Assessing the impact of a transdermal sinusoidal half-sine wave stimulation protocol on the pain sensitive C fiber activation

Abstract

Background

Small fiber neuropathy, a prevalent etiology of neuropathic pain, is characterized by axonal hyperexcitability and a large number of nociceptors. This study aims to evaluate the efficacy of a transcutaneous half-sinusoidal stimulation paradigm for the selective activation of mechano-sensitive C fibers in healthy human volunteers.

Methods

Thirty healthy volunteers, aged 20–30 years, and older patients with neuropathy mean age 52 years were recruited between November 2019 and March 2020 at the Laboratory of Fine Fibers, Aeginition Hospital, Athens, Greece. Skin biopsies were taken from the midpoint of the forearm and 10 cm above the lateral malleolus, and intra-epidermal nerve fiber density (IENFD) and bifurcation of nerve fibers (BIF) were measured.

Results

Patients exhibited a heightened overall pain response compared to healthy participants for both sine wave stimuli (P < 0.05) with patients demonstrating significantly higher pain scores than healthy controls. Multivariate regression analysis demonstrated that IENFD and disease status were independent predictors of pain intensity, controlling for potential confounding variables such as stimulus intensity, gender, anatomical site, and age. Subsequently, significant correlations were identified between BIF and pain perception, irrespective of gender.

Conclusions

Skin biopsy and transdermal electrical stimulation are very promising available tools of diagnosing C fiber neuropathies and assessing neuropathic pain.

Contexte

La neuropathie des petites fibres, une étiologie répandue de la douleur neuropathique, est caractérisée par une hyperexcitabilité axonale et un grand nombre de nocicepteurs. Cette étude vise à évaluer l’efficacité d’un paradigme de stimulation semi-sinusoïdale transcutanée pour l’activation sélective des fibres C mécanosensibles chez des volontaires humains sains.

Méthodes

Trente volontaires sains, âgés de 20 à 30 ans, et des patients plus âgés atteints de neuropathie et dont l’âge moyen est de 52 ans, ont été recrutés entre novembre 2019 et mars 2020 au laboratoire des fibres fines, à l’hôpital Aeginition d’Athènes (Grèce). Des biopsies cutanées ont été prélevées au milieu de l’avant-bras et 10 cm au-dessus de la malléole latérale, et la densité des fibres nerveuses intraépidermiques (IENFD) ainsi que la bifurcation des fibres nerveuses (BIF) ont été mesurées.

Résultats

Les patients ont présenté une réponse globale à la douleur accrue par rapport aux participants sains pour les deux stimuli sinusoïdaux (p < 0,05), les patients présentant des scores de douleur significativement plus élevés que les témoins sains. L’analyse de régression multivariée a démontré que l’IENFD et le statut de la maladie étaient des prédicteurs indépendants de l’intensité de la douleur, en contrôlant les variables de confusion potentielles telles que l’intensité du stimulus, le sexe, le site anatomique et l’âge. Par la suite, des corrélations significatives ont été identifiées entre le BIF et la perception de la douleur, indépendamment du sexe.

Conclusions

La biopsie cutanée et la stimulation électrique transdermique sont des outils disponibles très prometteurs pour diagnostiquer les neuropathies des fibres C et évaluer la douleur neuropathique.