Ноцицептивная система

В формировании боли у человека и животных участвуют структуры ноцицептивной системы (лат. nocere —повреждать, cepere — воспринимать), осуществляющей восприятие, проведение и обработку информации о различных повреждающих раздражителях.

Повреждающие раздражения воспринимают ноцицепторы —периферические сенсорные нейроны с аксоном и дендритами, активируемые повреждающими стимулами. Периферические нервные окончания ноцицепторов широко представлены в коже, подкожной клетчатке, надкостнице, суставах, мышцах, внутренних органах.

Ноцицепторы могут быть активированы сильным механическим (укол, щипок, удар) или термическим стимулом (нагревание, охлаждение), а также действием альгогенов — химических веществ, вызывающих болевое ощущение в минимальных концентрациях. Ноцицепторы имеют различную чувствительность к механическим, термическим и химическим стимулам. Часть ноцицепторов реагирует исключительно на химические стимулы, другие — на механические и/или температурные воздействия. Ряд ноцицепторов («молчащие» ноцицепторы) при нормальных условиях не отвечают ни на один из этих раздражителей, они возбудимы только после их повреждения или воспаления тканей.

Распространение возбуждения от периферических окончаний ноцицепторов происходит посредством миелинизированных А-δ-волокон и немиелинизированных — С-афферентов.

● Миелинизированные А_δ-ноцицепторы имеют большую скорость проведения и, вероятно, способствуют проявлению «первичной» боли — быстрой, острой, резкой, колющей. С-волокна имеют меньшую скорость проведения. Считают, что с ними связана «вторичная» боль — отсроченная, жгучая, тупая. А_δ-ноцицепторы делят на типы в зависимости от порога реакции на тепло, капсаицин (вещество жгучего перца) и возможность сенситизации медиаторами воспаления.

◊ А_δ-ноцицепторы I типа отвечают на сильное нагревание (приблизительно 52 °C) и нечувствительны к капсаицину.

◊ А_δ-ноцицепторы II типа отвечают на умеренное нагревание (приблизительно 43 °C) и чувствительны к капсаицину.

● Немиелинизированные С-ноцицепторы также гетерогенны по своим функциональным свойствам. Одна группа С-ноцицепторов секретирует нейротрансмиттеры пептидной природы (вещество Р, кальцитонин ген родственный пептид CGRP) и экспрессирует рецептор к тирозинкиназе А (TrkA), имеющий сродство к фактору роста нервов. Вторая группа С-ноцицепторов, в основном, экспрессирует P2X₃ рецепторы (подтип АТФ-зависимого ионного канала). Доказано участие тахикининов и CGRP, выделяемых при стимуляции терминалей С-волокон в развитии нейрогенного воспаления. Сосудорасширяющее действие вещества Р и CGRP хорошо известно. CGRP — один из самых мощных вазодилататоров, он оказывает прямое действие на гладкие мышцы сосудов. Вещество Р расслабляет сосуды с помощью эндотелий-зависимого фактора — оксида азота и увеличивает проницаемость сосудистой стенки.

Тела нейронов ноцицепторов, осуществляющих болевую иннервацию туловища и конечностей, расположены в спинномозговых ганглиях, иннервацию лица — в ганглии тройничного нерва. Центральные отростки этих клеток соответственно входят в виде задних корешков в спинной мозг или идут в продолговатый мозг в составе чувствительного корешка тройничного нерва. В задних рогах спинного мозга и чувствительных ядрах тройничного нерва центральные отростки ноцицепторов синаптически взаимодействуют с тремя типами нейронов, обеспечивающих дальнейшее распространение ноцицептивных сигналов.

● Специфические ноцицептивные нейроны, расположенные преимущественно в первой пластине заднего рога. Их возбуждают высокопороговые А_δ-механоноцицепторы, А_δ-термомеханоноцицепторы и С-полимодальные ноцицепторы.

● Нейроны широкого динамического диапазона, возбуждаемые как тактильными, так и ноцицептивными стимулами с широких рецептивных полей при активации низкопороговых А_β-механорецепторов, высокопороговых А_δ-механоноцицепторов, А_δ-термомеханоноцицепторов и С-полимодальных ноцицепторов. Нейроны широкого динамического диапазона расположены преимущественно в 5–7 пластинах заднего рога.

● Интернейроны желатинозной субстанции (вторая пластина). При активации ноцицептивными и неноцицептивными стимулами, а также центральными нисходящими сигналами они изменяют возбудимость клеток первых двух групп. Авторы теории «воротного контроля боли» Р. Мелзак и П. Уолл (1965 г.) придавали ведущее значение в механизмах торможения боли именно этим нейронам. Согласно этой теории, нейроны желатинозной субстанции при активации неболевыми импульсами, приходящими с периферии по толстым низкопороговым волокнам или нисходящими импульсами из супраспинальных центров, обеспечивают торможение нейронов широкого динамического диапазона. Это ограничивает прохождение ноцицептивных сигналов в структуры головного мозга.

От нейронов первых двух групп идут восходящие тракты (спиноталамический, спиноретикулярный и спиномезенцефалический), проводящие ноцицептивные сигналы к супраспинальным структурам мозга.

Большая роль в анализе ноцицептивных сигналов принадлежит соматосенсорным (вентробазальный комплекс), неспецифическим (интраламинарные ядра) и ассоциативным (медиодорсальное ядро) ядрам таламуса.

Из таламических ядер болевые сигналы поступают в кору больших полушарий — высшее звено восприятия ноцицептивной информации. В анализе информации участвуют соматосенсорная кора (первая и вторая соматосенсорные области), инсулярная кора, передняя поясная извилина, префронтальные отделы коры больших полушарий, задняя париетальная кора. Соматосенсорные отделы коры больших полушарий оценивают болевые сигналы, они формируют ощущения, связанные с первичной эпикритической болью. Ассоциативные области коры больших полушарий (инсулярная кора, передняя поясная извилина, префронтальная кора и задняя париетальная кора) участвуют в формировании сложных эмоционально-аффективных проявлений боли и связанных с ней психических переживаний.

Нейрохимические механизмы болевой чувствительности. Существует более двадцати эндогенных альгогенов, возбуждающих ноцицепторы. Среди них — альгогены, выделяемые при повреждении мембран тучных клеток (гистамин), тромбоцитов (серотонин, АТФ), нейтрофилов (лейкотриены), макрофагов (ИЛ-1, ФНО), эндотелия (ИЛ-1, ФНО, эндотелины, простагландины, оксид азота). Известны альгогены, циркулирующие в плазме крови (брадикинин, каллидин) и альгогены, выделяемые из нервных окончаний С-афферентов (вещество P, нейрокинин А, кальцитонин-ген-родственный пептид).

В ЦНС проведение ноцицептивных сигналов осуществляют, в основном, возбуждающие аминокислоты (глутамат, аспартат), нейрокинины (вещество Р, нейрокинин А) и кальцитонин ген-родственный пептид. Эти вещества, выделяемые из центральных терминалей ноцицепторов при повреждении периферических тканей, возбуждают центральные ноцицептивные нейроны.

Антиноцицептивная система

Работу сложной ноцицептивной системы человека и животных контролирует эндогенная система, подавляющая проведение ноцицептивных сигналов, — антиноцицептивная система.

Активация структур антиноцицептивной системы вызывает обезболивание у человека и животных. Анальгетический эффект возникает при стимуляции более чем тридцати структур ЦНС, особенно ядер шва, покрышки, центрального серого вещества и др.

Между структурами антиноцицептивной системы существуют тесные анатомические двусторонние связи, объединяющие отдельные образования и обеспечивающие избирательное включение нейрохимических механизмов подавления боли в зависимости от места, силы и характера полученного организмом повреждения.

При активации ноцицептивными сигналами структуры антиноцицептивной системы с помощью обратной связи угнетают передачу болевых импульсов. Происходит торможение ноцицептивных нейронов в задних рогах спинного мозга, ретикулярной формации, ядрах таламуса.

В механизмах развития анальгезии при активации антиноцицептивных структур наибольшее значение имеют опиоидергическая, серотонинерическая, норадренергическая и каннабиноидная системы мозга.

Механизмы развития боли

Соматогенные болевые синдромы

В основе развития соматогенных болевых синдромов лежит активация ноцицепторов при повреждении тканей. В этом случае характер болевых ощущений во многом зависит от места повреждения. При повреждении поверхностных тканей пациенты испытывают острую боль в зоне поражения. При вовлечении в патологический процесс мышц или костей возникает тупая, ноющая боль. Следствием повреждения висцеральных органов может быть глубокая, сжимающая, схваткообразная боль. Наряду с глубинной болью, возникают зоны отражённой поверхностной и мышечной боли, при этом иррадиирующие боли могут быть значительно сильнее, чем боли в области поражённого органа. Так, проявлением коронарной недостаточности кроме загрудинной боли может быть ощущение боли в плече или мизинце левой руки. При желчнокаменной болезни возможна иррадиация боли в область правой лопатки.

Для соматогенных болевых синдромов характерно появление зон повышенной болевой чувствительности — гипералгезии. Выделяют первичную гипералгезию (в области повреждённых тканей) и вторичную (вне зоны повреждения).

● Первичная гипералгезия основана на повышении возбудимости (сенситизации) ноцицепторов. Сенситизация ноцицепторов — результат взаимодействия альгогенов с соответствующими рецепторами на мембране ноцицептивной терминали, что усиливает проведение ноцицептивных сигналов в структуры ЦНС. Воспалительный процесс, возникающий при повреждении тканей, способствует не только функциональным, но и структурным изменениям ноцицепторов. Ноцицепторы приобретают чувствительность к другим раздражителям, например, катехоламинам, что значительно расширяет диапазон раздражителей, способных активировать болевые рецепторы.

● Вторичная гипералгезия связана с повышением возбудимости центральных ноцицептивных нейронов, главным образом, нейронов задних рогов спинного мозга. Нейроны с повышенной возбудимостью в ответ на раздражение не только генерируют разряды с увеличенной частотой, но и сохраняют усиленную активность более продолжительное время. Область вторичной гипералгезии может быть не только вокруг зоны повреждения, но и на противоположной стороне тела.

Один из механизмов повышения возбудимости ноцицептивных нейронов — феномен «взвинчивания» (англ. — wind - up), или прогрессивное увеличение возбудимости ноцицептивных нейронов в ответ на повторную стимуляцию С-афферентов. Такая повышенная возбудимость ноцицептивных нейронов — следствие усиленного выделения глутамата и нейрокининов из центральных терминалей ноцицепторов в задних рогах спинного мозга. Считают, что кратковременный болевой стимул вызывает непродолжительное возбуждение этих нейронов, что связано с взаимодействием глутамата с АМРА-рецепторами (alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole-propionic acid) ноцицептивных нейронов. При повторной или более продолжительной стимуляции С-волокон выделяемые нейрокинины (вещество Р и нейрокинин А) взаимодействуют с соответствующими рецепторами, самостоятельно возбуждают ноцицептивные нейроны и, одновременно деполяризуя клеточную мембрану, устраняют блокаду NMDA (N-methyl-D-aspartate) регулируемых каналов ионами Mg²⁺. После этого глутамат взаимодействует с NMDA-рецепторами, это приводит к активному поступлению Са²⁺ в клетку, активации генов раннего реагирования, синтезу оксида азота и простагландинов. Все указанные изменения приводят к длительной деполяризации нейронов, увеличению их возбудимости и реактивности. Феномен центрального повышения возбудимости нейронов во многом зависит от интенсивности ноцицептивных импульсов, идущих к ЦНС, это наблюдают даже в условиях наркоза при хирургических вмешательствах. Поэтому во время хирургических операций наряду с методами нейролептаналгезии необходимо использовать методы регионарной анестезии, обеспечивающие блокаду периферической ноцицептивной импульсации. Такая тактика позволяет значительно снизить интенсивность и продолжительность послеоперационного болевого синдрома.

Помимо сенситизации ноцицептивных нейронов заднего рога, повреждение тканей вызывает сенситизацию ноцицептивных нейронов вышележащих центров, включая ядра таламуса и соматосенсорную кору больших полушарий. Одновременно с этим происходит активация структур антиноцицептивной системы, чья деятельность направлена на торможение ноцицептивных нейронов и снижение их возбудимости. При выраженном повреждении периферических тканей торможение ноцицептивных нейронов структурами антиноцицептивной системы недостаточно. Это требует введения ненаркотических и/или наркотических анальгетиков, устраняющих сенситизацию периферических и центральных ноцицептивных нейронов.

Неврогенные болевые синдромы

Неврогенные болевые синдромы — один из клинических парадоксов. Действительно, пациентов с частичной или полной потерей чувствительности, вызванной повреждением периферических нервов или структур ЦНС, могут беспокоить неприятные, в том числе, ярко выраженные болезненные ощущения в парализованной конечности.

Экспериментально и клинически доказано, что неврогенные болевые синдромы возникают при вовлечении в патологический процесс периферических или центральных структур, участвующих в регуляции болевой чувствительности.

● Причины периферических повреждений: метаболические нарушения (диабетическая полиневропатия), травма (фантомно-болевой синдром, каузалгия), интоксикации (алкогольная полиневропатия), инфекции (постгерпетическая ганглионевропатия), механическое сдавление (невропатические боли при онкологических процессах, радикулопатии при грыжах межпозвонковых дисков).

● Причиныцентральных повреждений: травмы спинного и головного мозга, ишемические и геморрагические инсульты, снижающие соматосенсорную чувствительность, демиелинизирующие заболевания (рассеянный склероз), сирингомиелия и др. Развитие центральных болей возможно не только при органическом повреждении структур ЦНС, но и при функциональных расстройствах. Около 2–3% пациентов, страдающих эпилепсией, испытывают боли во время ауры или парциальных судорог.

Клинические проявления неврогенной боли, независимо от этиологии и уровня повреждения, во многом сходны. Характерны продолжительная спонтанная (независимая от стимула) боль в области изменённой тактильной, температурной, болевой чувствительности и стимулозависимые болезненные проявления — гиперпатия, дизестезия, аллодиния. Клинически при неврогенных болевых синдромах возможны трофические изменения кожи, подкожной клетчатки, волос, ногтей, мышечного тонуса или местные вегетативные нарушения (припухлость тканей, изменение дермографизма, цвета и температуры кожи). Стимулонезависимая боль может быть постоянной или пароксизмальной (стреляющей, сдавливающей или жгучей). При неполном повреждении периферических нервов, сплетений или задних корешков спинного мозга в большинстве случаев возникает острая периодическая пароксизмальная боль, подобная электрическому разряду, длящаяся несколько секунд. При полном повреждении боли в денервированной области чаще имеют постоянный характер.

Патогенез неврогенных болевых синдромов имеет следующие звенья:

появление спонтанной эктопической активности (чрезмерное увеличение амплитуды потенциалов действия);

развитие механочувствительности нервных волокон;

изменение фенотипа нервных волокон;

появление перекрёстного возбуждения в нейронах дорсальных ганглиев;

развитие деафферентационной гиперчувствительности;

формирование агрегатов гиперактивных нейронов с самоподдерживающейся активностью в ноцицептивных структурах ЦНС;

дезинтеграция структур антиноцицептивной системы.

Такая реорганизация приводит к появлению «взрывной» активности ноцицептивных нейронов и развитию пароксизмальной боли. Нарушения регуляции и высшие структуры системы болевой чувствительности. Их деятельность бывает изменена настолько, что стимуляция антиноцицептивных структур мозга не только не устраняет боль, а усугубляет течение неврогенного болевого синдрома. Поэтому для лечения неврогенных болевых синдромов необходимы не анальгетики, а препараты, подавляющие эктопическую активность и усиливающие тормозные реакции в ЦНС.

Психогенные болевые синдромы

Психогенные болевые синдромы, согласно классификации Международной ассоциации по изучению боли, бывают следующих видов:

боли, провоцируемые эмоциональными факторами и обусловленные мышечным напряжением;

боли как бред или галлюцинация у пациентов с психозами, исчезающие при лечении основного заболевания;

боли при истерии и ипохондрии, не имеющие соматической основы;

боли, связанные с депрессией, не предшествующие ей и не имеющие другой причины.

Для психогенных болевых синдромов характерно наличие тяжёлой, длительной, изнурительной боли, необъяснимой никакими известными соматическими заболеваниями или поражением структур нервной системы. Локализация этой боли обычно не соответствует анатомическим особенностям тканей или зонам иннервации, подозреваемым в качестве причины боли. Иногда выявляют соматические повреждения, в том числе, нарушения нервных проводящих путей и центров, однако интенсивность боли при этом значительно превышает степень повреждения. Как правило, это связано с приобретённым «болевым поведением» у пациентов с соматогенным или неврогенным болевым синдромом. Например, у пациентов с болями в спине при грыже межпозвонкового диска болевое поведение часто основано на страхе спровоцировать возникновение боли неверным движением.

В патогенезе психогенных болевых синдромов можно выделить три ведущих фактора.

● Соматизация (развитие соматоформных болевых расстройств).

● Рефлекторное напряжение мышц, обусловленное психологическими причинами. В этом случае развитие болезненного дискомфорта происходит вследствие ишемизации мышц, усиления синтеза альгогенов и сенситизации ноцицепторов.

● Возможность появления бреда или болезненных галлюцинаций у пациентов с психозами.

Для объяснения механизмов развития соматоформных болевых ощущений используют конверсионную модель и/или классический условный рефлекс. При тревожно-фобических состояниях, ипохондрии или депрессии, вызывающих чувство беспомощности и безнадежности, психологический конфликт может перейти в физическое страдание в виде боли. Боль в данном случае уменьшает психологический конфликт. Это — приспособительная реакция, отвлекающая внимание пациента от душевных тревог. Боль неосознанно понимают как выигрыш, более приемлемое состояние, чем психологический дистресс. После этого при очередном психологическом конфликте происходит неосознанное закрепление у пациентов «защитного» болевого поведения (жалобы на боль, стоны, мимика страдальца, ограничение подвижности). При такой боли функция страдающего органа практически не нарушена. Условный рефлекс может быть выработан на любой стимул. Боль или другие мнимые сенсорные расстройства (глухота, слепота, анестезия и т.п.) особенно ярко выражены при истерическом неврозе.

Болевые синдромы при психо-эмоциональных расстройствах могут быть следствием рефлекторного напряжения скелетных мышц и гладкомышечных волокон в висцеральных органах в ответ на отрицательные эмоции, тревогу, беспокойство. У таких пациентов изменены частота и сила сердечных сокращений, тонус периферических сосудов, возникает дискинезия желудочно-кишечного тракта, билиарной системы, что может вызывать кардиалгии и боли в животе. Рефлекторное длительное повышение тонуса перикраниальных или поясничных мышц — причина головных болей напряжения и дорсалгий.

Психогенные болевые синдромы в виде бреда или галлюцинации могут быть проявлением шизофрении. У этих пациентов возможно развитие галлюцинаций кожного и мышечного чувства в виде ощущений болезненного давления в различных частях тела.