Abstract
Die lumbodorsale Faszie (LF) wurde als mögliche Quelle von idiopathischen Kreuzschmerzen vorgeschlagen. Tatsächlich haben histologische Untersuchungen das Vorhandensein von nozizeptiven freien Nervenendigungen innerhalb der LF gezeigt, die darüber hinaus bei Patienten mit chronischen Kreuzschmerzen morphologische Veränderungen aufzuweisen scheinen. Es ist jedoch unklar, wie diese Merkmale mit der Ätiologie des Schmerzes zusammenhängen. Die in vivo Auslösung von Rückenschmerzen durch experimentelle Stimulation der LF lässt vermuten, dass die Dorsalhornneuronen mit einer Erhöhung ihrer Erregbarkeit reagieren. Eine solche Sensibilisierung von faszienbezogenen Dorsalhornneuronen könnte wiederum mit Mikroverletzungen und/oder Entzündungen in der LF zusammenhängen. Obwohl die vorliegenden Daten auf eine signifikante Rolle der LF bei Kreuzschmerzen hinweisen, sind weitere Studien notwendig, um die beteiligten neurophysiologischen Dynamiken besser zu verstehen.
1. Einleitung
Diskuspathologien, wie sie mittels Magnetresonanztomographie (MRT) diagnostiziert werden, stellen nicht notwendigerweise das kausale Substrat von Kreuzschmerzen dar. Daher wurde eine Vielzahl von Prädiktoren, einschließlich psychologischer, umweltbedingter, genetischer oder anderer morphologischer Faktoren, diskutiert . In Bezug auf Letzteres schlug Panjabi vor, dass Mikroverletzungen im lumbalen Bindegewebe ein beitragender Faktor bei idiopathischen Kreuzschmerzen sein könnten. Obwohl sich seine Hypothese nur auf das paraspinale Bindegewebe bezog, argumentierten andere Autoren, dass auch die lumbodorsale Faszie (LF) als Kandidat für ähnliche Mikroverletzungen in Betracht gezogen werden sollte. In den letzten Jahren wurde eine Fülle von Studien im Zusammenhang mit dieser neuen Hypothese veröffentlicht. Während einige von ihnen auf eine potentielle nozizeptive Kapazität der LF hinzudeuten scheinen, bleibt die klinische Relevanz dieser Hinweise für ein besseres Verständnis und die Behandlung von Kreuzschmerzen noch zu klären. Die vorliegende Arbeit hatte daher zum Ziel, die Rolle der NF bei Patienten mit Kreuzschmerzen zu beschreiben, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf der Kombination von Erkenntnissen aus histologischen Studien und experimenteller Forschung lag.
2. Untersuchungsmethode
Eine gründliche Durchsicht der aktuellen Literatur zu drei Themen wurde durchgeführt: (1) histologische Beweise für eine potenzielle nozizeptive Innervation des LF, (2) morphologische Unterschiede des LF zwischen Patienten mit Kreuzschmerzen und gesunden Probanden und (3) nozizeptive und nozizeptionsbezogene Reaktionen des LF auf experimentelle Reizung. Es wurden Studien berücksichtigt, die bis September 2016 in PubMed, ScienceDirect und Google Scholar veröffentlicht wurden. Sie wurden kritisch auf ihre mögliche Unterstützung (oder fehlende Unterstützung) bezüglich der Hypothese, dass die LF ein kausaler Faktor für Kreuzschmerzen sein könnte, bewertet.
3. Ergebnisse und Diskussion
3.1. Morphologische Veränderungen
Einige Fälle einer deutlichen makroskopischen Hernie in der LF wurden beschrieben. Alle diese Berichte stimmten jedoch darin überein, dass solche offensichtlichen Fälle höchstwahrscheinlich seltene Ausnahmen sind, die nur eine kleine Minderheit von Patienten mit Schmerzen im unteren Rücken repräsentieren. Dittrich untersuchte die hintere Schicht des LF – sowie histologische Schnitte, die aus dem Gewebe entnommen wurden – bei Operationen im unteren Rückenbereich. Er beschrieb zwar nicht die Anzahl der untersuchten Patienten, berichtete aber über den häufigen Befund von Verletzungs- und/oder Reparaturzeichen in diesem Gewebe und untermauerte dies durch eine fotografische Dokumentation. Bednar et al. untersuchten die Histologie von Proben aus der hinteren Schicht der LF, die während einer lumbalen Operation von 24 Patienten mit Kreuzschmerzen gewonnen worden waren. Die eingeschlossenen Patienten hatten sich keiner vorherigen lumbalen Operation unterzogen. Die licht- und elektronenmikroskopische Untersuchung der Gewebeproben ergab häufige mikroskopische Veränderungen, die auf eine Ischämie oder entzündliche Prozesse hinweisen. Da jedoch keine Kontrollgruppe in die Studie einbezogen wurde, bleibt zu klären, ob ähnliche Auffälligkeiten auch bei asymptomatischen Personen auftreten.
Langevin et al. verglichen das mechanische Verhalten der hinteren Schicht der LF bei chronischen Kreuzschmerzpatienten und altersgleichen, gesunden Kontrollen. Mit Hilfe von Ultraschall-Aufzeichnungen untersuchten die Autoren die Scherbewegung innerhalb der hinteren Schicht der LF während passiver lumbaler Flexionsbewegungen. Im Vergleich zu den Kontrollen wies die Gruppe mit Kreuzschmerzen eine signifikante Reduktion der Scherdehnung von etwa 20 % auf. Darüber hinaus wies ein Großteil der untersuchten Patienten eine erhöhte Dicke dieser Faszienschicht auf, wobei der Unterschied in der Dicke nur bei männlichen Patienten signifikant war.
3.2. Innervation
Verschiedene histologische Untersuchungen haben das Vorhandensein von nicht-myelinisierten terminalen Nerven in der LF dokumentiert (Tabelle 1). Zu den identifizierten Nerven gehören sowohl solche mit vermutlich nozizeptivem Potential (d.h. positiv für CGRP-Färbung) als auch solche, die eindeutig eine nozizeptive Kapazität besitzen (d.h. positiv für SP-Färbung). Interessanterweise wurde in einer Studie, die die Verteilung und Dichte von CGRP-positiven Fasern in verschiedenen Geweben untersuchte, eine dreimal höhere Dichte in der NF als in der spinalen Muskulatur festgestellt. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Dichte nozizeptiver Fasern in der inneren Schicht des LF der Ratte nach einer chronischen Entzündung, die durch Complete Freund’s Adjuvant induziert wurde, erhöht ist.
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| IH: immunhistochemische Analyse. FNE: freie Nervenendigungen. PGP 9,5: ein universeller Marker für neurale Strukturen. TH: Marker für sympathische Neuronen. CGRP: Marker für mutmaßlich nozizeptive Fasern. SP: Marker für eindeutig nozizeptive Fasern (enthält Substanz P). TRPV1: ein neuer Marker für Transient-Receptor-Potential-Rezeptor-Subtyp V1 (eines der wichtigsten Rezeptormoleküle in der Membran von Nozizeptoren). der Identifizierung von Endigungen kleiner Nerven nicht erwähnt. Nicht in dieser Tabelle enthalten sind Studien über supraspinöse, interspinöse oder iliolumbale Bänder. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.3. Experimentelle In-vivo-Studien
In mehreren Studien wurden noxische Reize auf die hintere Schicht der LF oder andere Faszien appliziert, um nozizeptive Reaktionen unter In-vivo-Bedingungen auszulösen. Die verfügbaren Studien können in drei Gruppen eingeteilt werden, die auf der Verwendung von (1) mechanischer, (2) chemischer oder (3) elektrischer Stimulation basieren.
Mit einer geschärften Uhrmacherzange zwickten Pedersen et al. die LF von dezerebrierten Katzen mechanisch ein und konnten spastische Kontraktionen der Rückenmuskulatur (in den meisten Fällen ipsilateral) sowie der Kniesehnen- und Gesäßmuskeln (ipsilaterales Bein) auslösen. Im Vergleich zum Kneifen des darunter liegenden Muskelgewebes waren die beobachteten Reaktionen beim Kneifen der Faszien viel ausgeprägter. Ein kürzlich von Taguchi und Kollegen durchgeführtes Experiment zeigte darüber hinaus, dass das Kneifen der hinteren Schicht des NF der Ratte und die Reizung durch eine chemische Substanz (hypertonische Kochsalzlösung) deutliche Reaktionen in einer beträchtlichen Anzahl von Neuronen des Rückenmarkshorns hervorrufen. Da die Applikation von hypertoner Kochsalzlösung als effektiver Stimulus für Typ-VI-Afferenzen gilt, interpretierten die Autoren ihre Ergebnisse als Beweis für die nozizeptive Funktionsfähigkeit der NF. Die Studie zeigte darüber hinaus, dass die Verursachung einer chronischen Entzündung in der lokalen Muskulatur eine dreifache Zunahme von Dorsalhornneuronen induziert, die wiederum auf eine Stimulation der hinteren Schicht des LF reagieren. In einer anderen Studie zwickten Taguchi et al. die Cruralfaszie der Ratte und fanden eine erhöhte Expression von c-FOS, einem Marker für neurale Aktivierung, die durch Gewebeverletzung und nozizeptive Stimulation induziert wird, im spinalen Dorsalhorn. Die Anzahl der identifizierten Kerne war in den Segmenten L2 bis L4 am größten und erreichte ihren Höhepunkt bei L3. Hier war die c-FOS-Expression im Vergleich zu einem Scheinreiz (nur Schneiden der Haut) etwa 2,5 mal höher.
Neben den Arbeiten von Taguchi und Kollegen haben zwei weitere Studien nozizeptive Reaktionen auf Faszienstimulation mit hypertoner Kochsalzlösung untersucht. Gibson et al. untersuchten in ihrer Tierstudie mit Ratten die injektionsprovozierten Veränderungen der Schmerzempfindlichkeit nach Induktion eines verzögert einsetzenden Muskelkaters (DOMS) in der unteren Extremität. Während hypertone Kochsalzlösung, die in die investierende Faszie injiziert wurde, beträchtliche Schmerzen hervorrief, wurde keine vergleichbare Reaktion beobachtet, wenn die Substanz in den Muskel selbst oder in den nicht trainierten Muskel des kontralateralen Beins appliziert wurde. Da Mikroverletzungen und Entzündungen als Hauptursache für Schmerzen bei DOMS vermutet werden, deuten die Beobachtungen auf eine hohe nozizeptive Anfälligkeit der Faszien für diese Prozesse hin. Obwohl die Daten von Gibson und Kollegen für die untere Extremität erhoben wurden, könnte man daraus ableiten, dass eine exzessive Belastung, die zu Entzündungen und Mikroverletzungen führt, auch in der LF Schmerzreaktionen auslöst. Diese Hypothese wird durch zwei neuere Studien untermauert. In einer Studie mit Menschen zeigten Schilder et al., dass die chemische Stimulation des NF durch hypertone Kochsalzlösung tendenziell eine länger anhaltende (~15 versus ~10 Minuten) und intensivere Schmerzwahrnehmung hervorruft als die Injektion in das verwandte Muskelgewebe. Interessanterweise provozierte nur die Injektion in die Faszie affektive Schmerzbeschreibungen (z.B. quälend, schwer und erschlagend), die häufig von Patienten mit Kreuzschmerzen berichtet werden. Wenn auch nicht mit hypertoner Kochsalzlösung, injizierten Deising et al. den Nervenwachstumsfaktor in die Faszie der Musculi erector spinae auf Lumbalniveau. Sie beobachteten eine lang anhaltende Sensibilisierung auf mechanischen Druck (Tage 1 bis 7) und auf chemische Stimulation mittels saurer Lösung (bis zu zwei Wochen).
Im Hinblick auf elektrische Stimulation deuten die vorliegenden Erkenntnisse darauf hin, dass der LF auch auf diesen Reizweg anspricht. Nach Induktion eines verzögert einsetzenden Muskelkaters in den Ellenbogenbeugern sinken die Schmerzschwellen der Faszien signifikant stärker als die des darunter liegenden Muskelgewebes . Ähnlich wie in der Studie von Gibson et al. könnte dies auf erhebliche nozizeptive Reaktionen des Bindegewebes auf das Vorhandensein von Entzündungsprozessen bzw. Mikroverletzungen hinweisen. Neben dem Gewebe der oberen Extremität erzeugt auch die LF bei elektrischer Stimulation Schmerzempfindungen, die im Vergleich zum Muskelgewebe ausgeprägter zu sein scheinen. Es wurde gezeigt, dass die elektrische Schmerzschwelle des LF ( mA) deutlich niedriger ist als die des M. erector spinae (). Darüber hinaus führt, analog zu den Befunden bei der chemischen Stimulation, die kontrollierte elektrische Reizung des faszialen Gewebes des unteren Rückens zu stärkeren Schmerzreaktionen als die Stimulation der lumbalen Muskulatur.
4. Schlussfolgerungen
Der LF weist sowohl bei Nagern als auch beim Menschen eine dichte Innervation mit nozizeptiven Afferenzen auf. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass eine chemische Stimulation des LF schwere und besonders lang anhaltende Sensibilisierungsprozesse auslöst. Diese innervationsbezogenen Studien deuten darauf hin, dass der LF eine deutliche nozizeptive neurale Kapazität aufweist und daher in einigen Fällen von Kreuzschmerzen eine Schmerzquelle darstellen könnte.
Bezüglich morphologischer Veränderungen zeigte die Ultraschalluntersuchung von Langevin et al. eine Reduktion der Scherdehnungsübertragung im LF von Patienten mit chronischen Kreuzschmerzen im Vergleich zu gesunden Kontrollen. Es scheint plausibel, dass diese Veränderung durch Gewebeadhäsionen, induziert durch frühere Verletzungen oder Entzündungen, erklärt werden könnte, was mit der von Dittrich und Bednar et al. vorgeschlagenen Ätiologie übereinstimmen würde. Darüber hinaus stellt Immobilität oder Inaktivität einen weiteren Faktor dar, der aufgrund des thixotropen Verhaltens der Hyaluronsäure zwischen den Schichten eine verminderte Scherbelastung verursachen kann. Es ist daher gut möglich, dass die Gewebeveränderungen das Ergebnis einer Reduktion der alltäglichen lumbalen Bewegungen bei Patienten mit Kreuzschmerzen sind. Dennoch können diese Befunde nicht die Frage beantworten, ob die beobachteten Gewebeveränderungen eine Ursache oder eine Folge des Kreuzschmerzes sind.
Verschiedene in-vivo-Untersuchungen deuten darauf hin, dass das Nervensystem mit einer besonders starken und lang anhaltenden Sensibilisierung von Dorsalhornneuronen auf mechanische, chemische und elektrische Stimulationen der LF zu reagieren scheint. Unter der Annahme einer Anfälligkeit für Mikroverletzungen, Überlastungen und/oder Entzündungen ließe sich ableiten, dass solche Gewebereizungen erhebliche nozizeptive Anpassungen auslösen könnten, die bei Patienten mit idiopathischen Rückenschmerzen häufig zu beobachten sind.
Zusammengenommen legen diese Befunde nahe, dass die LF neben anderen häufig vermuteten Strukturen wie der Bandscheibe auch einen potentiellen Schmerzgenerator bei Patienten mit lumbalen Erkrankungen darstellt. Es können drei verschiedene Mechanismen für faszienvermittelte Kreuzschmerzempfindungen unterschieden werden: (1) Mikroverletzungen, die nozizeptive Nervenendigungen in der NF reizen, können direkt Rückenschmerzen auslösen; (2) eine Restrukturierung des Gewebes, z.B. nach Mikroverletzungen, Immobilität oder chronischer Überlastung, kann die propriozeptive Signalgebung beeinträchtigen, was wiederum die Schmerzschwelle durch eine aktivitätsabhängige Sensibilisierung von Wide-Dynamic-Range-Neuronen herabsetzen könnte; und schließlich (3) nozizeptiver Input von anderen Geweben, die vom gleichen Wirbelsäulensegment innerviert werden, könnte eine erhöhte Sensibilität in der NF auslösen. Zusätzlich zu diesen Theorien sind verschiedene Kombinationen der drei Prozesse möglich (Abbildungen 1 und 2).
Die vorliegende Übersichtsarbeit konzentrierte sich auf die Rolle der lumbalen Faszie bei idiopathischen Kreuzschmerzen. Obwohl eine Fülle von Studien auf eine signifikante Rolle der LF in dieser großen Untergruppe von Patienten hinweist, bleibt die Relevanz bei spezifischen Erkrankungen umstritten. Kuslich et al. verwendeten eine progressive Lokalanästhesie und stimulierten mechanisch jede aufeinanderfolgende Gewebeschicht während einer Bandscheibenoperation bei Patienten mit niedrigen Rückenschmerzen. Während die mechanische Stimulation der komprimierten Nervenwurzel starke ausstrahlende Rückenschmerzsymptome induzierte, konnte die gleiche Stimulation an der hinteren Schicht der LF bei der Mehrzahl der Patienten keine ähnlichen Reaktionen hervorrufen: Lokale Schmerzen ohne Ausstrahlung traten nur bei 32 von 193 Patienten auf. Andererseits hat sich gezeigt, dass eine schlaffe NF (Ausbuchtungen in der Parasagittalebene, die mit Hilfe der Magnetresonanztomographie identifiziert wurden) mit einer Erkrankung des angrenzenden Lumbalsegments korreliert. Es ist jedoch unklar, ob diese Beobachtung für die Pathologie prädisponiert oder umgekehrt.
Ungeachtet dessen bietet die Frage, wie häufig sich eine der oben genannten, faszienbezogenen Ätiologien bei idiopathischen Kreuzschmerzpatienten manifestiert, einen wichtigen und herausfordernden Hintergrund für zukünftige Untersuchungen. Die Klärung dieser Frage verspricht wertvolle Beiträge für die Behandlung und Prävention von Kreuzschmerzen zu liefern. Zukünftige Untersuchungen könnten histologische Untersuchungen (siehe Beispiel in Abbildung 3, aus unserem Labor) sowie hochauflösende Ultraschall- und MRT-Untersuchungen des LF bei Rückenschmerzpatienten umfassen.
Interessenkonflikte
Die Autoren erklären, dass es keine Interessenkonflikte im Zusammenhang mit der Veröffentlichung dieser Arbeit gibt.
Danksagungen
Die Autoren danken Thomas W. Findley, Frieder Krause, Heike Jaeger und Freddy Sichting für die hilfreiche Anleitung und Unterstützung bei der Entstehung dieser Arbeit. Robert Schleip wird von der European Rolfing Association unterstützt. Zusammen mit Werner Klingler wird er außerdem vom Verein zur Förderung der Faszienforschung e.V.
unterstützt.