Electrophysiological evaluation of the neuromuscular junction: a brief review / Avaliação eletrofisiológica da junção neuromuscular: breve revisão

Abstract The nerve terminal and muscle membrane compose the neuromuscular junction. After opening the voltage-gated calcium channels, action potentials from the motor axons provoke a cascade for the acetylcholine release from synaptic vesicles to the synaptic cleft, where it binds to its receptor at the muscle membrane for depolarization. Low amplitude compound muscle action potential typically presents in presynaptic disorders, increasing by more than 100% after a 10-second effort in the Lambert-Eaton myasthenic syndrome and less in botulism. Needle electromyography may show myopathic motor unit action potentials and morphological instability ("jiggle") due to impulse blocking. Low-frequency repetitive nerve stimulation (RNS) is helpful in postsynaptic disorders, such as myasthenia gravis and most congenital myasthenic syndromes, where the number of functioning acetylcholine receptors is reduced. Low-frequency RNS with a decrement >10% is abnormal when comparing the 4th to the first compound muscle action potential amplitude. High-frequency RNS is helpful in presynaptic disorders like Lambert-Eaton myasthenic syndrome, botulism, and some rare congenital myasthenic syndromes. The high-frequency RNS releases more calcium, increasing the acetylcholine with a compound muscle action potential increment. Concentric needle records apparent single-fiber action potentials (spikes). A voluntary activation measures the jitter between spikes from two endplates. An electrical activation measures the jitter of one spike (one endplate). The jitter is the most sensitive test for detecting a neuromuscular junction dysfunction. Most neuromuscular junction disorders are responsive to treatment.

Resumo O nervo terminal e a membrana muscular compõem a junção neuromuscular. Após a abertura dos canais de cálcio dependentes de voltagem, os potenciais de ação do axônio motor provocam uma cascata de eventos que libera acetilcolina das vesículas para a fenda sináptica, ligando-se ao receptor na membrana muscular para despolarização. O potencial de ação muscular composto de baixa amplitude ocorre nas desordens pré-sinápticas, aumentando em mais de 100% após esforço de 10 segundos na síndrome miastênica de Lambert-Eaton e menos no botulismo. A eletromiografia pode mostrar potenciais de ação da unidade motora miopáticos e instabilidade morfológica ("jiggle") devido ao bloqueio do impulso. Estimulação nervosa repetitiva (ENR) de baixa frequência é útil nos distúrbios pós-sinápticos, como miastenia gravis e a maioria das síndromes miastênicas congênitas, quando há número reduzido de receptores de acetilcolina funcionantes. ENR de baixa frequência com decremento >10% é anormal comparando-se à amplitude do quarto com o primeiro potencial de ação muscular composto. ENR de alta frequência é útil nas doenças pré-sinápticas, como síndrome miastênica de Lambert-Eaton, botulismo e algumas síndromes miastênicas congênitas raras. ENR de alta frequência libera mais cálcio, aumenta acetilcolina, resultando em incremento do potencial de ação muscular composto. O eletrodo de agulha concêntrico registra potenciais de ação aparente de fibra única (PAAFU). Ativação voluntária mede jitter entre dois PAAFUs (duas junções neuromusculares). Ativação elétrica mede jitter de um PAAFU (uma junção neuromuscular). Jitter é o teste mais sensível para detectar disfunção de junção neuromuscular. A maioria dos distúrbios juncionais é responsiva ao tratamento.

Tourette's Syndrome cervical dystonia induced occipital neuralgia remedied by peripheral nerve stimulation: A case report / Síndrome de Tourette, distonia cervical induzida por neuralgia occipital remediada por estimulação nervosa periférica: relato de caso

BACKGROUND: Dystonia is uncommon in Tourette's syndrome, and occipital neuralgia secondary to Tourette's dystonia is more rare, affecting quality of life. Occipital peripheral nerve stimulation (PNS) is an excellent alternative by being adjustable and minimally invasive. Our case demonstrates occipital PNS as an effective option for refractory Tourette's dystonia. CASE PRESENTATION: A thirty-four-year-old male with poorly controlled Tourette's cervical dystonia presented with severe occipital neuralgia. Various medications were prescribed including propranolol and amitriptyline, and bilateral third-occipital nerve rhizotomies and occipital nerve blocks were trialed. Distal nerve blocks at the occipital protuberance were most effective. Therefore, an occipital PNS trial was done, and a PNS was implanted with no complications. Upon follow-up, the patient reported drastic pain reduction. CONCLUSION: Our case illustrates neuromodulation benefits for a rare presentation of refractory occipital neuralgia secondary to Tourette's-related dystonia. Occipital PNS should be considered for refractory cases because it is safe, easy to implant, and effective.

FUNDAMENTO: A distonia é incomum na síndrome de Tourette, e a neuralgia occipital secundária à distonia de Tourette é mais rara, afetando a qualidade de vida. A estimulação do nervo periférico occipital (SNP) é uma excelente alternativa por ser ajustável e minimamente invasiva. Nosso caso demonstra o SNP occipital como uma opção eficaz para a distonia de Tourette refratária. APRESENTAÇÃO DO CASO: Um homem de 34 anos com distonia cervical de Tourette mal controlada apresentou neuralgia occipital grave. Vários medicamentos foram prescritos, incluindo propranolol e amitriptilina, e foram testadas rizotomias bilaterais do nervo terceiro-occipital e bloqueios do nervo occipital. Os bloqueios dos nervos distais na protuberância occipital foram mais eficazes. Portanto, foi feito um ensaio de PNS occipital e um PNS foi implantado sem complicações. Após o acompanhamento, o paciente relatou redução drástica da dor. CONCLUSÃO: Nosso caso ilustra os benefícios da neuromodulação para uma apresentação rara de neuralgia occipital refratária secundária à distonia relacionada a Tourette. O PNS occipital deve ser considerado para casos refratários porque é seguro, fácil de implantar e eficaz.

Estimulação elétrica transcutânea para tratamento da dor após cirurgia cardíaca: uma revisão sistemática / Transcutaneous electrical nerve stimulation for pain treatment after cardiac surgery: a systematic review

A esternotomia na cirurgia cardíaca é marcada por dor pós-operatória. Os medicamentos analgésicos são amplamente utilizados para aliviar esse sintoma, no entanto, apresentam vários efeitos adversos que variam de acordo com a classe terapêutica do medicamento utilizado. Portanto, o uso da Estimulação Elétrica Nervosa Transcutânea (TENS) aparece como uma alternativa não invasiva e de fácil aplicação para reduzir o uso de drogas em pacientes submetidos à cirurgia cardíaca. OBJETIVOS: Revisar sistematicamente os efeitos da TENS no tratamento da dor em pacientes no pós-operatório de cirurgia cardíaca e sua repercussão nos parâmetros respiratórios. METODOLOGIA: Revisão sistemática utilizando a metodologia PICO e palavras-chave (TENS, dor, pacientes no pós-operatório, cirurgia cardíaca). Foram incluídos estudos publicados que abordaram os efeitos da TENS na dor de pacientes após cirurgia cardíaca e, como variável secundária, seu impacto nos parâmetros respiratórios, publicados em português ou inglês, nos anos de 2008 a 2019. Estudos não randomizados excluídos, relatos de casos , observações clínicas e revisões. Além disso, os operadores booleanos "and" e "or" foram utilizados. RESULTADOS: A busca resultou inicialmente em 265 artigos, dos quais 253 foram excluídos, restando 12 artigos. Ao final, foram incluídos 5 artigos. As amostras variaram de 20 a 120 participantes. Dos cinco estudos selecionados, quatro demonstraram redução no nível de dor após cirurgia cardíaca, variando sua aplicação do primeiro dia ao terceiro dia de pós-operatório. Essa redução da dor favoreceu uma diminuição no uso de drogas como a morfina. Além disso, com a redução da dor, houve uma melhora na força muscular ventilatória e nos volumes e capacidades pulmonares. CONCLUSÃO: Conclui-se que a TENS é uma opção não medicamentosa que pode ser utilizada como adjuvante na redução da dor e, consequentemente, na melhoria da força muscular respiratória, volume e capacidade pulmonar, entre outros parâmetros, em pacientes submetidos à cirurgia cardíaca.

Sternotomy in cardiac surgery is marked by postoperative pain. Analgesic drugs are widely used to relieve this symptom, however, with several adverse effects that vary according to the drug therapeutic class used. Therefore, the use of Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation (TENS) appears as a noninvasive and easily applicable alternative for reducing the use of drugs in patients undergoing cardiac surgery. OBJECTIVE: To systematically review the effects of TENS in the treatment of pain in patients in the postoperative cardiac surgery and its repercussion on respiratory parameters. METHODOLOGY: Systematic review using the PICO methodology and keywords (TENS, pain, patients in the postoperative,cardiac surgery). Published studies that addressed the effects of TENS on the pain of patients after cardiac surgery were included and, as a secondary variable, its impact on respiratory parameters, published in Portuguese or English, in the years 2008 to 2019. Excluded nonrandomized studies, case reports, clinical observations and reviews. In addition, the Boolean operators "and" and "or" were used. RESULTS: The search initially resulted in 265 articles, of which 253 were excluded, 12 articles remained. At the end, 5 articles were included. The search initially resulted in 2165 articles. Of these, 2160 were excluded, of which 5 were selected. The samples ranged from 20 to 120 participants. Of the five studies selected, four demonstrated a reduction in the level of pain after cardiac surgery, varying its application from the first day to the third postoperative day. This reduction in pain favored a decrease in the use of drugs such as morphine. In addition, with the reduction of pain, there was an improvement in ventilatory muscle strength and lung volumes and capacities. CONCLUSION: It is concluded that TENS is a non-drug option that can be used as an adjunct in pain reduction and, consequently , improving respiratory muscle strength, lung volume and capacity , among other parameters, in patients undergoing cardiac surgery.

Caracterização físico-química e atividade biológica de um cimento dentário à base de quitosana, nanohidroxiapatita, nanopartículas de óxido de zinco para estimulação de células nervosas de Schwann (HS-SCH-2) / Physical-chemical characterization and biological activity of a dental cement based on chitosan, nano-hydroxyapatite, and zinc oxide nanoparticles for Schwann nervous cell stimulation (hs-sch-2)

Os cimentos dentários e ortopédicos são utilizados amplamente em diversas aplicações clínicas. Novos cimentos vêm sendo propostos visando à preservação ou regeneração tecidual. Contudo, pouco se conhece sobre o papel desses biomateriais na regeneração nervosa. As células mais comumente envolvidas na regeneração nervosa são as células de Schwann (SCs) sendo sua principal função o suporte aos axônios através da liberação de fatores de crescimento e isolamento axonal através da formação da bainha de mielina. Como estratégia da presente pesquisa, foi estudado um cimento à base da quitosana com adição de substâncias que podem atuar sinergicamente na resposta celular nervosa, tais como, as nanopartículas (NPs) de hidroxiapatita e o óxido de zinco, visto que têm propriedades bioativas e biocondutoras, além de promoverem a condução de prolongamento axonal. A doxiciclina (Dox) foi acrescida como antimicrobiano, potente inibidora de metaloproteinases (MMPs) e estimuladora da diferenciação celular no processo de regeneração tecidual. Assim, as propriedades físico-químicas e biológicas do cimento de nano-hidroxiapatita, quitosana, óxido de zinco e doxiciclina foram avaliadas, bem como a capacidade de promover um ambiente favorável para as células nervosas periféricas. Os cimentos foram caracterizados físico-químicamente mediante a determinação do pH, tempo de presa e solubilidade, lixiviação de íons cálcio, liberação controlada de doxiciclina, difração de Raios X, Termogravimetria (TG), espectroscopia Raman, molhabibidade, e testes de atividade biológica, para assim também serem avaliados em contato com células nervosas de Schwann (HS-Sch-2). O cimento apresentou pH neutro (7,0), tempo de presa de 5,7 ± 0,22 minutos, solubilidade menor que 3%, lixiviação de cálcio de 8,14 ± 0,71 mg L-1 após 14 dias, estabilidade térmica e a análise espectroscópica ratificou a presença e diferenciação das estruturas químicas dos componentes do cimento coerentemente com as imagens das análises microscópicas. Além disso, o cimento se mostrou hidrofílico, teve efeito hemolítico baixo (17%), obteve alta citocompabilidade celular em fibroblastos ATCC 3T3 (72%) e ação antimicrobiana. O cimento aumentou significativamente o crescimento das células de Schwann, 48,6% a mais do que o grupo controle (p≤0.05), e maior capacidade metabólica na análise mitótica quando em contato com este material (33%). Pode-se concluir que o cimento proposto à base de quitosana contendo hidroxiapatita e óxido de zinco nanoparticulados com adição de doxiciclina obteve efeito bioativo em células de Schwann promovendo, assim, o crescimento e a atividade mitótica celular, sendo então um biomaterial promissor para estudos de remielinização de nervos periféricos e regeneração nervosa in vivo.

Dental and orthopedic cements are used widely in several clinical applications. New cements have been proposed aimed the tissue preservation or regeneration. Nevertheless, nerve regeneration is not well known. The cells most commonly used in nerve regeneration are Schwann cells (SCs) which represent glial cells in the peripheral nervous system, their main function being supporting axons by releasing growth factors and axonal isolation through the formation of the myelin sheath. As a strategy of this research, chitosan-based cement was studied with the addition of substances that can act synergistically in the nervous cell response, such as the hydroxyapatite and zinc oxide nanoparticles (NPs), since they have bioactive and bioconductive properties; in addition to furthermore, they promote the conduction of axonal prolongation. Doxycycline (Dox) was added as an antimicrobial, a potent inhibitor of MMPs, a stimulator of cell differentiation in the tissue regeneration process. Thus, the physical-chemical and biological properties of nanohydroxyapatite, chitosan, zinc oxide and doxycycline cements were evaluated, as well as the ability to promote a favorable environment for peripheral nerve cells. Blocks of cements were characterized physically and chemically by determining pH, setting time and solubility, calcium ions leaching, controlled release of doxycycline, X-ray diffraction, Thermogravimetry (TG), Raman spectroscopy, wetness, and biological activity tests, so they can also be evaluated in contact with Schwann nerve cells (HS-Sch-2). The cement showed neutral pH (7.0), setting time of 5.7 ± 0.22 minutes, solubility less than 3%, calcium leaching of 8.14 ± 0.71 mg L-1 after 14 days, stability thermal and spectroscopic analysis confirmed the presence and differentiation of the chemical structures of the cement components coherently with the images of the microscopic analysis. In addition, the cement was shown to be hydrophilic, had a low hemolytic effect (17%), and obtained high cell cytocompatibility in ATCC 3T3 fibroblasts (72%) and antimicrobial action. The cement significantly increased the growth of Schwann cells, 48.6% more than the control group (p≤0.05), and greater metabolic capacity in the mitotic analysis when in contact with this material (33%). It can be concluded that the proposed chitosan-based cement containing hydroxyapatite and zinc oxide nanoparticulated with the addition of doxycycline has a bioactive effect in Schwann cells, thus promoting cell growth and mitotic activity, thus being a promising biomaterial for studies of remyelinization of peripheral nerves and nerve regeneration in vivo.

Estimulação de nervos periféricos no tratamento das síndromes dolorosas crônicas / Peripheral nerve stimulation to treat chronic painful syndromes

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: O uso da estimulação elétrica de nervos periféricos para o tratamento da dor crônica constitui um armamentário neurocirúrgico utilizado há bastante tempo, sendo uma modalidade indicada no tratamento das síndromes dolorosas de caráter neuropático, juntamente com outras formas de neuroestimulação: estimulação elétrica da coluna dorsal e a estimulação cerebral profunda. O objetivo deste estudo foi analisar a relevância da estimulação nervosa periférica no tratamento das síndromes dolorosas crônicas. CONTEÚDO: A principal indicação é a dor neuropática crônica, intensa, refratária ao tratamento conservador. Apresenta, contudo, necessidade de a área acometida ter uma distribuição anatômica definida e relacionada ao nervo periférico no qual se deseja realizar a estimulação. Deve-se perceber também sinais de comprometimentoobjetivo do nervo. É necessária a realização de teste de neuroestimulação entre 7 e 10 dias previamente ao implante definitivo e deve-se obter melhora de pelo menos 50% da dor em escalas de avaliação específicas. Existem duas formas de implante de eletrodo em nervos periféricos: abordagem cirúrgica direta e técnica percutânea. Após o teste ser completado, é realizado o implante do sistema de gerador permanente. CONCLUSÃO: O uso da estimulação de nervos periféricos no tratamento das síndromes dolorosas crônicas tem mostrado resultados promissores. O desenvolvimento de novos materiais é extremamente necessário para a evolução da técnica e o tratamento dessas síndromes dolorosas crônicas. Nesse sentido, novas próteses estão sendo desenvolvidas e uma das características de implante mais viável para uso no sistema nervoso periférico seria uma prótese de baixo perfil, com bateria já implantada com os eletrodos e recarregável.

BACKGROUND AND OBJECTIVES: Peripheral nerve stimulation to treat chronic pain is a neurosurgical armamentarium used for a long time, being indicated to treat neuropathic painful syndromes together with other types of nerve stimulation: dorsal column electric stimulation and deep cerebral stimulation. This study aimed at analyzing the relevance of peripheral nerve stimulation to treat chronic painful syndromes. CONTENTS: Primary indication is severe chronic neuropathic pain refractory to conservative treatment. However, the affected area needs to have a defined anatomic distribution and related to the peripheral nerve to be stimulated. One should also notice signs of objective involvement of the nerve. A nerve stimulation test shall be performed from 7 to 10 days prior to the final implant and pain must improve at least 50% according to specific evaluation scales. There are two methods to implant electrodes in peripheral nerves: direct surgical approach and percutaneous technique. After the test, the implant with permanent generator is performed. CONCLUSION: Peripheral nerve stimulation to treat chronic painful syndromes has shown promising results. The development of new materials is extremely necessary for the technical evolution and treatment of chronic painful syndromes. In this sense, new prostheses are being developed and one feature of a more feasible implant to be used in the peripheral nervous system would be low profile prosthesis with already implanted and rechargeable battery.

Estimulación eléctrica nerviosa transcutánea y dismenorrea primaria: un reporte de caso / Transcutaneous electrical nerve stimulation and primary dysmenorrhea: a case report / Estimulação elétrica nervosa transcutânea e dismenorréia primaria: um reporte de casos

La dismenorrea primaria es el dolor pélvico durante la fase menstrual. El aumento en la liberación de prostaglandinas y leucotrienos hipersensibiliza las fibras A delta y C, lo cual produce dolor. La estimulación eléctrica nerviosa transcutánea (TENS) es una estrategia fisioterapéutica que logra la modulación de la sensación de dolor. Objetivo: El objetivo del artículo es presentar seis casos de mujeres en edad fértil con dismenorrea primaria a las que se les aplicó estimulación nerviosa eléctrica transcutánea (TENS). Materiales y métodos: Se realizó un tipo de estudio, reporte de casos, considerando seis casos de mujeres entre los 15 y 25 años de edad con diagnóstico médico de dismenorrea primaria. Se evaluó la intensidad del dolor mediante la escala análoga visual del dolor y la localización del dolor mediante el test mapa del dolor. Resultados: La intensidad del dolor se redujo en todas las mujeres tratadas. Conclusiones: La TENS es una estrategia fisioterapéutica que logra la modulación de la sensación de dolor. La TENS de alta frecuencia es una modalidad segura, no invasiva, para lograr disminución e inhibición del dolor en la dismenorrea primaria.

Primary dysmenorrhea is pelvic pain during the menstrual cycle. The A delta and C fibers are sensitized by the increased release of prostaglandins and leukotrienes, thus causing pain. Transcutaneous Electric Nerve Stimulation (TENS) is a physiotherapeutic strategy that mitigates pain sensation. Objective: The aim of this paper is to present six cases of women in childbearing age who were diagnosed with primary dysmenorrhea and received transcutaneous electric nerve stimulation. Materials and methods: A type of study, case report, was conducted with six women between 15 and 25 years of age with medical diagnosis of primary dysmenorrhea. We assessed pain intensity utilizing the visual analogue pain scale and located the pain by using a pain test map. Results: Pain intensity decreased in all treated women. Conclusion: Transcutaneous electric nerve stimulation (TENS) is a physiotherapeutic strategy that mitigates pain sensation. We conclude that high frequency TENS is a safe noninvasive modality to achieve reduction of pain in primary dysmenorrhea.

A dismenorréia primaria é a dor pélvica durante a fase menstrual. O aumento na liberação de prostaglandinas e leucotrienos hipersensibiliza as fibras A delta e C, o qual produz dor. A estimulação elétrica nervosa transcutânea (TENS) é uma estratégia fisioterapêutica que consegue a modulação da sensação de dor. Objetivo: O objetivo do artigo é apresentar seis casos de mulheres e idade fértil com dismenorréia primaria às que se lhes aplicou estimulação nervosa elétrica transcutânea (TENS). Materiais e métodos: Realizou-se um tipo de estudo, reporte de casos, considerando seis casos de mulheres entre os 15 e 25 anos de idade com diagnóstico médico de dismenorréia primaria. Avaliou-se a intensidade da dor mediante a escala análoga visual da dor e a localização da dor mediante o teste mapa da dor. Resultados: A intensidade da dor reduziuse em todas as mulheres tratadas. Conclusões: A TENS é uma estratégia fisioterapêutica que consegue a modulação da sensação de dor. A TENS de alta freqüência é uma modalidade segura, não invasiva, para lograr a diminuição e inibição de dor na dismenorréia primaria.

Non-paraneoplastic Lambert-Eaton myasthenic syndrome: a brief review of 10 cases / Síndrome miastênica de Lambert-Eaton não paraneoplásica: uma breve revisão de dez casos

Lambert-Eaton myasthenic syndrome (LEMS) is an immune-mediated disorder of the presynaptic neuromuscular transmission, which more frequently occurs as the remote effect of a neoplasm, in the paraneoplastic form (P-LEMS), or in a non-paraneoplastic form (NP-LEMS); but few studies describe the clinical features of NP-LEMS. We analyzed the clinical manifestations, laboratory findings, electrophysiological studies, and treatment responses in ten Brazilian patients suffering from NP-LEMS. The mean age was 41.5 years. More often neurological findings were hyporeflexia or areflexia with a post-exercise improvement. Treatment response occurred with pyridostigmine, guanidine, prednisone, azathioprine, and cyclosporine; but not response was observed after intravenous immunoglobulin and plasma exchange. Age at onset, clinical manifestations, and electrophysiological abnormalities can help more in the diagnosis than serum antibodies; the symptomatic treatment with pyridostigmine was effective; and the immunosuppressive treatment with prednisone, azathioprine, or cyclosporine was more beneficial than plasma exchange or intravenous immunoglobulin treatment.

A síndrome miastênica de Lambert-Eaton (LEMS) é uma desordem imunomediada da transmissão neuromuscular pré-sinaptica, que mais frequentemente ocorre como efeito à distância de uma neoplasia, na forma paraneoplásica (P-LEMS), ou na forma não paraneoplásica (NP-LEMS); porém poucos estudos têm descrito as características da NP-LEMS. Nós analisamos as manifestações clínicas, laboratoriais, eletrofisiológicas, e resposta ao tratamento em dez pacientes brasileiros com NP-LEMS. A idade média foi de 41,5 anos. A manifestação neurológica mais freqüente foi hiporeflexia ou arreflexia com melhora após o exercício. A resposta ao tratamento ocorreu com piridostigmina, guanidina, prednisona, azatioprina, e ciclosporina; mas não com imunoglobulina intravenosa e plasmaférese. A idade de início, manifestações clínicas e eletrofisiológicas ajudaram mais no diagnóstico do que os anticorpos séricos; o tratamento sintomático com piridostigmina foi efetivo; e o tratamento imunossupressor com prednisona, azatioprina, ou ciclosporina beneficiou mais do que a plasmaférese ou a imunoglobulina intravenosa.