Физиология боли

Ноцицепция

Автор: Смирнов В.М.
© 2007 Коллектив клуба анестезиологов и реаниматологов «Ремзал» (www.remzal.org)

         Боль – системная реакция организма, направленная на его защиту от повреждения. Теория интенсивности боли предполагает, что любое сенсорное раздражение становится болевым, когда преодолевается определенный порог интенсивности.

• Эпикритическая боль – острая, четко локализируемая боль, длится не дольше времени действия стимула.
• Протопатическая боль – грубая, плохо локализуемая «вторая» боль.

   В передаче и восприятии боли выделяют 4 этапа:

1.     Трансдукция – преобразование повреждающего действия в электрический сигнал

2.    Трансмиссия – передача болевого импульса в ростральном направлении, происходящая по этапам:

• ноцицептор – спинной мозг;
• спинной мозг – гипоталамус;
• гипоталамус – кора больших полушарий.

3.    Модуляция – преобразование импульса нисходящими воздействиями

4.     Перцепция – формирование ощущения боли.

Трансдукция

        Представляет собой процесс преобразования повреждающего воздействия в электрический импульс.

         Периферические нервные волокна, обеспечивающие ноцицепцию, называются ноцицепторами. К ним относятся Аd механорецепторы, Аd механотермальные и С- полимодальные рецепторы. Первые два отвечают за соответствующие раздражители, имеют небольшой диаметр, миелинизированы, обладают высокой скоростью проведения и точечными рецептивными полями. Они проводят «первую» эпикритическую боль. С- полимодальные волокна отвечают за механическое, термическое и химическое раздражение, немиелинизированы, имеют низкую скорость проведения. Проводят протопатическую «вторую» боль.

     Все ноцицепторы обладают способностью к усилению боли, выражающуюся в увеличении амплитуды и частоты болевых сигналов при повторном или длительном ноцицептивном раздражении. С- полимодальные волокна отвечают только за повторное раздражение.

• Активация ноцицепторов (ионы калия и водорода, серотонин, брадикинин, СР)
• сенсибилизация (простагландины, СР)
• Выход алгогенных веществ из плазмы (брадикинин, лейкотриены, простагландины)

Трансмиссия

Под трансмиссией понимают ростральную передачу болевых импульсов.

В спинном мозге Аd и С волокна заканчиваются в I, II и V пластинах серого вещества по Rexed. Ростральное проведение осуществляется

• спиноталамический путь (I, V, VII и VIII пластины)
• Спиноретикулярный путь (I, V-VIII пластины)
• Спиномезенцефальный путь (I-V пластины)

Основным путем проведения проприоцептивной чувствительности является

спиноталамичекий путь, который в свою очередь имеет медиальную и латеральную части. Латеральная часть через таламус проецирует болевые раздражения на соматосенсорную зону коры. Медиальная имеет множественные синапсы в ретикулярной формации, паравентрикулярных ядрах, гипоталамусе и периакведуктальном сером веществе. Именно она отвечает за развитие нейроэндокринных реакций на боль.

         Существуют 2 фазы боли: быстрый компонент, обусловленный AMPA рецепторами, активируемыми глутаматом и аспартатом, и медленный, обусловленный активацией NMDA рецепторов.

Молекулярные механизмы

Рецепторы возбуждающих аминокислот (ВАК)

         Различают три вида рецепторов:

• AMPA рецепторы (α-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазоловая кислота)
• NMDA рецепторы (N-метил-D-аспартат)
• Каинатные рецепторы

 AMPA и каинатные рецепторы являются неселективными каналами
быстрого проведения и отвечают на быстрое раздражение (эпикритическая боль). NMDA рецепторы специфичны для Са и отвечают за взвинчивание (феномен аллодинии) и протопатическую боль.

         NMDA рецептор состоит из трех субъединиц:

•  частица связывания фенциклидина
• ионный канал
• управляющая субъединица (кальмодулин)

Действие входящего потока ионов Са²⁺:

• Активация фосфолипазы А₂ и простагландинового каскада. Развитие нейровоспаления. Гиперсенсибилизация нервной клетки
• Активация нейрональной NO-синтазы через кальмодулин. NO активирует систему гуанилатциклаза – цГМФ, а затем протеинкиназу С. Она активирует G-белокопиатного рецептора, открывающий ионный канал для калия, что ведет к развитию толерантности к опиоидам.

  Действие анестетиков на рецепторы:

•  АМРА: ингаляционные анестетики (?), барбитураты
•  NMDA: калипсол, ингаляционные анестетики (?), закись азота (?), ксенон, магнезия

 Рецпторы g-аминомасляной кислоты (GABA, ГАМК)

ГАМК рецепторя является наиболее важным звеном передачи боли в ЦНС.

Они бывают двух видов: ГАМКа и ГАМКв. Бензодиазепины, барбитураты, пропофол, этомидат действуют на первый тип, поэтому мидазолам или диазепам, назначаемые интратекально могут иметь незначительный аналгетический эффект. 

Модуляция

      В целом, спинной мозг работает по принципу усиливающего трансформатора. И логично предположить, что имеется система, ограничивающая взвинчивание болевых импульсов на запредельный уровень. Модуляция представляет собой трансформацию усиленного болевого сигнала в ЦНС.  Она осуществляется несколькими путями, начинающимися в параакведуктальном и паравентрикулярном сером веществе среднего мозга, латеральных и заднелатеральных отделах моста, ростовентральной части продолговатого мозга (периакведуктальное и паравентрикулярное вещество) и оканчивается в I и V пластинах спинного мозга по Rexed.

      Воздействие на опиоидные рецепторы вызывает усиление исходящего тока ионов калия и ослабление входящего потока ионов кальция. Механизм действия можно описать схемой: связывание эндорфина с рецептором вызывает отделение его α субъединицы и связывание ее с ионным каналом калия, что повышает проницаемость. Основными медиаторами являются эндогенные опиоиды.

      Еще одним медиатором антиноцицептивной системы является норадреналин. Он активирует α₂-адренорецепторы по тому же механизму, что и опиаты.

    Считается, что серотонин также обладает центральным аналгетическим действием, что подтверждается его высокой концентрацией в ростовентральной части продолговатого мозга. При интратекальном введении вызывает аналгезию.

  Основное значение имеет активация афферентных нервных волокон во время операции. Уже локальное высвобождение медиаторов агрессии имеет, помимо активирующего афференты действия, резорбтивный эффект, проявляющийся общей стрессовой реакцией.

Нейрогенные механизмы

   Спиноретикулоталамическая система имеет наиважнейшее значение в развитии стрессовых реакций. Центральное интегрирующее звено автономных и вегетативных реакций находится в паравентрикулярном ядре гипоталамуса. Именно здесь синтезируется кортиколиберин, а также эндогенные опиаты. Кортиколиберин увеличивает секрецию АКТГ гипофизом, АДГ накапливается в задней доле гипофиза и выделяется в плазму. Уровень АДГ в плазме может рассматриваться как показатель стресса.

 Медиаторы воспаления

   Повреждение тканей приводит к выбросу цитокинов, эйкозаноидов, брадикинина, СР. Экспериментальные исследования показали, что клиника стресса развивается у животных после повреждения тканей даже при отсутствии спинного мозга, что доказывает предыдущий постулат.

    СР действует как нейротрансмиттер боли, иммуномодулятор (повышает синтез ИЛ-1) и ингибирует синтез инсулина.

    ИЛ-1 синтезируется макрофагами и клетками костномозгового происхождения. Он активирует нормальные киллеры и  b-лимфоциты, усиливает синтез острофазовых белков, вызывая лихорадку, анорексию, протеолиз. Также он повышает синтез b-эндорфина и АКТГ.

   αФНО (кахектин) рассматривается как один из основных факторов развития стрессовой реакции. Он усиливает секрецию белков острой фазы, протеолиз ингибирует выделение инсулина, снижает ОПСС, активируя NO-синтазу.

Стрессовые гормоны

  Выделяют две основные стрессовые гормональные оси: гипоталамус-гипофиз-надпочечники (ГГН) и симпато-адреналово-медуллярную (высвобождение катехоламинов, лей- и метэнкефалина).  Секреция эндогенных опиоидов также является компонентом активации ГГН: АКТГ и опиоиды образуются из одного источника – проопиомеланокортина (ПОМК). Поскольку опиоиды являются компонентом обеих систем, то вполне логично, что их введение тормозит их по механизму отрицательной обратной связи. Однако, торможение реакций в системе ГГН  еще не означает адекватного обезболивания.

         На фоне стресса повышается секреция СТГ и снижается синтез гормонов щитовидной железы.

         В целом, метаболический ответ на стресс протекает в 2 фазы: прилива и отлива:

1.     Фаза отлива

• Снижение потребления кислорода
• повышение ОПСС
• снижение диуреза
• снижение синтеза инсулина и повышение уровня глюкозы
• снижение температуры
•  состояние гипометаболизма (катаболизм)

     2.     Фаза прилива

Подход к обезболиванию

         В настоящее время грамотным считается блокировать все звенья передачи ноцицептивного сигнала.

1.      Трансдукция

• Цель: снизить выброс медиаторов воспаления  и агрессии. Средство: НПВС в премедикацию
• Не допускать активацию ноцицептивных афферентов. Средства: местные анестетики внутрибрюшинно, внутриплеврально, в область разреза, проводниковая анестезия

        2.      Трансмиссия

3.     Модуляция

4.    Перцепция

• Цель: заблокировать центральные опиоидные рецепторы. Средство: опиоиды внутривенно.
• Активизировать ГАМКа рецепторы. Средство: барбитураты, бензодиазепины, пропофол, этомидат.