In condizioni normali è estremamente raro che, in assenza di una stimolazione adeguata, neuroni primari afferenti riescano a raggiungere un potenziale soglia e generare così una scarica eccitatoria. In caso di lesione nervosa, è stato dimostrato esserci un notevole incremento nell’attività di scarica spontanea nei neuroni afferenti correlati al sito della lesione [Wall e Gutnick, 1974]; tale attività spontanea è stata denominata attività ectopica. Un’investigazione microneurografica effettuata in un paziente con dolore da arto fantasma ha permesso di esaminare il sito di origine delle scariche ectopiche e di dimostrare che, mentre la scarica ed il dolore evocati dalla lieve stimolazione del sito della lesione hanno un’origine locale, le scariche ed il dolore spontaneo non la possiedono [Nordin et al., 1984].
46 E’ stato verificato che un piccolo numero di fibre A (10%) mostra oscillazioni sotto soglia del potenziale di membrana sia in assenza di stimolazioni (quiescenza), che sotto condizioni di depolarizzazione [Liu et al., 1999] e che tale attività incrementa del 23% dopo nove giorni dalla legatura serrata di alcuni nervi spinali (tight Ligation of Spinal Nerves – SNL) (Fig. 18).
Figura 18 – Schema illustrante la modalità con la quale viene effettuata la legatura dei nervi
spinali (SNL – Spinal Nerve Ligation).
Un simile incremento nelle oscillazioni di membrana sia di fibre A che di fibre C è stato in seguito notato anche da altri ricercatori [Amir et al., 1999]. Questo aumentato comportamento oscillatorio potrebbe portare ad un incremento di scariche ectopiche e a partire dal momento in cui le oscillazioni raggiungono più frequentemente il potenziale soglia si attuerebbe una “cross-eccitazione” di altri neuroni che ne amplificherebbe l’effetto. Un tale tipo di cross-eccitazione, cioè mediata chimicamente, è stata osservata anche all’interno dei DRG [Amir et al., 1996]. In condizioni normali questa cross-eccitazione sarebbe insufficiente a generare potenziali d’azione ma, come precedentemente detto, le modificazioni del potenziale di membrana potrebbero rendere possibile l’evocazione di scariche ectopiche . E’ importante notare che non c’è incremento nel livello di cross-eccitazione all’interno dei DRG in risposta a lesione nervosa ma semplicemente dell’eccitabilità dei neuroni stessi [Liu et al., 2000]. Un recente studio ha messo in evidenza eventi di cross-eccitazione tra fibre A e fibre C [Amir
47 e Devor, 2000]. Queste osservazioni suggeriscono che gli input di afferenze primarie possano svolgere un ruolo importante nel dolore neuropatico e nei comportamenti ad esso associati come iperalgesia ed allodinia. Diversi studi confermano tale ipotesi: somministrando sistemicamente AM1241, un agonista selettivo dei recettori cannabinoidi CB2, si ha reversione dei segni di iperalgesia termica e meccanica seguenti una SNL [Ibrahim et al., 2003]. Poiché i CB2 non sono espressi nel SNC, gli effetti sono probabilmente dovuti ad un meccanismo periferico. E’ adesso riconosciuto che due popolazioni di fibre afferenti sviluppano attività ectopica in seguito a lesione nervosa: i neuroni sensoriali del nervo danneggiato e quelli facenti parte di nervi non lesionati ma che irradiano l’area lesa [Gold, 2000]. Il fatto che fibre di nervi lesionati e non, giochino un ruolo nell’insorgenza del dolore neuropatico, ha direzionato gli studi al fine di capire chi tra le due vi giochi un ruolo preminente.
In favore dell’ipotesi delle afferenze lese vi sono evidenze cliniche che suggeriscono come, in alcuni pazienti, il blocco esercitato da anestetici locali su nervi danneggiati elimini il dolore [Arner et al., 1990; Burchiel et al., 1993; Gracely et al., 1992; Koltzenburg et al., 1994]. Un supporto addizionale viene da esperimenti condotti su modelli di ratti in cui la neuropatia è stata indotta mediante legatura serrata dei nervi del V segmento lombare (L5 SNL); in tali animali la somministrazione di anestetici [Sukhotinsky et al., 2004], o tetradotossina (TTX) [Liu et al., 2000] iniettata nel ganglio L5 revertiva i comportamenti neuropatici. Sorprendentemente, alcuni autori riportano che la L5 SNL induce attività spontanea nelle fibre afferenti di tipo A, ma non in quelle C, come registrato nelle emergenze dorsali L5 [Bouncher et al., 2000; Liu et al., 2000]. Questi risultati fanno insorgere un dilemma poiché si pensava che l’attività spontanea delle fibre C fosse necessaria per indurre la sensitizzazione centrale che contribuisce all’iperalgesia [Ji e Woolf, 2001]. Una possibile spiegazione è che l’attività spontanea delle fibre A possa iniziare la sensitizzazione centrale dopo lesione nervosa, ammesso che le afferenze mostrino un cambiamento fenotipico. Si potrebbe avere per esempio un’espressione “de novo” di neuropeptidi normalmente espressi solo da
48 afferenze nocicettive, giustificando così l’aumentata immunoreattività alla SP in neuroni dei DRG di grande e media dimensione dopo assotomia [Noguchi et al., 1994]. Al contrario, studi che hanno investigato sul rilascio di SP da afferenze mielinizzate in seguito a lesione nervosa si sono rivelati inconclusivi [Allen et al., 1999; Malcangio et al., 2000]. Un’altra possibile spiegazione è che l’attività spontanea insorga in nocicettori “Aα”, l’esistenza dei quali è stata documentata in roditori e primati [Treede et al., 1998; Djouhri e Lawson, 2004].
Esistono molti studi che suggeriscono però che i segnali originanti da nervi danneggiati non siano essenziali per l’insorgenza dell’iperalgesia. Una rizotomia dorsale in L5 immediatamente prima o dopo una L5 SNL non previene né reverte comportamenti neuropatici [Eschenfelder et al., 2000; Li et al., 2000]. Decisamente rilevante è che comportamenti neuropatici sono stati osservati dopo una ganglionectomia in L5, dove le afferenze lesionate erano state rimosse completamente [Sheth et al., 2002]. Tutto ciò fa supporre che l’iperalgesia possa svilupparsi in assenza di attività neuronale del nervo lesionato e gioca in favore dell’ipotesi delle afferenze intatte. In seguito a lesione nervosa periferica, sia in primati che in roditori, è stata verificata l’insorgenza di spontanea attività in afferenze nocicettive intatte non mielinizzate che innervavano lo stesso territorio delle fibre tagliate [Ali et al., 1999; Djouhri et al., 2006; Wu et al., 2001] e, sebbene la frequenza di scarica di queste fibre fosse bassa (sette potenziali d’azione/5 minuti), l’incidenza di attività spontanea era alta (50%). Essendo coinvolto quindi un numero elevato di fibre nocicettive C che convergono i loro input nel SNC, il fenomeno assume una certa importanza. Lo sviluppo di attività spontanea è stato osservato anche in afferenze mielinizzate non lesionate monitorando le emergenze dorsali in L4 [Boucher et al., 2000] e, questa attività, si originava all’interno dei DRG. Su modelli di SNL in L5 sono stati molto studiati i neuroni dei DRG in L4 per verificarne eventuali cambiamenti fenotipici; da tali osservazioni è risultata un’incrementata espressione di recettori TRPV1, TRPA1 [Katsura et al., 2006] e di mRNA per il peptide correlato al gene della calcitonina (Calcitonin Gene-Related Peptide - CGRP) [Fukuoka et al., 1998]. Inoltre è stato
49 evidenziato un aumento del numero di neuroni dei DRG che esprimevano BDNF [Fukuoka et al., 2001].
In ogni modo, sia che il dolore neuropatico origini da nervi lesionati o non, la sensitizzazione a stimoli esogeni e l’eventuale attività ectopica sono conseguenza di modificazioni morfo-funzionali a carico dei neuroni di fibre che irradiano l’area danneggiata.