ФИЗИОЛОГИЯ БОЛИ, РОЛЬ ТАХИКИНИНОВ И ОПИАТНЫХ РЕЦЕПТОРОВ

7.1. Биологическое назначение боли

Особое положение среди других видов чувствительности занимает болевая рецепция. Боль дает относительно мало информации о внешнем мире и в тоже же время предупреждает организм о грозящей ему опасности, способствуя сохранению целостности организма, а порой и самой жизни. «Боль сторожевой пес здоровья», говорили древние греки. Полноценное возникновение ощущения боли возможно лишь при сохранении сознания, так как в противном случае исчезают многие реакции, свойственные боли.

Несмотря на важность проблемы боли для медицины (ведь именно боль, лишая больного покоя, заставляет обратиться к врачу), только в последние два десятилетия появились исследования, позволяющие сформулировать научно обоснованную концепцию болевой сенсорной системы. Однако и сегодня многие аспекты этой проблемы еще далеки от решения.

Согласно современным представлениям боль вызывают ноцицептивные (noces вредный) раздражители, то есть такие, которые повреждают целостность тканей. Например, яд только тогда вызывает боль, когда разрушает или умерщвляет ткань.

Чувство боли вызывает поведенческую реакцию организма, которая направлена на устранение опасности.

Пока боль предупреждает организм о грозящей опасности, о нарушении целостности его, она нужна. Как только информация учтена, боль превращаться в страдание, и тогда ее желательно «выключить», но боль не всегда прекращается после того, как защитная ее функция выполнена. Как правило, человек не в состоянии по собственному желанию прекратить боль, когда она становится излишней. И тогда она, по принципу доминанты может полностью покорить его сознание, направлять его мысли, расстраивать сон, дезорганизовать функции всего организма. Очевидно, что в таком случае боль из физиологической превращается в патологическую.

Патологическая боль обуславливает развитие структурнофункциональных изменений и повреждений в сердечнососудистой системе, во внутренних органах, дистрофию тканей, нарушение вегетативных реакций, изменение деятельности нервной, эндокринной, иммунной систем. Вместе с тем многие заболевания внутренних органов (например, рак) возникают, не вызывая боли. Лишь только при далеко зашедшем процессе, когда излечение становится почти невозможным, развивается боль.

7.2. Виды боли.

Различают два вида боли:

физическую,

психогенную.

Физическую боль, в зависимости от причины возникновения, подразделяют на три разновидности:

обусловленная внешним воздействием,

обусловленная внутренним процессом,

обусловленная повреждением нервной системы.

Психогенная боль, обусловлена психологическим статусом человека и возникает в связи с соответствующим его эмоциональным состоянием. Психогенная боль, так или иначе, возникает по воле человека.

Источник боли может находиться в коже, двигательном аппарате или внутренних органах. Возникающая в коже соматическая боль называется поверхностной, а в мышцах, костях, суставах, соединительной ткани глубокой. Соматическая боль бывает ранняя и поздняя.

Полагают, что ранняя боль, являясь сигналом опасности, служит организму для ориентировки в окружающей среде. Поздняя боль, как более продолжительная, позволяет ЦНС разобраться в происхождении ноцицептивного воздействия и принять меры к его устранению. Возникающей с латентным периодом в 0,51 с, поздняя боль может быть жгучей или тупой (ноющей). По сравнению с ранней болью, точно локализовать ее труднее. Соматическую боль вызывают воздействия многих физических и химических факторов. Попытка отыскать универсальный посредник, появляющийся в тканях при действии раздражителя, успеха не имела.

Висцеральная боль отличается от соматической как по интенсивности, так и по механизму развития. Она, как и глубокая боль, часто диффузной или тупой, плохо локализуется и имеет тенденцию ирригировать в окружающие области. Во внутренних органах боль возникает:

при резком растяжении органа (например, кишечника, желчного пузыря, при потягивании за брыжейку);

затруднении оттока крови (ишемии);

спазме гладких мышц (печеночная, почечная).

Особенно болезненны наружная стенка артерий, париетальная брюшина, перикард, париетальная плевра.

Имеется еще один вид боли отраженная. Это болевые ощущения, вызванные ноцицептивным раздражением внутренних органов, которые локализуются не в данном органе, а в отдаленных участках тела. Особенно часто отраженные боли возникают в теле. Механизм их сводится к тому, что некоторые кожные болевые афференты, идущие от внутренних органов, при вхождении в спинной мозг широко конвергируют на один и тот же нейрон. Так, при заболевании сердца человек ощущает боль в левой руке, лопатке, эпигастральной области; при заболевании желудка в области пупка; при поражении диафрагмы – в затылке или лопатке; при почечной колике в яичках и в области груди; при заболевании гортани в ухе. Заболевания печени, желудка и желчного пузыря нередко сопровождаются зубной болью.

Так как взаимодействие между отдельными участками (дерматомами) и внутренними органами в сегментах спинного мозга хорошо известно, подобные отраженные боли играют большую роль в диагностике различных заболеваний.

7.3 Нейрофизиологические механизмы боли

Возникновение боли происходит при избыточной силе или продолжительности действия обычных сенсорных стимулов на обычные (неспецифические) рецепторы; однако в настоящее время большинство исследователей являются сторонниками теории специфичности. Основные ее положения следующие:

существование специфических рецепторов, воспринимающих действие патологического агента;

наличие специфических проводящих афферентных путей;

наличие в головном мозге специфических структур, обеспечивающих

переработку соответствующей информации.

Болевой раздражитель воспринимают свободные нервные окончания.

Установлено, что, например, на коже болевых точек значительно больше чувствительных к давлению (9:1) или к холоду и теплу (10:1). Одно это свидетельствует о наличии самостоятельных ноцицепторов. Ноцицепторы есть и в скелетных мышцах, сердце, внутренних органах. Много ноцирецепторов имеется в легких, их раздражителем являются газы, пылевые частицы.

Все соматические рецепторы можно подразделить на низко и высокопороговые. Низкопороговые рецепторы воспринимают давление, температуру. Ноцирецепторы являются, как правило, высокопороговыми и возбуждаются при воздействии сильных повреждающих раздражителей. Среди них различают механо и хеморецепторы.

Механорецепторы располагаются, в основном, в соме. Их основной задачей является сохранение целостности защитных покровов. Этим рецепторам боли присуще свойство адаптации, так что при длительном воздействии раздражителя острота воспринимаемой боли уменьшается.

Хеморецепторы располагаются преимущественно в коже, мышцах, внутренних органах (главным образом, в стенках мелких артерий). В своем большинстве они передают импульсацию по Сафферентам (скорость проведения ока крови (ишемии);

спазме гладких мышц (печеночная, почечная).

Особенно болезненны наружная стенка артерий, париетальная брюшина, перикард, париетальная плевра.

Имеется еще один вид боли отраженная. Это болевые ощущения, вызванные ноцицептивным раздражением внутренних органов, которые локализуются не в данном органе, а в отдаленных участках тела. Особенно часто отраженные боли возникают в теле. Механизм их сводится к тому, что некоторые кожные болевые афференты, идущие от внутренних органов, при вхождении в спинной мозг широко конвергируют на один и тот же нейрон. Так, при заболевании сердца человек ощущает боль в левой руке, лопатке, эпигастральной области; при заболевании желудка в области пупка; при поражении диафрагмы – в затылке или лопатке; при почечной колике в яичках и в области груди; при заболевании гортани в ухе. Заболевания печени, желудка и желчного пузыря нередко сопровождаются зубной болью.

Так как взаимодействие между отдельными участками (дерматомами) и внутренними органами в сегментах спинного мозга хорошо известно, подобные отраженные боли играют большую роль в диагностике различных заболеваний.

7.3 Нейрофизиологические механизмы боли

Возникновение боли происходит при избыточной силе или продолжительности действия обычных сенсорных стимулов на обычные (неспецифические) рецепторы; однако в настоящее время большинство исследователей являются сторонниками теории специфичности. Основные ее положения следующие:

существование специфических рецепторов, воспринимающих действие патологического агента;

наличие специфических проводящих афферентных путей;

наличие в головном мозге специфических структур, обеспечивающих

переработку соответствующей информации.

Болевой раздражитель воспринимают свободные нервные окончания.

Установлено, что, например, на коже болевых точек значительно больше чувствительных к давлению (9:1) или к холоду и теплу (10:1). Одно это свидетельствует о наличии самостоятельных ноцицепторов. Ноцицепторы есть и в скелетных мышцах, сердце, внутренних органах. Много ноцирецепторов имеется в легких, их раздражителем являются газы, пылевые частицы.

Все соматические рецепторы можно подразделить на низко и высокопороговые. Низкопороговые рецепторы воспринимают давление, температуру. Ноцирецепторы являются, как правило, высокопороговыми и возбуждаются при воздействии сильных повреждающих раздражителей. Среди них различают механо и хеморецепторы.

Механорецепторы располагаются, в основном, в соме. Их основной задачей является сохранение целостности защитных покровов. Этим рецепторам боли присуще свойство адаптации, так что при длительном воздействии раздражителя острота воспринимаемой боли уменьшается.

Хеморецепторы располагаются преимущественно в коже, мышцах, внутренних органах (главным образом, в стенках мелких артерий). В своем большинстве они передают импульсацию по Сафферентам (скорость проведения около 1 м/с). Возбуждение хеморецепторов обуславливают те вещества, которые отнимают у тканей кислород. Непосредственным раздражителем ноцицепторов являются вещества, которые до этого находятся внутри клеток. К примеру, ими являются ионы калия, брадикинины. У химических ноцицепторов практически отсутствует свойство адаптации (в плане понижения чувствительности). Напротив, при воспалении, повреждении тканей чувствительность хемоноцицепторов постепенно возрастает. Это обусловлено повышением в тканях содержания гистамина, простагландинов, кининов, которые модулируют чувствительность ноцицептивных хеморецепторов. Названные соединения воздействуют либо прямо на мембрану рецептора, либо опосредованно, через состояние сосудов, приводя к гипоксии тканей. Таким образом, можно сказать, что с помощью хеморецепторов контролируется тканевое дыхание. Чрезмерное нарушение этих процессов является опасным для организма, о чем и сигнализируют ноцицепторы, которые наряду с химическими и механическими раздражителями реагируют и на температурные стимулы. Ноцицептивные терморецепторы начинают возбуждаться при действии на кожу температуры выше 45 °С.

7.4. Участие спинного мозга в реализации механизма боли

Проводящими путями болевой чувствительности являются задние корешки соматических нервов, симпатические и некоторые парасимпатические афференты. Первые передают раннюю боль, вторые позднюю, В целом восходящие пути ноцицептивной сенсорной системы примерно такие же, как и у других видов чувствительности.

Для большинства афферентов (естественно, кроме ноцицепторов, располагающихся на голове) первым уровнем переработки восходящей болевой сигнализации является спинной мозг. Здесь в сером веществе заднего рога в краевой зоне располагаются нейроны, от которых начинаются восходящие спиноталамические пути. Первичная боль проводится от нейронов I, IVVI пластин, которые после перекреста по боковому канатику доходят до вентрального постеролатерального ядра зрительного бугра

В спинном мозге в переработке информации, поступающей от рецепторов, принимают участие как другие афференты, так и нисходящие сигналы от различных отделов головного мозга. Благодаря широкой сети контактов ноцицептивных интернейронов с неболевыми, порог чувствительности ноцицепторов может модулироваться. Участие вышележащих центров в регуляции поступления ноцицептивных стимулов по афферентным путям на уровне спинного мозга основано на широком проявлении механизмов конвергенции, суммации, облегчения и торможения, Так, понижение чувствительности вставочных нейронов спинного мозга приведет к тому, что далеко не все импульсы, поступившие с периферии, будут переданы выше. К примеру, боль, возникающая при порезе пальца, уменьшается при давлении на окружающие ткани.

Указанный механизм обработки ноцицептивной информации на уровне спинного мозга получил название «воротный механизм». Если тормозится передача импульсации, то говорят о «закрытии ворот», при усилении об «открытии ворот». В основе указанного механизма лежат следующие представления. Передача ноцицептивных сигналов модулируется системой нейронов заднего рога, получающих сигналы от различных сегментов большого и малого диаметра. В основе его лежит как количество импульсов, поступающих от ноцицептивных и других афферентов, так и источник их. Высокая интенсивность импульсов, поступающих по нейронам большого диаметра, ограничивает восходящую импульсацию нейронов малого диаметра, к которым относятся и ноцицептивные волокна. И, наоборот, высокая интенсивность импульсации по волокнам малого диаметра, увеличивает вероятность проведения восходящей ноцицептивной афферентации. Кроме того, обре столь обширного расположения ноцицептивных нейронов создаются присущие только болевой чувствительности качественно отличительные реакции организма на повреждение:

спинной мозг реализует двигательные и симпатические рефлексы;

ретикулярная формация контролирует дыхание и кровообращение;

гипоталамус поддерживает гомеостаз и регулирует выделение гормонов;

лимбическая система реализует аффективномотивационные компоненты;

кора больших полушарий компоненты внимания и тревоги в болевом поведении.

Таким образом, ответная реакция на боль является результатом сложного взаимодействия нейронных систем. При этом получаемая информация о положении, величине и времени действия болевого стимула сравнивается с другими сенсорными воздействиями, с опытом прошлого. В соответствующих отделах ЦНС происходит определение вероятности различных ответов на болевой стимул, принимается решение о защите или нападении. Так, в случае внезапного повреждения кожи ответная реакция на боль заключается в непроизвольных движениях (сгибательный рефлекс, реакция вздрагивания, изменение положения других частей тела, ориентировка головы и глаз для рассматривания поврежденного участка), сосудистых и других реакциях кожи (побледнение или покраснение кожи, потоотделении, сокращение мышц вокруг волосяных луковиц кожи), кардиоваскулярных и респираторных изменениях. Ощущение боли сопровождается эмоциональными и психическими проявлениями: состоянием тоски, вскрикиванием, стонами, гримасами.

7.6. Антиноцицептивные системы

Поступление в ЦНС всех видов сенсорной импульсации, а особенно, ноцицептивной, воспринимается не пассивно. На всем пути следования, начиная от рецепторов, осуществляется соответствующий контроль. В результате запускаются не только защитные механизмы, направленные на прекращение дальнейшего действия болевого стимула, но и адаптивные. Эти механизмы приспосабливают функцию всех основных систем деятельности в условиях продолжающейся болевой стимуляции. Основную роль в перестройке состояния ЦНС играют антиноцицептивные (анальгетические) системы мозга.

Антиноцицептивные системы мозга образованы группами нейронов или гуморальными механизмами, активация которых вызывает угнетение или полное выключение деятельности различных уровней афферентных систем, участвующих в передаче и обработке ноцицептивной информации. Происходит это путем изменения чувствительности к медиатору постсинаптической мембраны ноцицептивного нейрона. В результате, несмотря на то, что к нейрону импульсы по нопицептивным путям подходят, возбуждения они не вызывают. Отличительной особенностью антиноцицептивных факторов является большая продолжительность их эффекта (несколько секунд).

В настоящее время можно говорить о четырех видах антиноцицептивных систем: двух нейронных и двух гормональных.

7.7. Нейронная опиатная система

Название системы объясняется тем, что рецепторы медиаторов этих нейронов обладают способностью соединяться с фармакологическими препаратами, полученными из опия. Изза структурнофункционального сходства с экзогенными опиатами медиаторы указанных антиноцицептивных нейронов получили название эндорфины. К эндорфинам относится группа веществ пептидной природы, образующихся в нейронах из предшественника проопиомеланокортина. Пептидами являются и близкие к эндорфинам энкефалины. Накапливающиеся в гранулах эндорфины при возбуждении нейрона под влиянием поступающего кальция (при взаимодействии его с цАМФ) секретируются в синаптическую щель. Взаимодействие эндорфина с опиатным рецептором постсинаптической мембраны нарушает чувствительность к медиатору тех ее рецепторов, которые передают болевую сигнализацию. Таков же механизм обезболивания и при введении экзогенного морфина, который вступает в длительное взаимодействие с опиатными рецепторами. Плотность опиатных рецепторов различных отделах ЦНС отличается порой в 3040 раз. Наибольшее их количество обнаружено в медиальных ядрах таламуса, миндалевидном теле, центральном сером веществе, гипоталамусе. Такие рецепторы есть в задних рогах серого вещества спинного мозга. То есть, эти рецепторы обнаружены во всех подкорковых центрах, куда поступает ноцицептивная импульсация.

Опиатные нейронные структуры могут вовлекаться и через возбуждение болевых рецепторов при повреждении кожи и других участков сомы.

Различают несколько типов опиатных рецепторов. В гипоталамусе и таламусе превалируют b рецепторы, в стволе мозга, гиппокампе, лимбической системе m рецепторы; в коре и стриатуме число b рецепторов и m рецепторов примерно одинаково. Мрецепторы опосредуют аналгетический эффект опиантов, а b рецепторы эйфорические влияния.

В последние годы стало известно, что при взаимодействии опиата с рецептором не только блокируется передача болевого импульса, но и изменяется состояние ряда важнейших ферментных систем данного нейрона. Так, развивающееся угнетение аденилатциклазы приводит к уменьшению образования цАМФ. Нарушение образования указанного вторичного и внутриклеточного посредника при многократном применении морфин может привести к явлению привыкания морфинизму.

7.8. Нейронная неопиатная система

К ней относят моноаминергические структуры, медиатором которых являются: серотонин, норадреналин, дофамин.

Аксоны их нейронов имеют широкий выход на передаточные структуры ноцицептивных путей. Моноаминергические нейроны не имеют типичных синапсов, они оканчиваются многочисленными гроздевидными расширениями. Выделяющиеся здесь медиаторы могут воздействовать не на все нейроны, расположенные вблизи их. Оказывая тормозящее влияние на многие структуры мозга, моноамины тормозят передачу и ноцицептивной информации.

7.9. Гормональная опиатная система

В ЦНС при обработке ноцицептивной информации участвуют еще две антиноцицептивные системы, относящиеся к эндокринной системе.

Афферентная неболевая импульсация, стимулированная повреждающим раздражителем, достигая гипоталамуса, вызывает выделение гормона кортиколиберина. Под влиянием либерина из гипофиза освобождаются АКТГ и полипептид bэндорфин. Поступая в русло крови и спинномозговую жидкость, эндорфин приносится к ноцицептивным нейронам, тормозя их активность. Полагают, что эффект обезболивания при иглоукалывании обусловлен активацией именно этой системы.

7.10. Гормональная неопиатная система

Гормональная неопиатная система представлена гормоном нейрогипофиза вазопрессином. Этот пептид, с одной стороны, является типичным гормоном, выделяемым в кровь, а с другой он через отростки вазопрессинергических нейронов достигает нейронов, участвующих в восприятии боли, то есть является нейромедиатором. Рецепторы к вазопрессину обнаружены в нейронах спинного мозга, таламусе, среднем мозге. Образование этого гормона возрастает при стрессе.

В естественных условиях антиноцицептивные системы всегда находятся на определенном уровне своей активности, то есть несколько подавляют болевые центры. Когда воздействует болевой стимул, то, в первую очередь, угнетается активность нейронов антиноцицептивных систем и тогда будет ощущение боли. Но сама по себе боль может вызвать одно снижение антиноцицептивного влияния, что наблюдается при депрессии (психогенная боль).

Все указанные анальгезические структуры и системы функционируют, как правило, в комплексе. С их помощью подавляется чрезмерная выраженность отрицательных последствий боли. Эти системы участвуют в перестройке функций важнейших систем организма во время развития ноцицептивных рефлексов, начиная от простейших защитных ответов до сложных эмоциональных и стрессорных реакций высших отделов мозга. Активность антиноцицептивных систем подвержена соответствующей тренировке. В результате при действии одного и того же болевого раздражения человек может кричать от боли либо скрывать ее улыбкой.

7.11. Компоненты системной болевой реакции организма

В результате поступления ноцицептивных импульсов в организме формируются ответные реакции, одним из наиболее характерных признаков, которых является комплексность, вовлечение почти всего организма.

Можно выделить несколько их компонентов.

Алгезия. Возникновение ощущения боли алгезия (от греч. algesis ощущение). Если ноцицептивные импульсы достигают коры больших полушарий, то возникает осознание боли. Такие характеристики боли, как «душераздирающая, невыносимая, ужасная» и т. п. обусловлены тем, что в мозг ноцицептивная сигнализация проводится с помощью медиальной системы. А она участвует в передаче сигналов и в лимбическую систему, организующую эмоции. Импульсация, передающаяся по медиальным путям, является стойкой.

В отличие от этого сигналы, поступающие по латеральной системе, затухают быстро. Поэтому при поступление ноцицептивных импульсов по латеральным путям возникают менее эмоционально окрашенные и менее выраженные, качества боли, такие, как пульсация, укол, жжение и им подобные. Это различие обусловлено тем, что латеральная система подвержена мощному торможению со стороны других структур мозга. К примеру, восходящие тормозные пути, идущие из центрального околоводопроводного серого вещества среднего мозга, действуют на латеральную систему более сильно, чем на медиальную. Торможение ноцицептивных импульсов и в данном случае происходит под влиянием эндогенных опиоидов.

7.12 Мотивация избавления от боли

Активация ассоциативных областей коры больших полушарий (лобной и теменной) формирует ярко выраженную мотивацию, направленную на избавление от боли.

Двигательные защитные реакции. Поступление импульсов, особенно тех из них, которые обусловливали раннюю боль, еще до осознания ее, может вызвать защитную двигательную реакцию.

Бодрствование. Поступление потока ноцицептивных импульсов в ретикулярную формацию ствола мозга неспецифически активирует ее, что, в свою очередь приводит к свойственной ей функции активации коры больших полушарий. Сказывается это даже тогда, когда человек находится под общим наркозом хирурги хорошо знают, как тяжело выходят из общего наркоза больные. Хотя больной изза выключения сознания во время операции боли как таковой и не чувствует, но у него можно зафиксировать все вегетативные проявления ее, мимику страдания (чего нет при местном обезболивании, когда прерывается поток импульсов по нервным стволам)

Вегетативный комплекс. Вовлечение гипоталамуса приводит к формированию вегетативное компонента, сопровождающего боль: повышение частоты сердечных сокращений, АД, одышка, ускорение свертывания крови, лейкоцитоз, повышение активности фагоцитоза и выработки антител, выброс гормонов тревоги, перестройка обмена веществ и т. д. То есть эти реакции направлены на устранение гипоксии избавление от инфекционного повреждающего фактора.

Эмоциональный статус. Через гипоталамус и ретикулярную формацию вовлекается лимбическая система, что приводит к формированию отрицательных эмоций.

Вопросы для самоконтроля и повторения:

1. Какие виды боли вы знаете?

2. При каких условиях возникает боль?

3. Какое участие в реализации механизма боли принимает спинной мозг?

4. Какие отделы нервной системы задействованы в развитии болевой реакции?

5. В чем суть деятельности нейронных опиатных структур?

6. Какие антиноцицептивные системы участвуют в подавлении боли?

Материал взят из: Физиология центральной нервной системы — Чурилова Т. М.