Восприятие и модуляция болевых ощущений

1.

Восприятие и модуляция
болевых ощущений

2.

A Spinal cord and dorsal root ganglion
Low-threshold
mechanoreceptor
B
Skin
Temperature and
pain receptors
Dorsal horn
Afferent
(sensory )
I
Merkel cels
Meissner’s corpuscle
Pacinial
corpuscle
Hair-root plexus
Ruffin’s
endinds
Free nerve
endings
Hair follicle
Epidermis
Proprioceptors
Dermis
Efferent
(motor)
Ventral horn
Ноцицепторы - свободные нервные окончания С и Аδ
волокон нейронов заднекорешковых ганглиев,
обеспечивают информацию о повреждении тканей
Afferent
fibres
Skeletal muscle
Efferent fibres
2

3.

Типы ноцицепторов
Механо-ноцицепторы – (А - волокна, скорость проведения 5-30
м/сек) активируются очень сильными механическими стимулами
(режущие предметы, 550 г/кв. см –острая боль).
Температурные ноцицепторы – (А - волокна, скорость проведения 530 м/сек) реагируют только на очень горячее (> 45˚C) и очень
холодное (минусовые температуры).
Полимодальные ноцицепторы – (С – волокна, скорость проведения
0.5-2.0 м/сек) отвечают на различные болевые стимулы
(механические, температурные, химические)

4.

Receptor in
skin

5.

Термозависимый
Несколько типов ионных каналов.
Лиганд - сигнальная молекула, которая, связываясь с каналом, меняет его
конформацию.
Без участия ионных каналов физически невозможна передача
электрохимических сигналов, в чем, собственно, и состоит функция любой
нервной клетки.

6.

Восприятие боли
Натриевые ионные каналы
Протонные ионные канали
TRP ионные каналы
Клеточная мембрана под атомно-силовым микроскопом;
возвышающиеся пики — трансмембранные транспортные и
рецепторные белки. (Фото Hermann Schillers, Prof. Dr.
H.Oberleithner, University Hospital of Muenster).

7.

Механическая
гипералгезия
D
A
Воспалительная
гиперемия
B
C
Порог боли на механическое раздражение
Гипералгезия может быть в области повреждения ткани (первичная)
и в окружающей неповрежденной ткани (вторичная)
До ожога
1 cm
Site A
Ожог в зонах А и С
После ожога
Site B
Site D

8.

Первичная гипералгезия

9.

Некоторые природные агенты, которые активируют
или повышают чувствительность ноцицепторы
Вещество
Источник
Энзимы,
вовлеченные в
синтез
Эффекты для
первичных
афферентных
волокон
Калий
Поврежденные клетки
Активация
Серотонин,
АТФ
Кровяные пластинки
Триптофан
гидроксилаза
Активация
Брадикинин
Кининогены плазмы
Каликреин
Активация
Гистамин
Тучные клетки
Активация
Простагландин Е2 Метаболит арахидоновой
кислоты поврежденных
клеток
Цикло-оксигеназа
Сенситизация
Лейкотреины
Метаболит арахидоновой
кислоты поврежденных
клеток
5-Липооксигеназа
Сенситизация
Субстанция P
Первичные афференты
Сенситизация
(Modified from Fields, 1987).

10.

Вторичная гипералгезия
Аксон-рефлекс

11.

Проекционная боль
Ощущение в месте расположения
соответствующих ноцицепторов
ЦНС
Возбуждающий стимул
Антеролатеральный
спиноталамический тракт
Часть тела с
ноцицепторами

12.

A /A волокна
A волокна
1
I
II
3
4
C волокна
III
IV
Ноцицепторы образуют связи в задних
рогах спинного мозга со следующими
нейронами:
1.Проекционными специфическими
нейронами;
2.Нейронами широкой специализации;
2
V
VI
Центральный
канал
Задний рог спинного мозга
3.Локальными возбуждающими
нейронами;
4.Тормозными интернейронами.

13.

Отраженная боль
Инфаркт миокарда
A
B
Механизм отраженной боли
Skin
Intestine
Anterolateral
tract axon

14.

Первичные афферентные волокна используют в
качестве медиаторов
•аминокислоты (например, глютомат)
A
•нейропептиды (такие, как субстанция П -SP)
0.5 m

15.

16.

Ноцицептивная информация проводится по нескольким восходящим путям
Spinothalamic
Spinoreticular
To association cortex
To association cortex
Limbic system
Postcentral gyrus
(somaic sensory
Hypothalamus
cortex)
Inferior
Periaqueductal
colliculus
gray matter
Reticular
formation of
midbrain
Postcentral gyrus
(somaic sensory
cortex)
Thalamus:
Central lateral
nucleus, VI-VIII
Thalamus
Ventral posterior
lateral nucleus,
I, V
Spinomesencephalic
Internal
capsule
Midbrain
Neuron projecting
to the thalamus
Reticular
formation
of pons
Pons
Reticular
formation
of medulla
Medial
lemniscus
n.raghe
magnus
5-HT
n.parogigantocellularis
5-HT
Medulla
ростовентральный
продолговатый мозг
Spinal cord
5-HT, Na
I, V- VII - слои
VII VIII - слои
I, V - слои

17.

Спиноталамический тракт

18.

Спиноретикулярный тракт

19.

Спиномезенцефальный тракт

20.

21.

В 1848 году американский железнодорожный рабочий Финеас Гейдж
получил производственную травму — металлический прут пронзил
лобные доли его мозга, войдя через левую щеку и выйдя около темени.
Меньше чем через час Гейдж пришёл в себя, а затем пошёл в больницу и
по дороге спокойно и невозмутимо рассуждал о дыре в своей голове.
В ране развилась инфекция, но рабочий выздоровел и прожил ещё 12
лет. У него не нарушились память, речь, ощущения, только изменился
характер — он стал более раздражительным и потерял склонность к
труду.

22.

Схема воротного контроля болевых ощущений (Gate control)
C-волокна
Тормозный
интернейрон
Проекционны
й нейрон
А -Аβ-волокна
Wall, Melzack, 1965

23.

Контроль боли через центральную нервную систему
Прямая электрическая стимуляция ряда областей
центральной нервной системы
(периакведуктальное и перивентрикулярное
вещество) приводит к обезболиванию.
Ответы на прикосновение и температурное
раздражение сохраняются.

24.

Контроль боли через центральную нервную систему

25.

Контроль боли через центральную нервную систему
Опиаты, введенные в специфические области,
вызывают аналгезию, активируя нисходящие
пути модуляции боли.
Периакведуктальное и перивентрикулярное
серое вещество, а также ростральный
продолговатый мозг высоко чувствительны к
морфину. Морфин оказывает физиологическое
действие через специфические опиатные
рецепторы.
Мозг содержит эндогенные опиоидные пептиды.
Эндогенные опиоидные пептиды и их
рецепторы локализованы в ключевых местах
системы, модулирующей боль.

26.

27.

Морфин
В.А. Сертюрнер (17831841). В 1806 г. выделил из
снотворного мака
алкалоид морфин. Это
был первый алкалоид,
полученный в очищенном
виде.
Героин
В конце ХIХ века фирма
«Bayer» получила героин,
простым ацетилированием
морфина

28.

Схема нейротрансмиттерных систем, вовлеченных в модуляцию ноцицепции
Интернейроны
периакведуктального и
периветрикулярного серого
вещества среднего мозга
Угнетает
Эндогенные опиаты
и морфин
Гаммааминомаслянная
кислота
Угнетают
Нейроны
серотонинэргических и
норадренергических ядер
продолговатого мозга
Выделение
серотонина и
норадреналина в
спинном мозге
Растормаживают
Опиатные
нейроны
Аналгезия

29.

Primary
afferent
Спинной мозг
Norepinephrine
serotonin
ENK
Glutamate
subtance P
Ca2+
Projection
neuron

30.

Действие опиатов

31.

Оpiates decrease duration of
sensory neuron action potential
Primary
sensory
neuron
Substance P
Glutamate
Control
Enkephalin
Opiate receptors ( )
Enkephalin
Morphine
Оpiates decrease
afferent evoked EPSP
Control
Enkephalin
Dorsal horn
interneuron
Enkephalin
Dorsal horn
projection
neuron
Оpiates hyperpolarize
dorsal horn neuronsl

32.

33.

Some of the Naturally Оoccurring Agents that Activate
or Sensitize Nociceptors
Substance
Source
Enzyme
involved
in synthesis
Effect on
primary afferent
fibers
Potassium
Damaged cells
Serotonin
Platelets
Tryptophan
hydroxylase
Activation
Bradykinin
Plasma kininogen
Kallikrein
Activation
Histamine
Mast cells
Prostaglandins
Arachidonic acid-damaged cells
Cyclo-oxygenase
Sensitization
Leukotreines
Arachidonic acid-damaged cells
5-Lipoxygenase
Sensitization
Substance P
Primary afferent
Activation
Activation
Sensitization
(Modified from Fields, 1987).

34.

Контроль боли через центральную нервную систему
• Прямая электрическая стимуляция ряда областей центральной нервной
системы (периакведуктальное и периветрикулярное вещество) приводит
к обезболиванию.
•Нисходящие пути, контролирующие боль:
а) нейроны периакведуктального и перивентрикулярного вещества
оказывают возбуждающее действие на серотонинэргические нейроны
продолговатого мозга и норадренергические нейроны моста;
б) стимуляция нейронов моста и продолговатого мозга оказывает
угнетающее влияние на нейроны дорзального рога спинного мозга;
в) локальные тормозные петли на уровне нейронов дорзального рога
спинного мозга с участием опиатов.
•Периакведуктальное и перивентрикулярного серое вещество, а также
ростральный продолговатый мозг высоко чувствительны к морфину.
•Эндогенные опиоидные пептиды и их рецепторы локализованы в
ключевых местах системы, модулирующей боль.

35.

36.

Mast cell
Substance P
Dorsal rot
ganglion
Histamine
Bradykinin
Serotonin
Prostaglandin
K+
Substance P
Blood
vessel
Spinal cord
Lesion

37.

38.

Пальцы крестиком позволяют людям притупить ощущение боли.

39.

Контроль боли через центральную нервную систему
Нисходящие пути, вовлеченные в аналгезию:
а) нейроны периакведуктального и
перивентрикулярного вещества оказывают
возбуждающее действие на
серотонинэргические и норадренергические
нейроны моста и продолговатого мозга;
б) стимуляция нейронов моста и
продолговатого мозга оказывает угнетающее
влияние на ноцицептивные нейроны
дорзального рога спинного мозга;
в) локальные тормозные петли на уровне
нейронов дорзального рога спинного мозга
функционируют с участием опиатов.