Leczenie prądem

Mimo że historia wykorzystania elektrostymulacji w medycynie liczy sobie już prawie 2000 lat, to technika ta nadal budzi spore kontrowersje. Wielu osobom na samą myśl o wykorzystaniu prądu w leczeniu schorzeń mózgu przed oczyma stają dantejskie sceny rodem z filmu „Lot nad kukułczym gniazdem”. Na szczęście to tylko fikcja. Metody te są znacznie bardziej humanitarne, a co najważniejsze - skuteczne. Co więcej wygląda na to, że idzie nowe. Wiele nadziei wiąże się bowiem z możliwością powszechnego wykorzystania w medycynie elektrycznej stymulacji nerwu błędnego i to w sposób nie naruszający jego struktury, czyli przezskórny.

Krótka historia leczenia prądem

Wykorzystywanie elektryczności w medycynie ma swoje początki już w starożytności. Jako pierwszy prąd w celach terapeutycznych wykorzystał lekarz samego cesarza rzymskiego Klaudiusza – Scribonius Largus. Chociaż dzisiaj może wydawać się to nieco ekscentrycznym pomysłem, Largus wykorzystywał ryby z gatunku torpedo do leczenia bólów migrenowych. Żywe zwierzęta przykładał do czoła osoby cierpiącej, a ta po paru chwilach odczuwała znaczną ulgę. Działo się to ok. 46 roku n.e. Na kolejny przełom w tej dziedzinie ludzkość musiała poczekać aż do XVIII wieku i odkrycia butelki lejdejskiej, czyli pierwszego kondensatora. W 1777 roku włoski naukowiec Tiberius Cavallo, bazując na wcześniejszych badaniach w dziedzinie fizyki, opublikował „Traktat o elektryczności”. Twierdził on, że elektryczność można stosować w leczeniu padaczki, ślepoty, głuchoty, paraliżu, a nawet reumatyzmu. Dziś już wiemy, że wcale nie pomylił się w swoich wnioskach. W XIX wieku świat nauki obiegły wyniki eksperymentu Andrew Ure’a, który wykorzystał zwłoki powieszonego przestępcy do elektrycznego pobudzenia nerwów przepony, co spowodowało jej skurcz. Takie przykłady można mnożyć w nieskończoność, a kolejne pomysły uczonych były ograniczone jedynie etyką i… wyobraźnią.

Kiedy po raz pierwszy przyłożono prąd do mózgu żywej istoty? W 1870 roku Eduard Hitzig i Gustav Fritsch stymulowali korę motoryczną psa w celu obserwacji ruchów jego kończyn. Wyniki były na tyle obiecujące, że w kolejnych latach następni śmiałkowie przykładali elektrody do różnych struktur ośrodkowego układu nerwowego i bacznie przyglądali się temu, co nastąpi. Początkowo badania przeprowadzano na modelach zwierzęcych, a pierwsza udokumentowana relacja z elektrycznej stymulacji ludzkiego mózgu pochodzi z 1874 roku. Odpowiedzialny był za nią amerykański neurolog Robert Bartholow. Pacjentką była 30-letnia kobieta cierpiąca na łagodny nowotwór mózgu – oponiak. Lekarz, drażniąc struktury jej płata ciemieniowego, wywołał nie tylko skurcze mięśni, ale i napad padaczkowy. Kolejne doniesienia o użyciu prądu na ludzkiej tkance mózgowej posypały się w prasie medycznej w sposób lawinowy. Na początku XX wieku skonstruowano pierwszy sprzęt stereotaktyczny służący do precyzyjnej implantacji elektrod w mózgu. Dzięki temu naukowcy mieli dostęp do szczegółowo sporządzonych atlasów stereotaktycznych. Tym samym oficjalnie rozpoczęła się wielka era badań nad zastosowaniem elektrostymulacji w praktyce klinicznej, której owoce można obserwować aż po dziś dzień.

Rozwój technik elektrostymulacji

Elektrowstrząsy stosowane są na szeroką skalę już od lat 50. ubiegłego wieku. Właściwie od początku wzbudzały kontrowersje związane z niewiedzą i fałszywym obrazem tego zabiegu serwowanym przez pop-kulturę (vide. wspomniany we wstępie film). A jest to zabieg, który czasami wręcz ratuje życie! Choć do momentu, gdy zaczęto wykonywać go w znieczuleniu ogólnym widok był faktycznie szokujący – drgawki, sztywność, charczący oddech, to dla pacjenta procedura nie stanowi najmniejszej traumy. Co ciekawe, trzeba było go post factum poinformować, że był poddany zabiegowi, ponieważ nie pamięta nawet tego jak wchodził do gabinetu. Nie oznacza to bynajmniej tego, że zabieg jest jednak bolesny, ale pacjent tego nie pamięta, ponieważ w momencie przyłożenia napięcia następuje natychmiastowa utrata przytomności.

Faktem jest jednak skuteczność tej metody, a wykorzystanie jej nie byłyby możliwe, gdyby nie śmiałe eksperymenty jej pionierów. Dość rzadko wspomina się dziś sylwetkę pierwszego z nich, Klemensa Maleszewskiego, który w 1861 roku zastosował prąd otrzymany z ogniwa galwanicznego w leczeniu pacjenta z katatonią. Lekarzowi udało się znieść objawy „obłąkania” – bowiem w ten sposób określano wówczas tego typu schorzenia. Dlaczego mało kto o tym wie? Sprawa jest dość enigmatyczna, ponieważ wyniki badań ujrzały światło dziennie dopiero w 1998 roku, a zatem ponad 130 lat po fakcie. Znacznie częściej wprowadzenie elektrowstrząsów do sal zabiegowych przypisuje się włoskim lekarzom – Ugo Cerlettiemu i Lucio Biniemu – pod koniec lat 40. XX wieku.

Co można leczyć za pomocą prądu?

Dzięki nowoczesnej medycynie modulowanie mechanizmów ośrodkowego układu nerwowego za pomocą prądu przeżywa swój renesans. Obecnie elektrostymulacja może obejmować zarówno wszczepianie elektrod do wybranych struktur mózgu, jak i stosowanie technik drażnienia przezskórnego. W ten sposób leczy się kilkadziesiąt neurologicznych stanów chorobowych, a lista ta stale się wydłuża.

Metody inwazyjne

Dobrym przykładem może głęboka stymulacja mózgu (ang. Deep brain stimulation – DBS), którą Amerykańska Agencja ds. Żywienia i Leków (ang. Food and Drug Administration, FDA) zatwierdziła do wykorzystania w terapii objawów choroby Parkinsona. Polega ona na precyzyjnym umieszczeniu w mózgu chorego cienkich elektrod. W zależności od obrazu klinicznego choroby stymulowane elektrycznie są różne głębokie, bardzo dokładnie określone struktury centralnego układu nerwowego.

Metoda ta skutecznie znosi drżenie mięśniowe, które jest charakterystycznym symptomem choroby Parkinsona oraz niektórych innych chorób neurodegeneracyjnych. Dodatkowo niweluje spowolnienie ruchowe, sztywność, zaburzenia chodu i dyskinezę. Jej sukces terapeutyczny odnotowano również w schorzeniach takich jak np. klasterowy ból głowy, padaczka, zaburzenia obsesyjno-kompulsyjne, zespół Tourette’a, choroba Alzheimera, depresja, śpiączka, porażenie mózgowe, paraliż układu oddechowego, ślepota, a nawet w przywracaniu sprawności ruchowej kończyn i czynności pęcherza moczowego. Dlatego, choć pierwszy zabieg wszczepienia elektrod DBS w terapii choroby Parkinsona wykonano dopiero w 1993 roku, dziś na świecie około 130 tys. ludzi na co dzień żyje z elektrodami w mózgu i bateryjką pod obojczykiem.

Nadal nie do końca wiadomo, jaki jest dokładny mechanizm działania głębokiej elektrostymulacji mózgu, choć możliwości jest wiele. Prąd elektryczny może działać na mechanizm depolaryzacji. Może blokować lub aktywować kanały jonowe, pobudzać lub zapobiegać uwalnianiu neurotransmiterów w przestrzeniach synaptycznych, zwiększając bądź zmniejszając ich stężenie.

Trudno jest nie wspomnieć o skutkach ubocznych, które mogą towarzyszyć inwazyjnej stymulacji mózgu. Każda implantacja elektrod w żywą tkankę nerwową jest ryzykiem dla pacjenta. Potencjalne niebezpieczeństwa obejmują m.in.: migrację elektrod, awarię sprzętu, zwiększenie prawdopodobieństwa krwotoku, a także możliwość uszkodzenia okolicznych struktur mózgowych.

Metody nieinwazyjne

Postęp technologiczny umożliwił bezinwazyjne, a zatem mogące odbyć się bez skalpela, terapie z użyciem prądu elektrycznego. Najpopularniejsze obecnie techniki to drażnienie nerwu trójdzielnego i błędnego. Stosuje się je zarówno w leczeniu konwencjonalnym (np. padaczka, migrena), jak i w celach pozamedycznych – po to, by poprawić pamięć czy kreatywność. Niewielkich rozmiarów urządzenia do drażnienia nerwów obwodowych można na czas stymulacji przykładać do miejsca przebiegu danego nerwu lub nosić je w postaci opaski czy też słuchawek. Nie mniej znana jest terapia TENS (ang. transcutaneous electrical nerve stimulation), która wykorzystuje niewielkie elektrody wysyłające impulsy o niskiej amplitudzie do nerwów obwodowych. W ten niefarmakologiczny sposób można łagodzić bóle różnego pochodzenia, a także pobudzać pracę wybranych partii mięśniowych.

W ostatnich latach powstaje coraz więcej publikacji dotyczących przede wszystkim zastosowania metod stymulacji nerwu błędnego. Dzieje się tak dlatego, że spektrum możliwych wykorzystań tej metody jest ogromne! Wykorzystuje się ją w leczeniu padaczki, migreny, schizofrenii, depresji, szumów usznych, stanów zapalnych układu pokarmowego, reumatoidalnego zapalenia stawów, otyłości, ADHD, a także zaburzeń kognitywnych. Jakie sekrety skrywa ten nerw? Dlaczego daje aż tak dużo możliwości?

Nerw błędny – cel wielu nowoczesnych terapii

Aby zrozumieć fenomen nerwu błędnego, warto zacząć od poznania jego lokalizacji, rozmiarów i anatomii. Jest to dziesiąty nerw czaszkowy i bez wątpienia najdłuższy z nich, ponieważ ciągnie się od podstawy czaszki aż do trzewi, unerwiając po drodze część twarzy, przełyk, gardło, krtań, małżowiny uszne, tchawicę, oskrzela, opłucną, serce, osierdzie, żołądek, trzustkę, wątrobę, śledzionę, jelito cienkie i część grubego, a także nerki i nadnercza. Całkiem sporo tych narządów jak na jeden nerw! Nerw błędny jest częścią autonomicznego układu nerwowego i w 80% składa się z włókien czuciowych (aferentnych), które przekazują informacje z ciała do mózgu. Jest to struktura, której nie da się przypisać tylko jednej funkcji. Dowiedziono bowiem, że bierze udział w kontroli procesów odpornościowych organizmu, moduluje wydzielanie hormonów, wspiera mechanizmy trawienia, oddychania i prawidłowej pracy serca. Jądra, z których wychodzi impulsacja nerwu błędnego, wysyłają projekcje do wielu struktur mózgowych na wielu poziomach ośrodkowego układu nerwowego. W efekcie dochodzi do modulacji funkcji wzgórza, ciała migdałowatego, formacji hipokampa, przyśrodkowej przegrody oraz kory mózgowej. Posiadając już pełny obraz przebiegu tego nerwu, nie sposób dziwić się, dlaczego badacze zaczęli się nim intensywnie zajmować i zapragnęli poznać mechanizmy jego działania. A wszystko zapoczątkował przypadek, jak to często bywa z wielkimi odkryciami naukowymi.

Jak to się zaczęło?

Był rok 1880, kiedy amerykański neurolog James Leonard Corning zaczął swoje badania nad leczeniem napadów padaczkowych u epileptyków. Zauważył on, że w trakcie epizodu drgawkowego u pacjentów występuje zaczerwienienie twarzy i dynamiczne pulsowanie tętnicy szyjnej. Uznał więc, że warto zacisnąć metalową obrożę na szyi, aby powstrzymać pulsację. Niestety, po takim zabiegu chorzy zazwyczaj tracili przytomność. Wymusiło to na Corningu wprowadzenie pewnych modyfikacji. Opracował instrument przypominający kształtem widelec, który, po podłączeniu do źródła prądu, przykładał w miejsce pulsującej tętnicy szyjnej. W efekcie takiego zabiegu zaobserwowano zmniejszenie częstotliwości napadów padaczkowych. Dopiero z czasem okazało się, że badacz stymulował nerw błędny biegnący tuż obok tętnicy.

W następstwie odkryć Corninga zaczęto prowadzić badania naukowe nad skutecznością metody drażnienia nerwu błędnego (ang. vagus nerve stimulation – VNS), które w efekcie doprowadziły do oficjalnego zatwierdzenia tej metody. FDA dopuściło ją do stosowania w codziennej praktyce klinicznej w leczeniu padaczek odpornych na środki farmakologiczne. Operacja polega na wyizolowaniu nerwu błędnego z górnej części klatki piersiowej i nałożeniu na niego specjalnych elektrod mankietowych, które w pewien sposób otulają nerw. Źródło prądu podłączone do elektrody drażniącej również implantuje się w ciele człowieka. Mimo że technika ta przynosi obiecujące efekty, to wiąże się z występowaniem wielu skutków ubocznych, w tym m.in. z ryzykiem wystąpienia zakażenia pooperacyjnego.

W kolejnych latach VNS zostało dopuszczone również w terapii stanów depresyjnych, w których leczenie konwencjonalne się nie sprawdza. Skuteczność metody tłumaczy się tym, że aktywacja nerwu błędnego za pomocą prądu stymuluje miejsce sinawe, czyli strukturę mózgu będącą źródłem noradrenaliny, a także przyczynia się do uwalniania dużej ilości metabolitów dopaminy i serotoniny. Aktywność wszystkich tych neurotransmiterów ma ogromne znaczenie w obrazie klinicznym depresji.

Ostatnie odkrycia dają także nadzieję na włączenie VNS w praktykę leczenia choroby Alzheimera. W trakcie prowadzenia badań klinicznych nad skutecznością i bezpieczeństwem drażnienia nerwu błędnego w leczeniu padaczki, zupełnie przypadkowo odnotowano, że pacjenci zgłaszają poprawę pamięci i innych funkcji poznawczych. Aby sprawdzić, czy jest to przypadek czy szansa na kolejne odkrycie, Kevin B. Clark i jego współpracownicy przeprowadzili w latach 1995-1998 serię doświadczeń. Okazało się, że mieli niezłego nosa. Inwazyjna, elektryczna stymulacja nerwu błędnego pozytywnie wpływała na konsolidację pamięci i zwiększała zdolność do bardziej efektywnego uczenia się i zapamiętywania. Pierwsze badania kliniczne na pacjentach z chorobą Alzheimera przeprowadzono na początku XXI wieku. Seniorzy po serii stymulacji uzyskiwali lepsze wyniki w skalach Mini-Mental i ADAS-cog, powszechnie wykorzystywanych w ocenie demencji.

Nadal jednak trwają badania nad mechanizmem potencjalnego wpływu nerwu błędnego na pamięć. W zależności od teorii naukowcy wspominają o zaangażowaniu różnych układów neuroprzekaźników, w tym GABA, cholinergicznego, adrenergicznego, dopaminergicznego i serotoninergicznego. Jednakże można przypuszczać, że znaczenie mają one wszystkie a także ich wzajemne oddziaływania.

Słowo końcowe

Śledząc na bieżąco to, co dzieje się w dziedzinie elektrostymulacji, można odnieść wrażenie, że najlepsze dopiero przed nami. Wszystkie doniesienia wskazują bowiem na to, że przy wykorzystaniu prądu o niskim natężeniu można (nawet w sposób bezinwazyjny) łagodzić objawy wielu przewlekłych chorób. Na świecie trwają obecnie tysiące badań klinicznych, których celem jest wprowadzenie na rynek nowych form bezpiecznych i skutecznych terapii z wykorzystaniem energii elektrycznej. Największy potencjał wydają się mieć metody stymulacji nerwu błędnego, ale prąd elektryczny może kryć jeszcze wiele zastosowań.