Анатомия и физиология ноцицепции

Пути проведения болевой чувствительности

Болевые ощущения проводятся через трехней-ронные пути, которые передают ноцицептивный стимул от периферии в кору головного мозга (рис. 18-1). Тела первых нейронов находятся в спинномозговых узлах, расположенных в меж-позвонковных отверстиях. Каждый первый ней­рон имеет один аксон, который делится на два от­ростка: один из них иннервирует периферические ткани, а другой в составе заднего корешка направ­ляется в задний рог спинного мозга и заканчивает­ся синапсом на клетках вторых нейронов. Аксон второго нейрона, тело которого лежит в заднем роге, направляется на противоположную сторону спинного мозга через переднюю белую спайку и входит в боковой канатик, где включается в состав спиноталамического пути. Второй нейрон закан­чивается синапсом на клетках таламуса. Здесь ле­жит тело третьего нейрона, отросток которого про­ходит через внутреннюю капсулу и в составе лучистого венца достигает постцентральной изви­лины коры головного мозга.

Первые нейроны

Проксимальный отросток подавляющего боль­шинства первых нейронов входит в спинкой мозг в составе заднего (чувствительного) корешка спинномозгового нерва в каждом шейном, груд­ном, поясничном и крестцовом сегменте. Некото­рые немиелинизированные афферентные волокна (типа С) входят в спинной мозг в составе вент­ральных (двигательных) корешков. Этот феномен объясняет случаи, когда больные продолжают ощу­щать боль даже после пересечения задних корешков (такая операция называется ризотомией). Кроме того, есть сообщения о появлении боли при стиму­ляции вентральных корешков. В задних рогах аксо­ны первых нейронов переключаются не только на вторые нейроны, но и на вставочные нейроны, сим­патические нейроны и двигательные нейроны из передних рогов.

Болевые импульсы из области головы переда­ются волокнами тройничного (V пара), лицевого (VII пара), языкоглоточного (IX пара) и блуждаю­щего (X пара) нервов. Гассеров (тройничный) узел представляет собой скопление тел первых чувстви­тельных нейронов, периферические отростки кото­рых направляются в составе ветвей тройничного нерва — глазного нерва, верхнечелюстного нерва и нижнечелюстного нерва. Тела первых чувстви­тельных нейронов лицевого нерва находятся в узле коленца, тела соответствующих нейронов язы­коглоточного нерва — в верхнем и нижнем узлах языкоглоточного нерва, блуждающего нерва --в верхнем (соматическая иннервация) и нижнем (вегетативная иннервация) узле блуждающего нер­ва. Проксимальные отростки аксонов первых ней­ронов из этих узлов достигают ядер черепных нер­вов, где образуют синапсы со вторыми нейронами.

Вторые нейроны

После того как афферентные волокна входят в спинной мозг, они разделяются в соответствии с размерами, при этом толстые миелинизирован-ные волокна располагаются медиально, а тонкие немиелинизированные — латерально. Перед пере­ключением на вторые нейроны в сером веществе ипсилатеральных задних рогов спинного мозга, некоторые волокна болевой чувствительности могут в составе проводящего пути Лиссауэра поднимать­ся или опускаться на один-три сегмента спинного мозга. Во многих случаях связующим звеном меж­ду первыми и вторыми нейронами являются вста­вочные нейроны. Согласно Рекседу, серое вещество спинного моз­га разделено на 10 пластин, или слоев, идущих в направлении от продолговатого мозга каудально (рис. 18-2 и табл. 18-4). Первые шесть пластин, кото­рые формируют задние рога, воспринимают всю аф­ферентную информацию и являются основным ме­стом модуляции боли посредством восходящих и нисходящих влияний (см. далее). Вторые нейро­ны функционально представляют собой либо ноци-цептивно-специфичные нейроны, либо нейроны широкого динамизма. Ноцицептивно-специфичные нейроны реагируют только на ноцицептивные сти­мулы, в то время как нейроны широкого динамизма воспринимают по волокнам Аβ, Аδ и С также и не-ноцицептивные афферентные импульсы.

Рис. 18-1.Пути проведения болевой чувствительности

Рис. 18-2.Слои серого вещества спинного мозга по Рекседу

Ноцицептивно-специфичные нейроны находятся в I пласти­не, имеют дискретные соматические рецепторные поля, в норме находятся в состоянии покоя и реаги­руют только на высокопороговую ноцицептивную стимуляцию, плохо кодируя ее интенсивность. Ней­роны широкого динамизма — наиболее распростра­ненный тип клеток в веществе задних рогов. Хотя нейроны широкого динамизма находятся во всех участках задних рогов, в большей степени они скон­центрированы в V пластине. При повторяющейся стимуляции частота импульсации нейронов широ­кого динамизма ступенчато возрастает по экспоненте ("реакция испуга"), даже если интенсивность сти­мула не увеличивается. Подобно ноцицептивно-специфичным нейронам, нейроны широкого дина­мизма имеют обширные рецепторные поля.

Большинство ноцицептивных волокон типа С имеют коллатерали или заканчиваются на вторых нейронах в I, II и, в меньшей степени, в V пластине. В отличие от них, ноцицептивные волокна типа Аδ образуют синапсы преимущественно в пластинах I и V, и, в меньшей степени, в X пластине. Клетки I пластины реагируют главным образом на ноци­цептивные импульсы из кожи и глубоких сомати­ческих структур. Пластина II, называемая также студенистым веществом (substantia gelatinosa), со­держит много вставочных нейронов и играет боль­шую роль в восприятии и модуляции ноцицептив­ных импульсов с кожи. Пластина II представляет особый интерес, поскольку считается, что именно она — главное место действия опиоидов. Пластины III и IV воспринимают в основном неноцицептив-ные сенсорные импульсы. Передние (двигатель­ные) рога формируются преимущественно VIII и IX пластинами. VII пластина носит название ла­терального промежуточного столба и содержит тела преганглионарных симпатических нейронов.

Висцеральные афферентные волокна заканчи­ваются в основном в V пластине, в меньшей степе­ни — в I. Эти две пластины представляют собой зону центральной конвергенции соматических и висцеральных импульсов. V пластина реагирует на ноцицептивные и неноцицептивные сенсорные импульсы, воспринимает соматическую и висце­ральную боль. Феномен конвергенции (схождения) висцеральных и соматических сенсорных импульсов клинически проявляется иррадиацией боли (табл. 18-3). В отличие от соматических волокон, висцеральных ноцицептивных волокон меньше, они более диффузно распределены, активируют отно­сительно большее количество нейронов в спинном мозге и не имеют соматотопической организации.

А. Спиноталамический путь. Аксоны большин­ства вторых нейронов направляются на про­тивоположную сторону спинного мозга через переднюю белую спайку, включаются в состав спи-ноталамического пути и достигают таламуса, рети­кулярной формации, ядра шва и центрального серого вещества (околоводопроводного). Спино-таламический путь — главный путь проведения бо­левой чувствительности — проходит в переднела-теральном отделе белого вещества спинного мозга. Этот восходящий путь можно разделить на лате­ральный pi медиальный. Аксоны второго нейрона латерального спиноталамического пути (сино­ним — неоспиноталамический путь) заканчиваются синапсом на клетках вентральных заднелатераль-ных ядер таламуса. Латеральный спиноталамичес-кий путь обеспечивает восприятие дискримина-тивных аспектов боли — таких как локализация, интенсивность и длительность. Аксоны второго нейрона медиального спиноталамического пути (синоним — палеоспиноталамический путь) закан­чиваются синапсом на клетках медиальных отде­лов таламуса. Медиальный спиноталамический путь обеспечивает восприятие вегетативных и эмо­циональных аспектов боли. Некоторые волокна спиноталамического тракта заканчиваются на клетках центрального серого вещества и могут служить важным связующим звеном между восхо­дящими и нисходящими проводящими путями (см. ниже). Коллатеральные волокна образуют си­напсы на нейронах активирующей ретикулярной формации и гипоталамуса, что обеспечивает реак­цию активации при болевой стимуляции.

ТАБЛИЦА 18-4.Пластины (слои) серого вещества спинного мозга

Пластина Основная функция Входящие волокна Наименование
I Соматическая ноцицепция, терморецепция Аδ,С Краевой слой
Il Соматическая ноцицепция, терморецепция С,Аδ Студенистое вещество
III Соматическая механорецепция Аβ,Аδ Собственное ядро
IV Механорецепция Aβ, Аδ Собственное ядро
V Висцеральная и соматическая ноцицепция и механорецепция Аβ, Аδ, (С) Собственное ядро Нейроны широкого дина­мизма
Vl Механорецепция Aβ Собственное ядро
VII Симпатическая активность   Латеральный промежу- точный столб
VIII   Aβ Передний рог
IX Двигательная активность Aβ Передний рог
X   Аδ Центральный канал

Б. Альтернативные пути проведения болевой чувствительности. Аналогично путям проведения эпикритической чувствительности, ноцицептив­ные волокна могут проходить диффузно, ипсила-терально и контралатералъно, поэтому некото­рые больные продолжают ощущать боль после хирургического пересечения контралатерального спиноталамического пути. Таким образом, помимо спиноталамического пути, играют весьма важное значение и другие восходящие пути проведения болевой чувствительности. Считают, что спиноре-тикулярный путь опосредует реакцию активации и реакцию вегетативной нервной системы на боль. Спиномезенцефалический путь может активиро­вать нисходящие антиноцицептивные влияния, потому что некоторые его волокна заканчиваются на клетках центрального серого вещества. Спино-гипоталамический и спинотеленцефалический пути активируют гипоталамус и влияют на эмоци­онально-поведенческие аспекты восприятия боли. Спинно-шейный путь, не пересекая среднюю ли­нию, поднимается до латерального шейного ядра, которое отдает волокна к контралатеральному та-ламусу; этот путь, вероятно, является главным альтернативным путем проведения болевой чув­ствительности. Наконец, некоторые волокна в зад­них столбах серого вещества (которые обеспечива­ют перцепцию тактильной и проприоцептивной чувствительности) могут проводить болевые им­пульсы; этот путь в спинном мозге проходит меди­ально и ипсилатерально.

В. Интеграция с симпатической и двигательной системами. Соматические и висцеральные аффе­рентные волокна образуют многочисленные синап­сы с двигательными и симпатическими волокнами в спинном и продолговатом мозге, а также в высших мозговых центрах. Афферентные нейроны задних рогов переключаются на двигательные нейроны пе­редних рогов с помощью прямого синаптического контакта, а также через вставочный нейрон. Эти си­напсы обеспечивают рефлекторную мышечную ак­тивность (как физиологическую, так и патологи­ческую) при болевом раздражении. Контакты между афферентными ноцицептивными нейрона­ми и симпатическими нейронами в латеральном промежуточном столбе обеспечивают вегетатив­ную реакцию на боль — вазоконстрикцию, спазм гладкой мускулатуры, выброс катехоламинов ло­кально и из мозгового слоя надпочечников.

Третьи нейроны

Третьи нейроны расположены в таламусе и посы­лают волокна в соматосенсорные поля I и II, кото­рые расположены в постцентральной извилине коры головного мозга. Эти поля коры обеспечива­ют перцепцию и дискретную локализацию боли. В то время как большинство нейронов латераль­ных ядер таламуса переключается на клетки сома-тосенсорной коры, нейроны внутрипластинчатых и медиальных ядер образуют синапсы с клетками передней поясной извилины, опосредуя эмоцио­нальный компонент боли.

Физиология ноцицепции

НОЦИЦЕПТОРЫ

Рецепторы, которые воспринимают ноцицептив-ный стимул, называются ноцицепторами. Для ноци-цепторов характерны высокий порог активации и кодировка интенсивности стимула за счет ступен­чатого повышения частоты импульсации. При по­вторной стимуляции развиваются отсроченная адаптация, сенситизация (см. ниже), а также спон­танная активация даже в отсутствие стимуляции.

Ноцицептивное ощущение можно разделить на два компонента. Острая, непродолжительная и хо­рошо локализованная "первая боль" возникает пос­ле короткого латентного периода (0,1 с), прово­дится по волокнам типа А5 , при необходимости тестирования вызывается уколом иглы. Ноющая, более продолжительная и плохо локализованная "вторая боль"возникает отсроченно и проводится по волокнам типа С. В отличие от рецепторов эпи-критической чувствительности, которые являются специализированными образованиями, подавляю­щее большинство рецепторов протопатической (ноцицептивной) чувствительности представлено свободными нервными окончаниями.

Большинство ноцицепторов — это свободные нервные окончания, воспринимающие темпера­турное, механическое и химическое воздействие на ткани. Описано несколько типов ноцицепторов: 1) механоноцицепторы, которые воспринимают щип­ки и уколы иглой; 2) молчащие ноцицепторы, ко­торые активируются только в случае воспаления; 3) полимодальные механотермические ноцицепторы. Преобладают полимодальные механотерми­ческие ноцицепторы, они реагируют на чрезмерное давление, резкие изменения температуры (> 42 0C и < 18 0C) и алгогены (вещества, облегчающие вос­приятие боли рецепторами). К алгогенам относят брадикинин, гистамин, серотонин (5-гидрокси-триптамин, 5-ГТ), ионы водорода и калия, некото­рые простагландины и, возможно, аденозинтри-фосфат (АТФ). Полимодальные ноцицепторы медленно адаптируются к сильному давлению и сенситизируются к тепловым воздействиям. Специфические тепловые, холодовые и химичес­кие ноцицепторы описаны, но встречаются редко.

Кожные ноцицепторы

Ноцицепторы располагаются как в соматических тканях, так и во внутренних органах. Афферентные нейроны первого порядка достигают периферичес­ких тканей в составе спинномозговых соматичес­ких, симпатических, а также парасимпатических нервов. Соматические ноцицепторы расположены в коже (кожные ноцицепторы) и глубжележащих тканях (мышечные, сухожильные, фасциальные и костные ноцицепторы), в то время как висце­ральные находятся во внутренних органах. Уни­кальность роговицы и пульпы зуба состоит в том. что они иннервированы исключительно ноцицеп-тивными волокнами типов Аδ и С.