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Differential Neuroplastic Changes in Fibromyalgia and Depression Indexed by Up-Regulation of Motor Cortex Inhibition and Disinhibition of the Descending Pain System: An Exploratory Study

TM, Cardinal; L, Conceição Antunes; AP, Brietzke; CS, Parizotti; F, Carvalho; A, De Souza; da Silva Torres I, Lucena; F, Fregni; W, Caumo

Abstract:

Background: Major depressive disorder (MDD) and fibromyalgia (FM) present overlapped symptoms. Although the connection between these two disorders has not been elucidated yet, the disruption of neuroplastic processes that mediate the equilibrium in the inhibitory systems stands out as a possible mechanism. Thus, the purpose of this cross-sectional exploratory study was: (i) to compare the motor cortex inhibition indexed by transcranial magnetic stimulation (TMS) measures [short intracortical inhibition (SICI) and intracortical facilitation (ICF)], as well as the function of descending pain modulatory systems (DPMS) among FM, MDD, and healthy subjects (HS); (ii) to compare SICI, ICF, and the role of DPMS evaluated by the change on Numerical Pain Scale (NPS) during the conditioned pain modulation test (CPM-test) between FM and MDD considering the BDNF-adjusted index; (iii) to assess the relationship between the role of DPMS and the BDNF-adjusted index, despite clinical diagnosis. Patients and Methods: A cohort of 63 women, aged 18 to 75 years [FM (n = 18), MDD (n = 19), and HC (n = 29)]. Results: The MANCOVA analysis revealed that the mean of SICI was 53.40% larger in FM compared to MDD [1.03 (0.50) vs. 0.55 (0.43)] and 66.99% larger compared to HC [1.03 (0.50) vs. 0.34 (0.19)], respectively. The inhibitory potency of the DPMS assessed by the change on the NPS during CPM-test was 112.29 % lower in the FM compared to MDD [0.22 (1.37) vs. −0.87 (1.49)]. The mean of BDNF from FM compared to MDD was 35.70% higher [49.82 (16.31) vs. 14.12 (8.86)]. In FM, the Spearman’s coefficient between the change in the NPS during CPM-test with the SICI was Rho = −0.49, [confidence interval (CI) 95%; −0.78 to −0.03]. The BDNF-adjusted index was positively correlated with the disinhibition of the DPMS. Conclusion: These findings support the hypothesis that in FM a deteriorated function of cortical inhibition, indexed by a higher SICI parameter, a lower function of the DPMS, together with a higher level of BDNF indicate that FM has different pathological substrates from depression. They suggest that an up-regulation phenomenon of intracortical inhibitory networks associated with a disruption of the DPMS function occurs in FM.

Patologie/Applicazioni:

• Depressione
• Terapia del dolore
• Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS)

Anno:

2019

Tipo di pubblicazione:

Articolo

Parola chiave:

stimolazione magnetica transcranica; fibromialgia; depressione; corteccia motoria primaria; dolore

Testata scientifica:

Frontiers in Human Neuroscience

Nota:

Studio condotto su un campione di donne affette da fibromialgia e MDD (disturbo depressivo maggiore) di età compresa tra 18 e 75 anni. L'outcome primario è la funzione inibitoria della corteccia motoria, un risultato secondario è legato alla soglia del dolore termico. Le misure della corteccia motoria primaria sinistra (M1) sono state valutate tramite lo stimolatore TMS MagProX100 (MagVenture) con la bobina a farfalla. Gli elettrodi Ag-AgCl sono stati posizionati sul primo muscolo addominale dorsale interosseo (FDI) e nel corrispondente tendine sulla falange distale dell'indice. Quindi, registrato le risposte agli stimoli dal muscolo FDI della mano destra mediante elettromiografia di superficie (EMG). Successivamente, è stato applicato un protocollo TMS a impulso singolo con un'intensità del 130% della soglia motoria per registrare dieci potenziali motori evocati (MEP). Per il test di modulazione del dolore condizionato (test CPM) per valutare il DPMS è stato usato uno stimolo tonico nocicettivo, come l'immersione della mano non dominante in acqua a una temperatura di zero fino a 1 ° C per 1 min. La soglia del dolore termico è stata valutata mediante test sensoriali quantitativi. La temperatura di base è stata impostata a 32 ° C e aumentata ad una velocità di 1 ° C / sa un massimo di 52 ° C. Ad ogni partecipante è stato suggerito di premere immediatamente il pulsante nel momento in cui la stimolazione diventava dolorosa. Si evidenzia una differenza nel SICI (inibizione intracorticale breve) tra FM (Fibromialgia) e la depressione. Ciò suggerisce che questi due disturbi possono avere considerevoli sovrapposizioni nei processi di neuroplasticità, ma i pattern TMS insieme allo standard di disfunzione nel DPMS (diminuzione delle funzioni dei sistemi di modulazione del dolore) e nel siero BDNF indicano che questi due disturbi hanno sostanziali differenze nei loro meccanismi patofisiologici. Nonostante l'assenza di un protocollo di neuromodulazione approvato dalla FDA destinato a pazienti con comorbilità di MDD e FM, l'efficacia delle tecniche neuromodulatorie (cioè tDCS e TMS) è stata supportata da prove coerenti per trattare entrambi i disturbi. Considerando che questi due disturbi sono spesso sovrapposti ciò rappresenta una sfida considerevole per decidere se sarebbe meglio stimolare la corteccia prefrontale laterale M1 o dorsale per il trattamento del dolore accompagnato da depressione.

DOI:

10.3389/fnhum.2019.00138