un stimulus conditionné supramaximale initiale suivie à différents intervalles par un stimulus d'essai (de 2,5 ms à 200 ms). Suite à la relance supramaximale, il est plus difficile à générer une réponse ultérieure, appelé «réfractaire», reflétant l'inactivation de la tension-gATED les canaux Na +. Suite à la période réfractaire, une période de facilitation appelé superexcitability se produit. Courant seuil relation est évaluée en utilisant des courants de polarisation de 200 ms qui varient en force à partir de +50% à -100% du seuil. 4. D'évaluation des patients Grâce à ces techniques, les patients sont évalués à la fois aiguë et longitudinalement à travers un traitement de chimiothérapie. Pour évaluer la neurotoxicité aiguë, les patients retournent pour l'évaluation post-chimiothérapie dans les 48 heures suivant le traitement. Pour examiner la neurotoxicité chronique, les évaluations prises avant la perfusion de chimiothérapie sont comparées longitudinalement à travers les cycles de traitement. En plus des tests excitabilité axonale, classiques échelles de notation cliniques devraient être utilisés pour évaluer la neurotoxicité induite par la chimiothérapie, y compris le National Cancer Institute – Common Criteria pour la sous-échelle des effets indésirables des événements neuropathie sensorielle, neuropathie Score Total et patl'évaluation des résultats ient-déclarée. 5. Analyse et interprétation Pour identifier la neurotoxicité aiguë, les résultats sont comparés le traitement pré-et post-chimiothérapie. Pour évaluer le développement de changements longitudinaux dans la fonction nerveuse, les résultats sont comparés entre les traitements. Les principaux paramètres d'évaluation incluent la période réfractaire, superexcitability, l'ampleur du changement de seuil en seuil (électrotonus hyperpolarisant 90-100 ms), en plus des paramètres classiques tels que l'amplitude de crête et la latence. Pour évaluer l'évolution de l'ensemble des paramètres de l'excitabilité au cours du traitement, un score composite est calculé excitabilité. Le changement de trois paramètres: électrotonus superexcitability, réfractaire et le seuil (90 à 100 ms hyperpolarisant) – se résume de la formation initiale aux traitements définitifs pour donner un marqueur global de changement. 6. Les résultats représentatifs Exemples de résultats d'excitabilité dans un patient traités avec l'oxaliplatine sont fournis. Immédiatement après l'oxaliplatine perfusion, les modifications aiguës de l'excitabilité à la fois sensorielle et motrice développer, suggérant l'élaboration d'une canalopathie fonctionnelle Na + 10 -13. Toutefois, un changement significatif dans les paramètres de l'excitabilité multiples se développe progressivement à travers le traitement que dans l'oxaliplatine axones sensoriels, avec axones moteurs ne sont pas touchés (Fig. 3), ce qui reflète largement les dommages sensorielle axonale et le changement potentiel de membrane. Ce modèle correspond à l'expression clinique des symptômes chroniques de la neurotoxicité induite par l'oxaliplatine. Changements dans l'excitabilité des axones sensoriels précède la réduction de l'amplitude de crête tel qu'évalué par des techniques classiques de la conduction nerveuse, et suggèrent que les techniques de l'excitabilité axonale peut fournir un outil d'évaluation pour le début de l'oxaliplatine sensibles neurotoxicité induite. Figure 1. </strong> Seuil électrotonus, représentant des formes d'onde en réponse à infraliminaire prolongée du courant de polarisation (100 ms), avec la direction tracée hyperpolarisation dans le quadrant inférieur (bleu) et la direction dépolarisant tracées dans le quadrant supérieur (rouge). Ci-dessous est le stimulus de forme d'onde appliquée pour générer la réponse électrotonus seuil. Figure 2. Cycle de récupération de l'excitabilité, ce qui démontre la séquence caractéristique des changements d'excitabilité après conduction de l'influx, avec une période d'excitabilité réduite (réfractarité) jusqu'à 3 ms suite à un stimulus supramaximale, suivie d'une période d'excitabilité accrue (superexcitability) un pic à 5 -7 ms et par la suite l'excitabilité réduite (subexcitability). Le protocole d'impulsions couplé paradigme stimulus est encadré. Figueure 3. changements excitabilité des axones sensoriels oxaliplatine patients traités avec des enregistrements de référence figurant dans les enregistrements en noir et post-traitement indiqués en blanc, à la suite 4-6 mois de traitement oxaliplatine. Ces changements sont censées refléter largement atteinte axonale et le changement potentiel de membrane. Une image de l'excitabilité set-up dans le cadre d'oncologie est montré à gauche. Cliquez ici pour agrandir l'image .

Discussion

Induits par la chimiothérapie neuropathie est un effet secondaire sérieux du traitement du cancer, ce qui peut affecter cours de traitement et de produire d'invalidité du patient de longue durée. Il ya un manque de mesures d'évaluation sensibles et objective pour mesurer spécifiquement un dysfonctionnement des nerfs chez les patients traités par chimiothérapie. Le développement clinique des techniques de l'excitabilité des axones a fourni des informations utiles et prédictive pour l'évaluation de la neurotoxicité induite par la chimiothérapie. En fournissant des informations sur la fonction du canal ionique, potentiel de repos, et fonction de la membrane axonale, ces techniques permettent un aperçu des processus physiopathologiques qui sous-tendent la dysfonction axonale chez les patients cancéreux traités par chimiothérapie. En outre, les techniques de l'excitabilité des axones ont été démontrés pour être réalisable dans le cadre d'oncologie clinique, et un seul test peut être complété en 5-10 minutes.

Dans l'oxaliplatine chez les patients traités, les techniques de l'excitabilité axonale fournirun biomarqueur sensible qui permet une identification précoce des patients à risque de neurotoxicité sévère. En comparaison avec les classiques études de conduction nerveuse qui identifient des lésions nerveuses oxaliplatine induit seulement après la perte axonale a déjà eu lieu, les études d'excitabilité des axones des marqueurs prédictifs de la dysfonction du nerf avant la perte axonale. En tant que tel, les études d'excitabilité des axones peuvent être utilisés pour fournir une évaluation de la fonction nerveuse dans les essais cliniques de potentiels des stratégies de neuroprotection, de déterminer objectivement l'efficacité neuroprotectrice.

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