Патофизиология боли

Трудно найти человека, который хотя бы раз в жизни  не испытывал боли. Она может стать  безжалостным тираном, отравляющим  существование человека, но иногда, правда гораздо реже, и благодетелем, облегчающим страдания. Значение болевого ощущения в жизни человека не требует  доказательств. И личный опыт, и опыт бесчисленных поколений живых существ  заставляет нас избегать боли и бороться с ней. Неслучайно проблеме боли посвящено  огромное число научных исследований, спорных теорий и гипотез.

Боль представляет собой типовой, эволюционно выработанный процесс, возникающий при воздействии  на организм ноцицептивных (от лат. nocere — повреждать) факторов или в результате угнетения противоболевой системы и характеризующийся интеграцией дискриминативно-сенситивного, мотивационно-аффективного, нейроэндокринного и когнитивного компонентов адаптационного ответа. Ощущение боли является отрицательной биологической потребностью, так как ее формирование всегда связано с изменением его основных гомеостатических констант. Наиболее значимыми из них являются целостность защитных оболочек организма (кожа, слизистые, брюшина и пр.) и уровень кислородного режима тканей. В ответ на повреждение в организме активизируются репаративные процессы и происходит мобилизация функций органов и систем, которые обеспечивают энергосубстратную поддержку тканей. С другой стороны, повреждение приводит к активации нейроэндокринных структур, обеспечивающих интегративно-контролирующую деятельность ЦНС, и образованию ноцицептивной системы. Таким образом, ноцицептивная функциональная система является конкретным физиологическим аппаратом, который по нарушениям целостности защитных покровов организма и развитию энергодефицита способен определять несоответствие скорости регенерации новой биологической потребности и включать адаптационно-компенсаторные реакции, направленные на интенсификацию энергообеспечения и устранение структурных повреждений. Рецепция, передача и анализ ноцицептивной информации, а также формирование болевого ощущения обеспечиваются центральными и периферическими нейрональными образованиями и состоят из следующих процессов (рис. 1):  

1. Трансдукция. 

2. Трансмиссия. 

3. Модуляция. 

4. Перцепция. 

Трансдукция представляет собой процесс восприятия, трансформации и кодирования ноцицептивной информации рецепторным аппаратом нервной системы. Специфические рецепторы боли (ноцицепторы) представлены свободными безмиелиновыми нервными окончаниями, которые характеризуются высоким сенсорным порогом. Особенно богаты ими кожа, роговица, слизистые оболочки, париетальная брюшина и плевра, надкостница, стенки кровеносных сосудов. По своей природе специфические болевые рецепторы являются хемоцептивными. Они возбуждаются под влиянием алгогенных химических агентов, которые высвобождаются при повреждении тканей. Различают три типа таких веществ. 

1. Тканевые (серотонин, гистамин, ацетилхолин, простагландины, лейкотриены, ионы К+ и Н+). 

2. Плазменные (каллидин, брадикинин). 

3. Нейрогенные (субстанция Р). 

Тканевые медиаторы  боли непосредственно активируют концевые разветвления безмиелиновых волокон в кожных, мышечных и висцеральных нервных окончаниях. Простагландины сами не вызывают боль, но усиливают эффект ноцицептивного воздействия (феномен периферической сенситизации). Плазменные алгогены вызывают боль как непосредственно, так и за счет повышения сосудистой проницаемости, приводящей к тканевому отеку. Субстанция Р выделяется из нервных окончаний, воздействует на рецепторы, локализованные на их мембране, и, деполяризуя ее, способствует генерации импульсов ноцицептивного потока. 

Неспецифические ноцицепторы генерируют болевые импульсы при сверхпороговом раздражении. К ним относятся механорецепторы, реагирующие на изменение давления и деформацию (пластинки Меркеля, тельца Мейснера, Гольджи — Мацони, Фатер — Пачини), и терморецепторы (колбы Краузе, тельца Руффини). Данный рецепторный аппарат широко представлен как в коже, так и во всех внутренних органах. 

Трансмиссия заключается в передаче ноцицептивной информации по нервным проводникам в интегративные центры центральной нервной системы (ЦНС). Среди афферентных волокон, участвующих в ноцицепции, выделяют: толстые миелиновые А-b-волокна, проводящие импульсы от механорецепторов, со средней скоростью 30-70 м/с, миелиновые А-d-волокна, проводящие импульсы температурной и болевой чувствительности со скоростью 12-30 м/с, и безмиелиновые соматические и постганглионарные С-волокна, проводящие болевые импульсы со скоростью 0,25-1 м/сек. В зависимости от активации афферентных волокон определенного диаметра различают разные типы болевых ощущений. Первичная (эпикритическая) боль является точно локализованной, коротколатентной и качественно детерминированной (острая или колющая). Вторичная (протопатическая) боль — плохо локализованная (разлитая, диффузная), длительнолатентная, тупая, жгучая. Первичная боль связана с афферентной импульсацией в А-d-волокнах, вторичная — в С-волокнах. Следует подчеркнуть, что проводящие боль нервные волокна являются полимодальными и передают информацию, связанную не только с ноцицепцией.

Первой релейной станцией, передающей ноцицептивную информацию, являются афферентные нейроны спинальных ганглиев, которые отдают центральный отросток в первую и вторую пластины задних рогов спинного мозга, а периферический отросток — к соматической (включая кожу) и висцеральной зоне. Нейрональная система заднего рога спинного мозга является важным интегративным центром ноцицептивной информации. Особая роль при этом отводится вставочным нейронам желатинозного вещества, которые оказывают модулирующее действие на передачу болевой информации с периферических волокон на спинномозговые нейроны (т.н. контроль афферентного входа путем пресинаптического торможения и облегчения). 

Ноцицептивная информация о характере энергоструктурного дефицита, первично интегрированная на сегментарном уровне спинного мозга в виде паттерна сигналов, передается по спиноталамическому, спиноретикулярному и спиномезенцефальному трактам в головной мозг, где активизирует воспринимающие и регулирующие системы, ответственные за полную оценку биологической значимости повреждения, аффектно-мотивационную окраску ощущений и нисходящую нейроэндокринную регуляцию приспособительных реакций. Хотя все афферентные проекции головного мозга, составляющие соматосенсорные пути, прямо или косвенно участвуют в формировании болевого ощущения, среди них выделяют две основные системы — лемнисковую и экстралемнисковую. 

К лемнисковым восходящим проекциям относят спиноталамический тракт, с деятельностью которого связывают проведение информации о сенсорно-дискриминативных сторонах повреждающего действия. Роль лемнисковой системы состоит в проведении тактильной чувствительности и проприорецепции. Высокая скорость проведения импульса позволяет опознать, оценить и локализовать сенсорный вход до начала активации системы действия. Именно поэтому она играет важную роль в модуляции ноцицепции на супраспинальном уровне. 

К экстралемнисковым восходящим проекциям относят спиноретикулярный, спиноцервикальный, спиномезенцефалический пути и систему проприоспинальных волокон. Эта система обладает слабо выраженной соматотопической и модальной организацией, низкой скоростью проведения из-за большого числа синаптических переключений. Характерными особенностями экстралемнисковой организации являются диффузность проекторной корковой зоны и связь с лимбической системой. С деятельностью экстралемнисковых проекций связывают передачу плохо локализованной протопатической боли, придающей восприятию негативную мотивационно-аффективную направленность. 

Главным релейным ядром  всей соматосенсорной афферентной  системы является вентробазальный таламический комплекс. Здесь оканчиваются восходящие лемнисковые пути и начинаются таламокортикальные проекции. Данный комплекс обеспечивает соматотопическую информацию о локализации боли, пространственную соотнесенность ее и сенсорно-дискриминантный анализ. 

Одной из главных супрасегментарных зон восприятия ноцицептивного афферентного потока и его переработки является ретикулярная формация головного мозга. Именно здесь оканчиваются пути экстралемнисковых проводящих систем и начинается диффузная проприоретикулярная система, тесно взаимодействующая с различными структурами сенсомоторной, вегетативной и эмоционально-поведенческой интеграции. Через связи ретикулярной формации с гипоталамусом, базальными ядрами и лимбическим мозгом реализуются нейроэндокринный и мотивационно-аффективный компоненты боли. 

Формирование болевого ощущения (перцепция) происходит в коре головного мозга. Первая соматосенсорная зона коры принимает непосредственное участие в дискриминантном выделении специфического импульса острой локализованной боли. Вторая соматосенсорная область коры имеет ведущее значение в механизмах формирования адекватных поведенческих реакций на болевое раздражение (когнитивный компонент боли). Орбитально-фронтальная область коры непосредственно участвует в проявлении мотивационно-аффективного компонента системной болевой реакции организма. 

Таким образом, ноцицептивная система является специальным биоинформационным комплексом, который обеспечивает мониторинг энергоструктурного статуса организма. Длительная активация ноцицептивной системы сопровождается развитием стресс-реакции, в реализации которой принимает участие гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальная система организма. Данные изменения являются сущностью болевого синдрома. Ноцицептивная импульсация, поступая в промежуточный мозг, активирует симпатические центры гипоталамуса. Обратная эфферентация через ретикулоспинальные волокна стимулирует секрецию адреналина надпочечниками. Проникая через гематоэнцефалический барьер, адреналин индуцирует синтез кортиколиберина, который стимулирует гипофизарную секрецию кортикотропина. Последний индуцирует секрецию кортикотропина в кровь, что сопровождается активацией синтеза кортикостероидов корковым веществом надпочечников. Если катехоламины способствуют краткосрочной адаптации через воздействие на рецепторный аппарат клетки, стимулируя катаболические процессы, то кортикостероиды вызывают долгосрочную адаптацию, оказывая влияние на клеточный геном.

Длительная ноцицептивная афферентация приводит к гиперактивации стрессреализующих систем и истощению адаптационных резервов организма. Затянувшаяся катаболическая стадия стресс-ответа, нарушения микроциркуляции и активация свободнорадикальных процессов вызывают дистрофические изменения в органах и системах, которые наиболее часто представлены: иммуносупрессией, некоронарными повреждениями миокарда, ОРДС, стрессовыми язвами ЖКТ, панкреонекрозом, геморрагической энцефалопатией. Эти морфологические изменения являются эквивалентом вторичного энергоструктурного дефицита, обусловленного болевым синдромом. 

Характерной чертой болевого синдрома является феномен центральной  и периферической сенситизации. Периферическая сенситизация обусловлена изменениями химизма тканей в области повреждения вследствие продолжительного воздействия алгогенных агентов. Это приводит к расширению рецептивного поля и снижению сенсорного порога ноцицепторов. Центральная сенситизация связана с гиперпродукцией возбуждающих аминокислот в сегментарных и супрасегментарных интегративных центрах, что приводит к образованию доминантных очагов возбуждения. При этом обычные физиологические импульсы начинают восприниматься как ноцицептивные и вызывать характерные для боли вегетативные реакции.

Контроль боли осуществляется тесным взаимодействием ноци- и антиноцицептивных механизмов. Среди последних основными считаются опиатный и ГАМКергический. 

Регуляторная и  модулирующая функции эндогенных опиоидов определяются высвобождением их при резких колебаниях активности нейрогуморальных систем. Локализованные в нервных окончаниях совместно с медиаторами (например, с норадреналином) опиоиды не высвобождаются при умеренном выделении медиатора. Высвобождение их происходит лишь при высокой и длительной активности нерва и значительном выделении медиатора. При этом опиоиды ингибируют дальнейшее высвобождение медиатора и тем самым предупреждают его чрезмерную активность. 

Рецепторы опиоидных пептидов по принципу выполняемых ими функций относятся к рецепторам-модуляторам, опосредующим действие лигандов на функцию других рецепторов. Наибольшая плотность опиатных рецепторов выявлена в области таламуса, базальных ядер, «лимбического» круга и спинного мозга. Опиоиды регулируют формирование сенсорно-ноцицептивного импульса, начиная с сегментарного уровня спинного мозга, где они тормозят афферентную передачу с С-волокон на вставочные нейроны. На уровне головного мозга опиоидные пептиды оказывают возбуждающее действие на нейроны ядер шва, гигантоклеточного ядра ретикулярной формации, центрального серого вещества, формируя нисходящие бульбоспинальные пути, участвующие в механизмах центрального контроля боли. 

Стресс-реакция, вызванная болевым фактором, закономерно сопряжена с активацией ГАМКергического антиноцицептивного механизма. Универсальность ГАМК как медиатора постсинаптического торможения заключается в том, что g-аминобутират активно участвует в метаболических процессах, направленных на стимуляцию внутриклеточной регенерации нейронов. Связь ГАМКергической системы с ноцицептивной системой способна проявляться путем прямой активации ГАМК-нейронов катехоламинами, выделяющимися в адренергических структурах головного мозга при стресс-реакции. Такая активация может, в свою очередь, по механизму обратной связи ограничивать саму стресс-реакцию. Введение экзогенной ГАМК или ее метаболита ГОМК подавляет стресс-реакцию и предупреждает развитие стрессовых повреждений. 

Антиноцицептивная способность ГАМК осуществляется за счет двух основных механизмов. Во-первых, ингибирование в гипоталамусе на постсинаптическом уровне секреции кортиколиберина и тем самым угнетение гипофизарно-надпочечникового звена стресс-реакции. Во-вторых, ГАМК на пресинаптическом уровне обладает способностью ограничивать высвобождение норадреналина из окончаний симпатических нервов в органах и тканях и тем самым ограничивать адренергические влияния на органы-мишени.