De lumbodorsale fascie als mogelijke bron van lage rugpijn: een narratief overzicht

Abstract

De lumbodorsale fascie (LF) wordt beschouwd als een mogelijke bron van idiopathische lage rugpijn. Histologische studies hebben de aanwezigheid aangetoond van nociceptieve vrije zenuwuiteinden in het LF, die bovendien morfologische veranderingen lijken te vertonen bij patiënten met chronische lage rugpijn. Het is echter onduidelijk hoe deze karakteristieken verband houden met de etiologie van de pijn. In vivo uitlokking van rugpijn via experimentele stimulatie van het LF suggereert dat dorsale hoorn neuronen reageren door hun exciteerbaarheid te verhogen. Dergelijke sensitisatie van fascie-gerelateerde dorsale hoorn neuronen zou op zijn beurt in verband kunnen gebracht worden met micro-injuries en/of inflammatie in het LF. Hoewel de beschikbare gegevens wijzen op een belangrijke rol van het LF bij lage rugpijn, zijn verdere studies nodig om de betrokken neurofysiologische dynamiek beter te begrijpen.

1. Inleiding

Discus pathologieën, zoals gediagnosticeerd met behulp van magnetische resonantie imaging (MRI), vormen niet noodzakelijkerwijs het oorzakelijke substraat van lage rugpijn. Vandaar dat een verscheidenheid van voorspellers, waaronder psychologische, omgevings-, genetische, of andere morfologische factoren zijn besproken . Wat dit laatste betreft, stelde Panjabi voor dat micro-injuries in lumbaal bindweefsel een bijdragende factor kunnen zijn bij idiopathische lage rugpijn. Hoewel zijn hypothese alleen betrekking had op paraspinale bindweefsels, betoogden andere auteurs dat de lumbodorsale fascie (LF) ook moet worden beschouwd als een kandidaat voor soortgelijke micro-injuries . De laatste jaren is een overvloed aan studies gepubliceerd die verband houden met deze nieuwe hypothese. Hoewel sommige van deze studies een mogelijke nociceptieve capaciteit van het LF lijken te suggereren, moet de klinische relevantie van deze indicaties voor een beter begrip en behandeling van lage rugpijn nog opgehelderd worden. Dit artikel heeft daarom tot doel de rol van het LF bij patiënten met lage rugpijn af te bakenen, met speciale aandacht voor het combineren van bevindingen uit histologische studies en experimenteel onderzoek.

2. Onderzoeksmethode

Er werd een grondige review uitgevoerd waarin de huidige literatuur over drie onderwerpen werd geanalyseerd: (1) histologisch bewijs voor een mogelijke nociceptieve innervatie van het LF, (2) morfologische verschillen van het LF tussen lage rugpijnpatiënten en gezonde proefpersonen, en (3) nociceptieve en nociceptie-gerelateerde reacties van het LF op experimentele irritatie. Studies gepubliceerd in PubMed, ScienceDirect, en Google Scholar tot september 2016 werden opgenomen. Ze werden kritisch geëvalueerd op hun mogelijke ondersteuning (of gebrek aan ondersteuning) met betrekking tot de hypothese dat het LF een oorzakelijke factor zou kunnen zijn voor lage rugpijn.

3. Resultaten en Discussie

3.1. Morfologische Veranderingen

Er zijn verschillende gevallen beschreven van een duidelijke macroscopische hernia in het LF. Al deze rapporten zijn het er echter over eens dat zulke duidelijke gevallen hoogstwaarschijnlijk zeldzame uitzonderingen zijn die slechts een kleine minderheid van lage rugpijn patiënten vertegenwoordigen. Dittrich onderzocht de posterieure laag van het LF – evenals histologische secties genomen van het weefsel – tijdens lage rugchirurgie. Hoewel hij het aantal onderzochte patiënten niet beschreef, meldde hij de frequente vondst van tekenen van letsel en/of herstel in dit weefsel en ondersteunde dit door middel van fotografische documentatie. Bednar et al. onderzochten de histologie van monsters van de posterieure laag van het LF, die waren verkregen tijdens lumbale chirurgie van 24 patiënten die leden aan lage rugpijn. De geïncludeerde patiënten hadden geen eerdere lumbale chirurgie ondergaan. Licht- en elektronenmicroscopie van de weefselmonsters toonden frequente microscopische veranderingen aan die wijzen op ischemie of ontstekingsprocessen. Aangezien echter geen controlegroep in de studie was opgenomen, moet nog worden opgehelderd of soortgelijke afwijkingen ook bij asymptomatische personen voorkomen.

Langevin et al. vergeleken het mechanische gedrag van de posterieure laag van het LF bij patiënten met chronische lage rugpijn en leeftijdsgematchte, gezonde controles. Met behulp van ultrageluidsopnamen onderzochten de auteurs de afschuifbeweging in de achterste laag van het LF tijdens passieve lumbale flexiebewegingen. In vergelijking met de controles vertoonde de lage rugpijn groep een significante vermindering in afschuifspanning van ongeveer 20%. Bovendien vertoonde een groot deel van de onderzochte patiënten een toegenomen dikte van deze fasciale laag, zij het dat het verschil in dikte alleen bij mannelijke patiënten significant bleek.

3.2. Innervatie

Verschillende histologische onderzoeken hebben de aanwezigheid van ongemyeliniseerde terminale zenuwen in het LF gedocumenteerd (Tabel 1). De geïdentificeerde zenuwen omvatten zowel zenuwen met een vermoedelijk nociceptief potentieel (d.w.z. positief voor CGRP kleuring) als zenuwen die duidelijk een nociceptief vermogen bezitten (d.w.z. positief voor SP kleuring). Interessant is dat een onderzoek naar de distributie en dichtheid van CGRP-positieve vezels in verschillende weefsels een driemaal hogere dichtheid in het LF dan in de ruggenmergsspieren aan het licht bracht. Bovendien bleek de dichtheid van nociceptieve vezels te zijn toegenomen in de binnenste laag van het LF van de rat, na chronische ontsteking geïnduceerd door Complete Freund’s Adjuvant .

3.3. Experimentele In Vivo Studies

Er zijn verschillende studies die noxische stimuli hebben toegepast op de achterste laag van het LF of andere fasciae om nociceptieve responsen uit te lokken onder in vivo condities. De beschikbare studies kunnen worden ingedeeld in drie groepen die gebaseerd zijn op het gebruik van (1) mechanische, (2) chemische, of (3) elektrische stimulatie.

Met behulp van een geslepen horlogemakers tang, knepen Pedersen et al. mechanisch in het LF van gederebrate katten en waren in staat om spastische contracties van de rugspieren (in de meeste gevallen ipsilateraal), alsmede van de hamstring en bilspieren (ipsilateraal been) teweeg te brengen. In vergelijking met het knijpen in de onderliggende spierweefsels, waren de waargenomen reacties veel meer uitgesproken als reactie op het knijpen in de fascia. Een recent experiment van Taguchi en collega’s toonde bovendien aan dat het knijpen in de achterste laag van het LF van de rat en het irriteren daarvan met een chemische stof (hypertone zoutoplossing) duidelijke reacties teweegbrengt in een aanzienlijk aantal neuronen van de ruggenmerg-dorsale hoorn. Aangezien het toedienen van hypertonisch zout beschouwd wordt als een effectieve stimulus voor type VI afferenten, interpreteerden de auteurs hun bevindingen als bewijs voor de nociceptieve functionele capaciteit van het LF. De studie toonde verder aan dat het veroorzaken van een chronische ontsteking in de lokale musculatuur een drievoudige toename van dorsale hoorn neuronen induceert, die op hun beurt reageren op stimulatie van de achterste laag van het LF. In een ander onderzoek knepen Taguchi et al. de fascia cruris van de rat dicht en vonden een verhoogde expressie van c-FOS, een merker van neurale activatie geïnduceerd door weefselverwonding en nociceptieve stimulatie, in de spinale dorsale hoorn. Het aantal geïdentificeerde kernen was het grootst in de segmenten L2 tot L4, met een piek in L3. Hier was de expressie van c-FOS ongeveer 2,5 maal hoger in vergelijking met een sham stimulus (waarbij alleen de huid werd doorgesneden).

Naast het werk van Taguchi en collega’s hebben twee andere studies de nociceptieve reacties op fasciale stimulatie met hypertone zoutoplossing onderzocht. In hun dierstudie met ratten onderzochten Gibson et al. injectie-geactiveerde veranderingen van pijngevoeligheid na inductie van delayed onset muscle soreness (DOMS) in de onderste ledematen. Terwijl hypertonische zoutoplossing geïnjecteerd in de investerende fascia aanzienlijke pijn veroorzaakte, werd geen vergelijkbare reactie waargenomen wanneer de stof in de spier zelf of in de niet-geoefende spier van het contralaterale been werd aangebracht. Aangezien men vermoedt dat micro-injuries en inflammatie een belangrijke oorzaak zijn van pijn bij DOMS, wijzen de observaties op een hoge nociceptieve gevoeligheid van fascia voor deze processen. Hoewel de gegevens van Gibson en collega’s verzameld werden voor de onderste ledematen, zou men kunnen afleiden dat overmatige belasting die leidt tot ontsteking en micro-infarct ook pijnresponsen induceert in het LF. Deze hypothese wordt bevestigd door twee recente studies. In een proef met mensen toonden Schilder et al. aan dat chemische stimulatie van het LF via hypertonische zoutoplossing een langduriger (~15 versus ~10 minuten) en intensere pijnperceptie induceert dan injectie in verwante spierweefsels. Interessant is dat alleen de injectie in de fascia affectieve pijnbeschrijvingen uitlokte (b.v. kwellend, zwaar, en moordend) die vaak gerapporteerd worden door patiënten met lage rugpijn. Deising e.a. gebruikten weliswaar geen hypertonische zoutoplossing, maar injecteerden de zenuwgroeifactor in de fascia van de erector spinae spieren op lumbaal niveau. Zij constateerden een langdurige sensibilisatie voor mechanische druk (dagen 1 tot 7) en voor chemische stimulatie door middel van een zure oplossing (tot twee weken).

Wat elektrische stimulatie betreft, blijkt uit de beschikbare gegevens dat het LF ook gevoelig is voor deze irritatieweg. Na inductie van delayed onset muscle soreness in de elleboog buigspieren, nemen de pijndrempels van de fascia significant meer af dan die van het onderliggende spierweefsel. Vergelijkbaar met de studie van Gibson et al. , zou dit kunnen wijzen op substantiële nociceptieve reacties van het bindweefsel op de aanwezigheid van ontstekingsprocessen, respectievelijk micro-injury. Naast het weefsel van de bovenste ledematen, genereert ook het LF pijnsensaties bij elektrische stimulatie, die prominenter lijken te zijn in vergelijking met spierweefsel. De elektrische pijndrempel van het LF ( mA) bleek aanzienlijk lager te zijn dan die van de erector spinae spier (). Bovendien, analoog aan de bevindingen betreffende chemische stimulatie, leidt de gecontroleerde elektrische irritatie van fasciaal lage rugweefsel tot sterkere pijnreacties dan de stimulatie van de lumbale spieren.

4. Conclusies

Het LF van zowel knaagdieren als mensen vertoont een dichte innervatie met nociceptieve afferenten. Bovendien is aangetoond dat chemische stimulatie van het LF ernstige en vooral langdurige sensitisatieprocessen teweegbrengt. Deze innervatie-gerelateerde studies geven aan dat het LF een duidelijke nociceptieve neurale capaciteit vertoont en daarom een bron van pijn kan zijn in sommige gevallen van lage rugpijn.

Met betrekking tot morfologische veranderingen, toonde het echografisch onderzoek van Langevin et al. een vermindering aan in shear-strain transmissie in het LF van chronische lage rugpijn patiënten vergeleken met gezonde controles. Het lijkt aannemelijk dat deze verandering kan worden verklaard door weefselverklevingen als gevolg van eerder letsel of ontsteking, hetgeen in overeenstemming zou zijn met de etiologie die door Dittrich en Bednar et al. wordt voorgesteld. Daarnaast is immobiliteit of inactiviteit een andere factor die kan leiden tot verminderde afschuifspanning als gevolg van het thixotrope gedrag van hyaluronzuur tussen de lagen. Het is dus goed mogelijk dat de weefselveranderingen het gevolg zijn van een vermindering van de dagelijkse lumbale bewegingen bij patiënten met lage rugpijn. Desalniettemin kunnen deze bevindingen geen antwoord geven op de vraag of de waargenomen weefselveranderingen een oorzaak of een gevolg zijn van lage rugpijn.

Verschillende in vivo onderzoeken geven aan dat het zenuwstelsel lijkt te reageren met een bijzonder sterke en langdurige sensitisatie van dorsale hoorn neuronen op mechanische, chemische, en elektrische stimulatie van het LF. Uitgaande van een vatbaarheid voor micro-injuries, overbelasting, en/of ontsteking, zou men kunnen afleiden dat dergelijke weefsel-irritaties substantiële nociceptieve adaptaties zouden kunnen triggeren die frequent worden waargenomen bij patiënten met idiopathische rugpijn.

Al deze bevindingen samen suggereren dat het LF, naast andere vaak verdachte structuren zoals de tussenwervelschijf, ook een potentiële pijngenerator is bij patiënten met lumbale aandoeningen. Drie verschillende mechanismen voor fascia-gemedieerde lage rugpijn sensaties kunnen worden onderscheiden: (1) micro-injuries die nociceptieve zenuwuiteinden in het LF irriteren kunnen direct rugpijn veroorzaken; (2) weefsel herstructurering, bijvoorbeeld na micro-injuries, immobiliteit, of chronische overbelasting, kan proprioceptieve signalering compromitteren, wat op zichzelf de pijndrempel kan verlagen door middel van een activiteitsafhankelijke sensitisatie van breed dynamisch bereik neuronen ; en, tenslotte, (3) nociceptieve input van andere weefsels geïnnerveerd door hetzelfde spinale segment zou een verhoogde gevoeligheid in het LF kunnen uitlokken. Naast deze theorieën zijn verschillende combinaties van drie processen mogelijk (figuren 1 en 2).

Figuur 2

In een derde scenario voor fascia-gegenereerde lage rugpijn (3) irritatie van andere weefsels-zoals spiervezels, facetgewrichtskapsels, spinale zenuwwortels, of de annulus fibrosus van de tussenwervelschijven – zou een verhoogde gevoeligheid kunnen uitlokken in de LF die door hetzelfde segment van het ruggenmerg worden geïnnerveerd. De verhoogde gevoeligheid van fasciale zenuwuiteinden zou dan leiden tot nociceptieve signalering, zelfs in reactie op zachte stimulatie. Een combinatie met de in figuur 1 beschreven pathways is ook mogelijk. Figuur gedeeltelijk gebaseerd op Langevin & Sherman .

De huidige review richtte zich op de rol van de lumbale fascia bij idiopathische lage rugpijn. Hoewel een overvloed aan studies een significante rol van de LF in deze grote subgroep van patiënten suggereert, blijft de relevantie in specifieke aandoeningen controversieel. Kuslich et al. gebruikten progressieve lokale anesthesie en stimuleerden mechanisch elke opeenvolgende weefsellaag tijdens discuschirurgie bij lage rugpijn patiënten. Terwijl mechanische stimulatie van de samengedrukte zenuwwortel sterke uitstralende rugpijnsymptomen induceerde, gaf dezelfde stimulatie op de achterste laag van het LF geen vergelijkbare respons bij de meerderheid van de patiënten: lokale pijn zonder uitstralingen trad op bij slechts 32 van de 193 patiënten. Anderzijds is aangetoond dat een uitgezakt LF (uitstulpingen in het parasagittale vlak geïdentificeerd met magnetische resonantie beeldvorming) gecorreleerd is met aangrenzende lumbale segmentziekte . Het is echter onduidelijk of deze observatie predisponeert voor de pathologie of vice versa.

Hoe dan ook, de vraag hoe vaak één van de voornoemde, fascie-gerelateerde etiologieën zich manifesteert bij idiopathische lage rugpijn patiënten vormt een belangrijke en uitdagende achtergrond voor toekomstig onderzoek. De opheldering van deze vraag belooft waardevolle bijdragen te leveren voor de behandeling en preventie van lage rugpijn. Toekomstig onderzoek zou histologisch onderzoek kunnen omvatten (zie voorbeeld in figuur 3, uit ons laboratorium), alsmede hoge-resolutie echografie en MRI-onderzoek van het LF bij rugpijnpatiënten.

Figuur 3

Voorbeeld van een histologische doorsnede genomen van de achterste laag van het LF op het niveau van L2. Pijlen geven vezels aan die alfa-gladde spieractine bevatten, een immunohistochemische marker voor myofibroblasten, die in rood gekleurd is. De kernen zijn donkerblauw gekleurd. Hoewel niets bekend is over de aanwezigheid van lage rugpijn bij deze donor, is de hoge dichtheid van myofibroblasten in dit weefsel opmerkelijk en doet het denken aan vergelijkbare histologische coupes bij fasciale pathologieën zoals Frozen Shoulder (Bunker et al. 1995). Een hoge dichtheid van deze contractiele cellen wordt gewoonlijk alleen gezien in fibrotische pathologieën en/of in weefselcondities met een verhoogde schadeherstelactiviteit. Lengte van het beeld 225 pm.

Conflicts of Interest

De auteurs verklaren dat er geen belangenconflicten met betrekking tot de publicatie van dit document.

Acknowledgments

De auteurs dankbaar erkennen de behulpzame begeleiding en ondersteuning bij de aanvang van dit document door Thomas W. Findley, Frieder Krause, Heike Jaeger, en Freddy Sichting. Robert Schleip wordt ondersteund door de European Rolfing Association. Samen met Werner Klingler wordt hij ook ondersteund door de Verein zur Förderung der Faszienforschung e.V.