1.1. Ноцицептивные системы (НС)

1.1. Ноцицептивные системы (НС)

Болевые рецепторы и периферические нервы

Традиционно рассматриваются две основные теории болевого восприятия. Согласно первой, выдвинутой M. Frey, в коже имеются болевые рецепторы, от которых начинаются специфические афферентные пути к мозгу. Было показано, что при раздражении кожи человека через металлические электроды, прикосновение которых даже не ощущалось, выявлялись «точки», пороговая стимуляция которых воспринималась как резкая нестерпимая боль. Вторая теория, предложенная Goldscheider, постулирует, что любой сенсорный стимул, достигающий определенной интенсивности, может вызвать боль. Другими словами, не существует специфических болевых структур, а боль является результатом суммации термических, механических и других сенсорных импульсов. Названная вначале теорией интенсивности, позже эта теория стала более известной как теория «паттерна» или «суммации». Однако исследования последних лет, посвященные изучению анатомии и физиологии боли, в большой степени «примирили» эти две оппозиционные научные теории.

С точки зрения периферических механизмов боли действительно показана большая степень их специфичности, однако она не является абсолютной, как полагал М. Frey. В настоящее время установлено, что существуют два типа периферических дистальных сенсорных нейронов, наиболее активно реагирующих на ноцицептивные стимулы. Первый тип — это очень тонкие, слабомиелинизированные, так называемые С-волокна (0,4—1,1 мкм в диаметре), второй — тонкие, миелинизированные А-дельта-волокна (1,0—5,0 мкм в диаметре). Согласно современным данным, периферические рецепторы этих нейронов в большом количестве содержатся в различных тканях и органах и имеют множество концевых разветвлений с мелкими аксоплазматическими отростками, которые и являются структурами, активируемыми болевым воздействием. На основании изучения ответных характеристик этих тонких афферентов было выделено три их вида: механосенситивные, термосенситивные и полимодальные ноцицепторы. Первые два активируются только интенсивным, повреждающим ткань давлением или термической стимуляцией; их эффекты опосредуются как А-дельта-, так и С-волокнами. Полимодальные афференты реагируют на механические и термические стимулы. А-дельта-волокна отвечают как на легкое прикосновение, давление, так и на болевые стимулы. Их активность соответствует интенсивности стимула. Эти волокна «проводят» также информацию о характере и локализации болевого стимула. Наблюдения о гетерогенности А-дельта- и С-волокон могут объяснить, например, появление отличных от боли ощущений при раздражении роговицы, в которой локализуются исключительно свободные нервные окончания указанных выше нейронов.

С активацией афферентных волокон определенного калибра связывают различные типы болевых ощущений: так называемую первичную — коротколатентную, хорошо локализованную и качественно детерминированную боль и вторичную — длиннолатентную, плохо локализованную, тягостную, тупую боль. Экспериментально было показано, что «первичная» боль связана с афферентной импульсацией в А-дельта-волокнах, а «вторичная» — с С-волокнами. Однако А-дельта- и С-волокна не являются исключительно проводниками болевой чувствительности, они активируются также неповреждающими термическими (тепловыми, холодовыми) и механическими (прикосновение, небольшое давление) стимулами. На активность С-волокон оказывают влияние серотонин, простагландины, тромбаксан, лейкотриены и химические продукты распада тканей. В этих случаях говорят о периферической сенситизации, в отличие от центральной сенситизации, которая имеет место на уровне заднего рога. Оба эти вида сенситизации встречаются при хронических болях.

Ядра периферических афферентов расположены в спинномозговых ганглиях, откуда центральные их аксоны направляются через задние корешки в задний рог спинного мозга (краниальные афференты заканчиваются, главным образом, в ядре тройничного нерва — аналоге заднего рога спинного мозга). Тонкие сенсорные волокна при входе в спинной мозг занимают более латеральную позицию, а в самом спинном мозге формируют отдельный пучок, именуемый трактом Лиссауэра, который отвечает за афферентацию боли. Было показано, что пересечение этого тракта у животных приводит к полной сегментарной аналгезии. Однако у человека этот тракт содержит также и проприоспинальные волокна, и строго дифференцировать или выделить с помощью селективной ризотомии отдельные пучки «болевых» и «неболевых» нервных волокон практически не удается.

Задние рога спинного мозга

Тонкие миелинизированные и слабомиелинизированные сенсорные волокна, проходя через тракт Лиссауэра, заканчиваются в поверхностных отделах заднего рога. Многие из этих волокон заканчиваются ипсилатерально в аналогичных зонах соседних выше- и нижележащих спинальных сегментов, а часть из них, пройдя через переднюю спайку, оканчиваются в контралатеральном заднем роге. Цитоархитектонические исследования показали, что нейроны заднего рога организованы в девять слоев или пластин. Тонкие миелинизированные волокна (А-дельта) оканчиваются главным образом в I пластине, а также в III и частично в V пластинах по Rexed. Слабомиелинизированные С-волокна заканчиваются во II пластине (желатинозной субстанции). От этих клеток начинаются вторые нейроны, контактирующие с клетками боковых и передних рогов тех же и соседних спинальных сегментов, обеспечивая реализацию вегетативных и соматических рефлексов. Другие вторые нейроны, участвующие в проведении боли, проецируются контралатерально (лишь незначительная их часть идет ипсилатерально) и затем направляются к верхним уровням.

В последние годы сделаны существенные наблюдения, касающиеся процессов нейротрансмиссии и модуляции боли в заднем роге. Показано, что терминали тонких афферентов в заднем роге содержат различные субстанции, однако их роль в нейромедиации боли различна. Главными трансмиттерами боли в терминалях А-дельта-волокон являются возбуждающие аминокислоты (глутамат, аспартат) и нуклеотид аденозинтрифосфат (АТФ). В настоящее время уделяется огромное внимание изучению NMDA (глутаматных, аспартатных) рецепторов при болевых синдромах (Weber С., 1998; Wood Т., Sloan R., 1997). Активация этих рецепторов индуцирует и поддерживает боль, в то время как их блокада (кетамин), напротив, способствует редукции боли. Эти данные используются для разработки новых фармакологических препаратов для терапии болевых синдромов. Обсуждается также роль двуокиси азота (NO) в качестве сигнальной молекулы в ноцицептивнои передаче (Gordh Т., Karlsten R., Kristensen J., 1995).

В С-волокнах основным медиатором боли является особый пептид, состоящий из 11 аминокислот, известный как субстанция Р. Однако активация С-волокон (при травмах) иногда приводит к освобождению субстанции Р в периферических окончаниях, что способствует процессу периферической сенситизации. Химическая деструкция у животных афферентных терминалей, содержащих субстанцию Р, вызывает аналгезию. У животных и людей с врожденной низкой чувствительностью к боли резко понижено содержание субстанции Р в заднем роге.

В нейротрансмиссии на уровне заднего рога важное значение имеет частота поступающих импульсов с периферии. При частоте ноцицептивных сигналов более 3 в одну секунду постсинаптический разряд становится более продолжительным, что способствует усилению болевого ощущения. Этот феномен временной суммации получил название «windup» (взвинчивание).

Среди образований заднего рога особое место занимает желатинозная субстанция. Практически все исследователи придают ей важное значение как нейрональной системе, регулирующей сенсорный вход и болевую чувствительность на сегментарном уровне. Желатинозной субстанции отводится ключевая роль в теории «входных ворот» боли или теории «воротного контроля» боли (Melzack R., Wall P. O., 1965). Согласно этой теории формирование ноцицептивного потока на сегментарном уровне происходит в результате взаимодействия быстропроводящей, хорошомиелинизированной и медленнопроводящей слабомиелинизированной систем на релейных нейронах спинного мозга. Суть теории заключается в том, что активность хорошомиелинизированных проприоцептивньгх волокон приводит к возбуждению нейронов желатинозной субстанции, которые оказывают ингибирующее влияние на релейные нейроны, тем самым контролируя прохождение на более высокие уровни ноцицептивнои импульсации со стороны тонких немиелинизированных волокон (А-дельта- и С-волокон). Следует, однако, признать, что многие клинические факты не соответствуют представлениям теории «воротного контроля» (отсутствие боли при селективном поражении толстых сенсорных волокон и, наоборот, выраженная боль при поражении только тонких чувствительных волокон при некоторых формах поли невропатий).

На сегментарном спинальном уровне происходит определенная модуляция ноцицептивнои афферентации, которая осуществляется влиянием нисходящих антиноцицептивных систем на различные опиатные, адренергические, глютаматные, пуриновые и другие рецепторы, расположенные на нейронах заднего рога.

Афферентные спинальные пути

Различают две «классические» восходящие афферентные системы: лемнисковые и экстралемнисковые. Лемнисковые системы расположены в задних столбах спинного мозга и реализуют все виды глубокой чувствительности. Главную роль в передаче ноцицептивной информации играют экстралемнисковые пути, расположенные в боковых столбах спинного мозга. Источниками этих проекций являются нейроны I— V пластин заднего рога. Их аксоны переходят через переднюю спайку и образуют на другой стороне афферентный путь к церебральным структурам. Эта афферентная система в свою очередь условно разделяется на два основных тракта: спиноталамический (или неоспиноталамический) и спиноретикулоталамический (или палеоспиноталамический). Неоспиноталамический путь, занимающий переднебоковую часть боковых столбов, состоит из быстропроводящих волокон, заканчивающихся в вентральных постериолатеральных и частично в интраламинарных ядрах зрительного бугра. Этот путь обеспечивает передачу сенсорной информации через зрительный бугор в конкретные зоны сенсорной коры и реализует сенсорно-диск-риминативные аспекты боли, т.е. информацию о ее локализации, идентификации и интенсивности. Филогенетически более древний спиноретикулоталамический тракт, располагающийся в заднемедиальных отделах боковых столбов, состоит из медленнопроводяших волокон, отдает диффузные проекции в ретикулярную формацию ствола, околоводопроводное вещество, ядра шва, гипоталамус, лимбическую систему, таламус и лобные доли. На основании, главным образом, экспериментальных работ в последние годы внутри рассматриваемого пути выделяют три самостоятельных подсистемы. Первая — это собственно спиноретикулярный тракт; вторая представляет собой объединение коротких цепочек интернейронов по длиннику спинного мозга от задних рогов до ретикулярной формации; третья система — это прямой спиногипоталамический путь. Полагают, что самостоятельный путь, направляющийся непосредственно к гипоталамусу и некоторым отделам лимбической системы, осуществляет передачу сенсорной информации от кожи, губ, языка, роговицы, интракраниальных сосудов, кишечника и половых органов. Так или иначе, эти медленнопроводящие системы играют основополагающую роль в формировании аффективных, мотивационных и поведенческих характеристик боли. Кроме того, показано, что задние столбы спинного мозга, наряду со спиноталамическим трактом, участвуют в проведении висцеральной болевой чувствительности.

Аналогичным образом построены система проведения импульсации из ядра спинномозгового пути тройничного нерва, которая включает в себя неотригемино-таламический и палеотригеминоталамический пути.

В соответствии с положением, учитывающим возможности проведения болевых импульсов по многим другим восходящим системам, предложено пути болевой афферентации сгруппировать в две системы: латеральную (неоспиноталамический, неотригеминоталамический, заднестолбовой, спиноцервикальный пути) и медиальную (палеоспиноталамический, палеотригеминоталамический, мультисинаптические проприоспинальные восходящие системы).

Супрасегментарные структуры

Ретикулярная формация мозгового ствола является одной из главных зон восприятия, анализа и интеграции ноцицептивной информации. Здесь заканчиваются пути восходящих систем и начинается диффузная ретикулярная система, а также восходящие проекции к зрительному бугру и затем в соматосенсорную кору. На основе информации, поступающей в ретикулярную формацию, формируются соматические и висцеральные рефлексы. Связь ретикулярной формации с гипоталамусом, базальными ядрами и лимбической системой обеспечивает реализацию нейроэндокринных и эмоционально-аффективных проявлений боли, возникающих при повреждающих воздействиях. Прямые и опосредованные связи ретикулярной формации с корой определяют ее участие в реакциях пробуждения, настораживания на повреждающие стимулы, в формировании ощущения боли и ее психологической оценке.

Другой важной интегративной системой является таламус. Быстропроводящие нейроны спиноталамического пути заканчиваются преимущественно в вентробазальной и задней группе ядер таламуса. Мультисенсорная конвергенция на этих нейронах обеспечивает точную соматотопическую информацию о локализации боли, ее пространственную соотнесенность и сенсорно-дискриминативный анализ. Разрушение вентробазального комплекса проявляется проходящим устранением «быстрой», хорошо локализованной боли и изменяет способность к распознаванию болевых стимулов. Медленнопроводящие нейроны спиноталамического тракта и волокна палеоспиноталамического пути приходят в медиальные и интраламинарные ядра зрительного бугра. Эти ядра осуществляют оценку и раскодирование интенсивности ноцицептивных стимулов, различая их по продолжительности и паттерну разрядов. Деструкция этих ядер у людей вызывает аналгезию.

Вероятно, в обычных условиях существует равновесие между точной, специфичной информацией, поступающей через вентробазальные заднелатеральные ядра, и более общими сигналами тревоги, передаваемыми через медиальный таламус. Клинически выявляемые расстройства, при которых частично разрушена заднебоковая область зрительного бугра, включая заднелатеральное нижнее ядро, могут приводить к синдрому продолжительной жгучей боли, затрагивающему противоположную сторону тела (таламический синдром Дежерина— Русси); боль часто имеет эмоциональный и (или) вегетативный компонент. Существует гипотеза, по которой это состояние может быть обусловлено неограниченным прохождением сенсорной информации через срединную часть зрительного бугра, что воспринимается головным мозгом как боль. Это соответствует тому факту, что у некоторых больных хирургические повреждения срединной части зрительного бугра могут уменьшать этот тип продолжительной боли центрального происхождения.

Конечным звеном, где осуществляется переработка болевой информации, является кора головного мозга. Следует сразу отметить, что не существует коркового болевого центра. Многочисленные исследования позволяют предполагать, что процесс первичного восприятия и сенсорной дискриминации осуществляется в большей мере соматосенсорной и фронтоорбитальной областями коры, в то время как другие области, получающие обширные проекции различных восходящих систем, участвуют в качественной ее оценке, в формировании мотивационно-аффективных и когнитивных процессов, обеспечивающих переживание боли и реализацию ответных реакций на боль. Результаты позитронно-эмиссионных томографических исследований головного мозга при болевых синдромах выявляют заинтересованность различных зон коры, в первую очередь передних отделов поясной извилины (по Бродману: поля 24 и 32), теменные области (37—40), лобные отделы (8— 10, 43—47), инсулярная зона (14).

В заключение изложения данных о НС следует подчеркнуть, что специфичность НС наиболее выражена в периферическом отделе нервной системы и наименее — в центральных ее аппаратах, в коре головного мозга. Электрическая стимуляция тонких сенсорных проводников неизбежно вызывает боль, в то время как стимуляция коры больших полушарий не сопровождается болью.