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Titel:Der Einfluss von Calcium auf die corticale Exzitabilität - Eine explorative TMS Studie
Autor:Eienbröker, Almuth geb. Schneider
Weitere Beteiligte: Rosenow, Felix (Prof. Dr.)
Veröffentlicht:2013
URI:https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2013/0171
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2013-01710
DOI: https://doi.org/10.17192/z2013.0171
DDC:610 Medizin, Gesundheit
Titel(trans.):The influence of calcium on the cortical excitability - an explorative TMS study
Publikationsdatum:2013-04-16
Lizenz:https://rightsstatements.org/vocab/InC-NC/1.0/

Dokument

Schlagwörter:
transcranial magnetic stimulation, explorative study, explorative Studie, transkranielle Magnetstimulation, Transkranielle magnetische Stimulation

Zusammenfassung:
Eine seltene Komplikation von Hypo- sowie auch von Hypercalcämie sind epileptische Anfälle. Der zugrundeliegende Pathomechanismus ist bisher noch nicht endgültig geklärt. Daher untersuchten wir zur Erforschung des Einflusses des Calciumserumspiegels auf die corticale Exzitabilität 15 Patienten (8w, 7m; 54,2+14,8 Jahre) mit primärem Hyperparathyreoidismus (pHPT) vor und nach Parathyreoidektomie. Zur Charakterisierung der kortikalen Exzitabilität wurden die Einzel- und Doppelimpulsparadigmen der transkraniellen Magnetstimulation – motorische Ruheschwelle (RMT), corticale Silent Period (CSP), intracorticale Inhibition (ICI), intracorticale Fazilitation (ICF) und late intracorticale Inhibition (LICI) – vor und nach Parathyreoidektomie bestimmt. Prä- und postoperativ wurden ebenfalls der Calcium- und der Parathormonserumspiegel bestimmt. Bei 10 Patienten wurden die TMS-Messungen innerhalb von 4 Tagen postoperativ und bei 5 Patienten mit mindestens 30 Tagen Abstand zur Operation durchgeführt. Zeitgleich mit den TMS-Messungen wurden die Nervenleitgeschwindigkeit (NLG), die F-Wellen Latenz und die Grip Force bestimmt. Um die klinischen Symptome bei pHPT zu erfassen, setzten wir die Fragebögen BDI II, SF-36 und den PAS-Score ein. In dieser Studie wird erstmalig der PAS-Score auf Deutsch eingesetzt. Der PAS-Score hat sich in Studien im englischsprachigen Raum als bestes Werkzeug zur Erfassung der unspezifischen Symptome bei pHPT erwiesen. Wir konnten in der früh postoperativ gemessenen Gruppe eine Abnahme der corticalen Exzitabilität durch eine im Trend signifikante Zunahme bzw. Verlängerung der RMT und der CSP im Vergleich zu den präoperativen Messungen nachweisen. In der spät postoperativ gemessenen Gruppe war die RMT dagegen im Vergleich zu der präoperativen Messung im Trend signifikant erniedrigt, im Sinne einer erhöhten corticalen Exzitabilität. Alle anderen TMS-Parameter wiesen keine signifikanten Veränderungen auf. Die NLG, F-Wellen Latenz und die Grip Force blieben zwischen der prä- und der postoperativen Messung unverändert. Daher ist davon auszugehen, dass die gemessenen TMS-Ergebnisse aufgrund von kortikalen und nicht peripheren Veränderungen zustande kamen. Aufgrund der gegensätzlichen Ergebnisse in der früh und der spät postoperativ gemessenen Gruppe hypothetisieren wir, dass sie durch zwei unterschiedliche Mechanismen bedingt sind. Der Abfall der kortikalen Exzitabilität direkt postoperativ könnte durch eine Zunahme der serotonergen und dopaminergen Inhibition ausgelöst worden sein. Die Zunahme der serotonergen und dopaminergen Inhibition könnte durch den Abfall des Calciumserumspiegels verursacht worden sein, da Hypercalcämie mit einem corticalen Serotonin- und Dopaminmangel in Verbindung gebracht wird. In der spät postoperativ gemessenen Gruppe könnte dagegen der Calciumabfall nach Parathyreoidektomie direkt destabilisierend auf die neuronalen Membranen gewirkt haben und so zu einer Zunahme der corticalen Erregbarkeit geführt haben. Um die aus dieser explorativen Studie entwickelten Hypothesen weiter zu prüfen, sollten sowohl in vivo als auch in vitro Folgestudien durchgeführt werden, um den Einfluss der Monoamine Serotonin und Dopamin auf die kortikale Exzitabilität weiter zu erforschen. Alle eingesetzten Fragebögen wiesen eine Verbesserung der Gesundheit postoperativ nach. Diese Ergebnisse sind im Einklang mit der bisher publizierten Literatur zu Untersuchungen von Patienten mit pHPT mit Hilfe des SF-36, dem BDI und dem PAS-Score. Insbesondere für den PAS-Score ist dies relevant, da es dafür spricht, dass es durch unsere Übersetzung des englischsprachigen Originalfragebogens zu keiner Veränderung der Aussagekraft des Fragebogens kam. In einer Folgestudie sollte der deutschsprachige PAS-Score nun weiter validiert werden. Wir konnten keine Korrelation der TMS-Parameter mit den eingesetzten Fragebögen nachweisen. Es muss offen bleiben, ob wir aufgrund einer zu kleinen Stichprobe keinen Effekt detektieren konnten, oder ob es tatsächlich keinen Zusammenhang gibt. Auch hierzu wäre eine Folgestudie interessant.

Summary:
A very rare complication of hypo- and hypercalcaemia are seizures. The pathomechanism behind these seizures is still not fully understood. Therefore we studied the influence of the calcium blood level on the cortical excitability in 15 Patients (8w, 7m, 54, 2+14, 8 years) with primary hyperparathyroidism before and after parathyroidectomy. To measure the cortical excitability we used single and paired-pulse transcranial magnetic stimulation (TMS). We assessed the resting motor threshold (RMT, the cortical silent period (CSP), the intracortical inhibition (ICI), the intracortical facilitation (ICF) and the late intracortical inhibition (LICI) before and after parathyroidectomy. The calcium and parathormone blood levels were also measured before and after the operation. In 10 patients we performed the TMS within 4 days postoperative and in 5 patients with at least 30 days distance to the operation. To be able to differentiate between central and peripheral effects of the calcium blood level we also checked the nerve conduction velocity (NCV), the f-waves and the grip force. To evaluate the symptoms of pHPT we used the questionnaires BDI II, SF-36 and the PAS score. To our knowledge this is the first study using a German version of the PAS score. Following studies performed in the English speaking world (Great Britain, Canada and Australia) the PAS score is considered to be the best tool to determine the unspecific symptoms of pHPT. We found a non-significant reduction of the cortical excitability in the group measured early after the operation. There was a rise of the RMT and a prolongation of the CSP in comparison to the preoperative measurement. The opposite effect was seen in the group examined > 30 days after the operation. The RMT was higher post- than preoperative. Therefore the cortical excitability rose postoperatively. All the other TMS parameters remained unchanged. We also couldn’t detect a difference between the pre- and postoperative nerve conduction velocity, the f-waves and the grip force. Therefore, it seems unlikely that changes in the peripheral nervous system are responsible for the changes we detected in the TMS parameters as compared to postoperatively. As we observed opposite effects in the groups measured early vs. late postoperatively we hypothesize that different mechanism underlie the detected changes. The reduction of the cortical excitability directly postoperatively could be due to an augmentation of the cortical inhibition through serotonin and dopamine. The intensification of the inhibition could be a consequence of the decrease of the calcium blood level. This seems possible because hypercalcaemia is thought to cause a deficiency of serotonin and dopamine. The augmentation of the cortical excitability in the group measured > 30 days postoperatively is likely to be caused directly through the decline of the calcium blood level postoperatively. It is known that calcium stabilizes excitable membranes. Therefore the question comes up, whether a reduction of calcium lessening the stabilization of excitable membranes would correspondingly raise the cortical excitability? To further investigate the hypotheses we developed from this explorative study it seems necessary to study the effect of dopamine and serotonin on the cortical excitability in vitro and in vivo. Another field that needs additional examination is the connection between calcium and the monoamines dopamine and serotonin. All used questionnaires found an improvement of health in the participants. Moreover the results are in accordance to previously published studies on patients with pHPT and these questionnaires. This is especially of interest for the PAS-Score, because it shows that our translation did not negatively affect the usefulness of the PAS-Score in detecting changes in health and wellbeing in this population. To further validate the German version of the PAS score it is necessary to perform a follow-up study with a larger study size. We couldn’t find a correlation between the used questionnaires and the TMS parameters. It remains unknown if we simply couldn’t detect a relationship because of our small study size or if there really is no correlation. This also needs further investigation.


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