ACTH-Messungen bei verschiedenen Schmerzzuständen des Pferdes

Schmerz verursacht Stress und führt unter anderem zur Ausschüttung von Stresshormonen sowie zur Aktivierung des sympathischen Nervensystems. Um Schmerzen beim Pferd in ihrer Art und Intensität beurteilen zu können, wird das Verhalten beobachtet, klinische Parameter wie die Herzfrequenz gemessen und oft auch die Blutkonzentrationen von ACTH und/oder Kortisol bestimmt. Für eine möglichst objektive Schmerzevaluierung werden immer neue Methoden getestet. Dabei wird auch die Analyse der Herzfrequenzvariabilität (HFV), die eine nicht-invasive Methode zur Erfassung der Aktivität des autonomen Nervensystems darstellt, als Schmerzparameter diskutiert.
Die Pituitary Pars Intermedia Dysfunction (PPID) ist eine endokrine Erkrankung älterer Pferde und Ponys. Durch eine Hyperplasie der Pars intermedia der Hypophyse kommt es zu einer vermehrten Ausschüttung ihrer Hormone, darunter auch von ACTH. Die Diagnose erfolgt anhand der Messung des basalen ACTH-Wertes oder des TRH-Stimulationstests, bei dem die ACTH-Ausschüttung durch TRH stimuliert wird. Da Schmerz ebenfalls zu einer Sekretion von ACTH führen kann, herrscht unter Tierärzten oft Unsicherheit, ob ein Pferd auf PPID getestet werden kann, wenn dieses an einer schmerzhaften Erkrankung wie z.B. Hufrehe leidet. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, die Auswirkungen verschiedener Intensitäten und Arten von Schmerz auf die basalen ACTH- und Kortisolwerte sowie den TRH-Stimulationstest bei Pferden ohne PPID zu bestimmen. Es sollte die Frage beantwortet werden, ob Schmerzen zu einer starken Erhöhung der ACTH-Werte führen, sodass es zu einem falsch-positiven Ergebnis bei der PPID-Diagnostik kommen würde. Zusätzlich wurde geprüft, ob sich die Analyse der Herzfrequenzvariabilität (HFV) zur Schmerzbeurteilung eignet.
Untersucht wurden 15 schmerzbelastete Pferde, die als ihre eigenen Kontrollen dienten, sobald sie wieder schmerzfrei waren. Die Pferde wurden nach ihrer Erkrankung in drei Krankheitsgruppen eingeteilt (Krankheitsgruppe 1 = Kolik, Krankheitsgruppe 2 = Hufrehe, Krankheitsgruppe 3 = orthopädische Erkrankung). Die Beurteilung der Schmerzintensität wurde anhand einer zusammengesetzten Schmerzskala durchgeführt, die einen allgemeinen Teil sowie spezifische Parameter für die jeweilige Erkrankung enthielt. Im Anschluss erfolgte die Messung von ACTH und Kortisol, vor und nach der intravenösen Applikation von 1 mg TRH. Aus einem angefertigten Kurzzeit-EKG wurden 2-minütige Sequenzen zur frequenzbezogenen Analyse der HFV herausgeschnitten. Mithilfe einer Spektralanalyse wurden die niederfrequente Komponente (low frequency, LF) und die hochfrequente Komponente (high frequency, HF) sowie der Quotient aus LF und HF (LF/HF-Ratio) berechnet. Für alle gemessenen Parameter erfolgte ein Vergleich zwischen Schmerzzustand und Kontrolluntersuchung sowie zwischen verschiedenen Schmerzintensitäten und Krankheitsgruppen. Zudem wurde ein eventueller Einfluss der Schmerzintensität auf die Höhe der verschiedenen gemessenen Werte evaluiert.
Die Pferde wiesen gering- bis mittelgradige Schmerzintensitäten auf. Diese führten weder zu einem signifikanten Anstieg der basalen ACTH- und Kortisolkonzentrationen, noch zu einer Beeinflussung des TRH-Stimulationstests. In der deskriptiven Statistik zeigte sich jedoch, dass Schmerz die Wirkung des TRHs auf die ACTH-Ausschüttung tendenziell vermindert. Zwischen den verschiedenen Schmerzintensitäten konnten bezüglich der ACTH- und Kortisolwerte keine signifikanten Unterschiede festgestellt werden. Die Schmerzintensität hatte somit auch keinen Einfluss auf die Höhe der Stresshormone. Zwischen den verschiedenen Krankheitsgruppen gab es ebenfalls keine signifikanten Unterschiede zwischen ACTH und Kortisol. Lediglich die bei den Pferden mit Kolik im Vergleich zu den anderen Krankheitsgruppen am höchsten gemessenen Kortisol-Basalwerte, erreichten beinahe Signifikanzniveau (p = 0,052). Bezüglich der Parameter der HFV lag nur die LF/HF-Ratio während des Schmerzzustand signifikant höher als bei der Kontrolluntersuchung (p = 0,028). Dies deutet auf eine durch den Schmerz verstärkte Sympathikusaktivität hin. Unterschiede zwischen verschiedenen Schmerzintensitäten oder zwischen den Krankheitsgruppen konnten jedoch für keinen der frequenzbezogenen Parameter festgestellt werden. Auch gab es keine Korrelation mit der Schmerzintensität.
Eine Messung des ACTH-Basalwertes und die Durchführung des TRH-Stimulationstests zur PPID-Diagnostik ist somit bei Pferden mit gering- bis mittelgradigen Schmerzen möglich. Dabei sollten die je nach Labor und Jahreszeit variierenden Referenzwerte beachtet werden. Daneben scheint die frequenzbezogene Analyse der HFV beim Pferd kein geeigneter Parameter zur Beurteilung der Schmerzintensität zu sein.
Limitationen der Studie waren im Wesentlichen die geringe Patientenanzahl und die nicht bekannten Auswirkungen der verschiedenen, aufgrund der Grunderkrankung verabreichten Medikamente auf die basalen und stimulierten Stresshormone sowie die HFV. Weitere Untersuchungen an einer größeren Anzahl von schmerzbelasteten Pferden ohne vorherige Medikation wären sinnvoll, wenn dies mit dem Wohl der Tiere vereinbar ist. Zudem war dies die erste Studie zu den Auswirkungen von Schmerz auf den TRH-Stimulationstest. Dies sollte weiterhin Gegenstand der Forschung sein. Daneben ist die Etablierung einer standardisierten Methode zur Analyse der HFV beim Pferd nötig, um ihren potenziellen Nutzen in der Schmerzbeurteilung besser evaluieren zu können.
 
"Measurements of ACTH in horses with different pain states"

Pain causes stress, which leads to the secretion of stress hormones, as well as to the activation of the sympathetic nervous system. To evaluate the type and intensity of pain in horses one observes behavior, measures clinical parameters like heart rate, and often also determines blood concentrations of ACTH and/or cortisol. There is an ongoing effort to find new ways for an objective pain assessment. Analysis of the heart rate variability (HRV) is a non-invasive method to acquire information about the activity of the autonomous nervous system. It is therefore discussed as a parameter for pain assessment.
The pituitary pars intermedia dysfunction (PPID) is an endocrine disease of aged horses and ponies. A hyperplasia of the pituitary´s pars intermedia leads to an increased secretion of its hormones, including ACTH. The main tests for diagnosis of PPID are the measurement of basal ACTH and the TRH-stimulation test, where TRH stimulates the secretion of ACTH. Since pain can also lead to elevated concentrations of ACTH, veterinarians are often unsure, whether horses with a painful condition like laminitis can be tested for PPID. The aim of the present study was to evaluate the effects of different intensities and types of pain on the basal concentrations of ACTH and cortisol, as well as the TRH-stimulation test, in horses without PPID. We attempted to answer the question, if pain caused a marked increase of ACTH, which would lead to a false positive result in the diagnosis of PPID. We additionally examined, if the analysis of the HRV was suitable for pain assessment.
15 horses with pain were part of the study. They served as their own controls, as soon as they were pain-free again. The horses were divided into three disease groups, depending on their underlying disease (disease group 1 = colic, disease group 2 = laminitis, disease group 3 = orthopedic problem). A composite pain scale was used to evaluate the intensity of pain. This pain scale contained a general part, as well as specific criteria for every disease. Subsequently, ACTH and cortisol were measured before and after the intravenous application of 1 mg of TRH. From a short-term ECG recording, sequences of two minutes length were used for the frequency domain analysis of the HRV. Using a spectral analysis, the low frequency (LF) and high frequency (HF) domain, as well as the LF/HF-ratio were calculated. All parameters measured during pain were compared to controls and between different pain intensities and disease groups. In addition, a possible influence of different pain intensities on the measured values was evaluated.
Horses had low to moderate pain intensities. Those neither led to a significant increase in basal concentrations of ACTH and cortisol, nor did they have an influence on the TRH-stimulation test. Descriptive statistics however revealed that pain might decrease the effect of TRH on the ACTH-secretion. There were no significant differences between different pain intensities, thus pain intensity had no influence on levels of stress hormones. The disease groups showed no differences, either. Although horses with colic had the highest cortisol concentrations compared to the other disease groups, it only almost reached significance (p = 0,052). Regarding the parameters of the HRV, only the LF/HF-ratio was significantly higher in horses with pain (p = 0,028). This is indicative of an increased sympathetic activity because of pain. There were no significant differences between pain intensities or disease groups. A correlation of the HRV with the pain intensity was not evident, either.
Thus, measuring the basal ACTH concentration, as well as performing the TRH-stimulation test for the diagnosis of PPID seem to be possible in horses with low to moderate pain. Varying reference values depending on different laboratories and season should be considered. The analysis of HRV, however, does not seem to be a suitable parameter for pain assessment.
One of the main limitations of the present study was the small number of patients. Horses were further given different drugs because of their underlying disease, while the effects on the basal and stimulated concentrations of the stress hormones, as well as the HRV, were unknown. Further studies with a greater number of horses suffering from pain, without previous medication, would be useful, if this was compatible with the well-being of the animal. Furthermore, this was the first study on the effects of pain on the TRH-stimulation test. This should be the subject of further research. Standardized protocols for data collection and analysis of HRV should also be established, in order to better evaluate the relevance for pain assessment.