Системы регуляции болевой чувствительности и теория воротного контроля

Эффект плац е́ бо хорошо известен в медицине, и реальность этого явления не подвергается сейчас никакому сомнению. В частности, данный эффект весьма ярко проявляется в сфере обезболивания. Например, в одном исследовании пациентам, страдавшим от боли после операции, вводили стерильный физиологический раствор - и 75% человек, получивших уколы, заявили о существенном облегчении боли под влиянием физиологически инертного раствора!. Однако самое интересно состоит в том, что данный эффект блокировался налоксоном, антагонистом опиатных рецепторов – а это уже говорит о том, что за ним стоит некая реальная физиология. На экспериментальных животных также было показано, что обезболивание наступает при стимуляции центрального серого вещества среднего мозга – это отмечалось не только по поведенческим критериям, но и по снижению ноцицептивных проекционных нейронов в дорсальном роге спинного мозга. Впрочем, подобный эффект наблюдается и при стимуляции некоторых других областей мозга – в том числе ядер моста, гипоталамуса, ядер шва и соматосенсорной коры.

Так что же стоит в реальности за подобными наблюдениями? Начнем с теории воротного контроля, которая была выдвинутом в 1965 г. Р.Мельзаком и П.Уоллом. Хотя эта теория была впоследствии изменена и уточнена во многих деталях, ее основная идея сводится к двум постулатам. Во-первых, торможение, или "закрывание ворот" для прохождения болевой чувствительности, происходит при активации толстых неноцицептивных волокон. Во-вторых, "закрывание ворот" вызывается под центробежным контролем со стороны головного мозга. Рассмотрим оба явления последовательно на современном уровне.

 

Локальный механизм "закрывания" ворот. Мы часто не задумываясь потираем ушибленное место. Каков в этом смысл? Потирание кожи активирует толстые волокна, обеспечивающие низкопороговую механочувствительность, что действительно обеспечивает некоторое обезболивание. В настоящее время можно объяснить, почему это происходит. Упрощенная схема связей в дорсальном роге спинного мозга, благодаря которой осуществляется воротный механизм, представлена на рис. (рис. [1240] ____). Тонкое ноцицептивное волокно активируют нейрон второго порядка, образующий восходящие проекции в головной мозг, и одновременно его коллатераль тормозит интернейрон, который в свою очередь, образует тормозный синапс на нейроне второго порядка. Таким образом, при активации ноцицептивных волокон в отсутствии активности в других входах тормозный интернейрон не активен, а болевой сигнал беспрепятственно поднимается в головной мозг ("ворота открыты"). Однако в рассматриваемую нами систему синаптических связей включены и окончания, идущие от низкопороговых механорецепторов – они образуют возбудительные синапсы как на тормозном интернейроне, так и ноцицептивном нейроне второго порядка. Второй из упомянутых синапсов – на ноцицептивном нейроне второго порядка – обычно имеет относительно малую силу, а увеличение проводимости в нем мы уже обсуждали в связи с аллодинией, т.е. возникновением болевых ощущений в ответ на неболевые стимулы. Сейчас для нас важен синапс от толстых волокон на тормозный интернейрон: благодаря ему при активации низкопороговых механорецепторов активируется тормозный интернейрон, который в свою очередь, тормозит ноцицептивный нейрон второго порядка, и таким образом подавляет восходящую передачу болевой чувствительности ("ворота закрыты"). Эта система действительно работает, и благодаря ей существует множество немедикаментозных методов обезболивания, начиная с упомянутого выше растирания ушибленного места. В частности, иногда применяется стимуляция кожи электрическим током от карманного стимулятора, работающего на батарейках. При работе такого стимулятора возникает ощущение покалывания в коже и одновременно облегчается боль.

Теперь нужно сказать, что упомянутый здесь тормозный интернейрон является энкефалинергическим - т.е. в его синапсах выделяется один из эндогенных опиоидов а постсинаптические нейроны, соответственно, чувствителен к опиатным препаратам. Значение этого факта мы рассмотрим далее. Надо сказать, что в реальности взаимодействие в описанной здесь системе связей несколько сложнее - например, тормозный интернейрон не только тормозит ноцицептивный нейрон второго порядка, но еще и осуществляет пресинаптическое торможение в синапсе от ноцицептивных афферентов на этот же нейрон второго порядка, но это уже не меняет общей картины.

 

Нисходящий механизм "закрывания" ворот. Рассмотрим теперь второй аспект теории воротного контроля – закрывание ворот под воздействием нисходящего контроля. В первом приближении, объяснение здесь оказывается достаточно очевидным: упомянутый выше тормозный интернейрон возбуждается нисходящими серотонинергическими проекциями из ядер шва, которые, в свою очередь, активируются возбудительными (нейротензинергическими) проекциями из центрального серого вещества среднего мозга (рис. тот же). Таким образом, при активации центрального серого вещества (в том числе при его искусственной стимуляции) действительно должно происходить обезболивание, так как этот тормозный интернейрон несет ответственность за "закрытие ворот" (рис. [1241] ____).

На самом деле все обстоит гораздо сложнее. Нисходящие проекции в спинной мозг идут не только от ядер шва, но и от ряда других структур, включая парабрахиальное ядро, дорсальные ядра шва, голубое пятно и ретикулярную формацию продолговатого мозга, и из этих нисходящих волокон, помимо серотонина, выделяются норадреналин, дофамин, гистамин и ацетилхолин. Все эти нисходящие проекции оканчиваются на различных клеточных элементах дорсального рога спинного мозга - как возбудительных, так и тормозных, и при совместном действии регулируют эффективность ноцицептивной передачи. При этом общим координирующим центром регуляции болевой чувствительности остается центральное серое вещество среднего мозга, которое, в свою очередь, управляется проекциями из миндалины, гипоталамуса и соматосенсорной коры (рис. [1242] ____).

 

Эндогенные опиоиды и опиаты. Посмотрим теперь, в чем состоит роль опиоидов в обезболивании в целом. Во-первых, рассмотренные выше тормозные нейроны являются энкефалинергическими – в их синапсах выделяется один из эндогенных опиоидов. Во-вторых, на нейронах центрального серого вещества возбудительными синапсами заканчиваются эндорфинергические (т.е. также опиоидные) проекции из гипоталамуса. Таким образом, опиаты воздействуют не только на уровне дорсальных рогов спинного мозга, но и на уровне центрального серого вещества, которое координирует функционирование нисходящих проекций в спинной мозг. Обезболивающий эффект выделения эндогенных опиоидов может быть весьма значительным – ведь именно им объясняется эффект плацебо, который исчезает при введении налоксона (блокатора опиоидных рецептов). Видимо, аналогичное выделение опиоидов лежит в основе обезболивания при экзальтации во время болезненных обрядов, под гипнозом и в других подобных случаях.

До сих пор опиатные препараты остаются наиболее эффективным средством обезболивания; раньше с этой целью применялся морфин, основной действующий компонент опиума. От слова "опиум", кстати, и происходит термин опиаты, применяемый для растительных или синтетических веществ с соответствующим действием (морфин, героин и др.), и термин опиоиды, который чаще всего применяется к эндогенным веществам этой группы – энкефалинам, эндорфинам и динорфинам. В настоящее время в медицине наиболее употребителен промедол, который, в отличие от применявшегося раньше морфина, в меньшей степени вызывает эйфорию и меньше угнетает дыхательный центр, а также слабее возбуждает центр блуждающего нерва и рвотный центр. Опиатные препараты называют наркотическими анальгетиками; по вполне понятным причинам их применение ограничено и регулируется законом, однако в ряде случаев они остаются незаменимыми.

 

 

Патофизиология боли

Болевой синдром представляет собой очень серьезную проблему, имеющую не только медицинские, но также и гуманитарные и экономические аспекты. Десятки миллионов людей во всем мире страдают от хронических болей, теряют на этом трудоспособность, серьезно ухудшается качество их жизни. В обыденной жизни мы также весьма часто сталкиваемся с болью. Рассмотрим некоторые случаи болевых состояний, встречающиеся в клинике, и связанные с ними феномены.

 

Проецируемая боль возникает при воздействии не на ноцицептивные окончания, а на нерв. Например, каждый из нас испытывал крайне неприятное ощущение при случайном ударе по локтю, который задевает локтевой нерв. Возникающее при этом болевое ощущение по принципу меченой линии проецируется нашим сознанием на ту область, в которой расположены окончания этого нерва (рис. [1243] ____). Характерный случай возникновения проецируемой боли, имеющей диагностическое значение – это боль при сдавливании спинномозгового нерва, вызванная патологией межпозвоночного диска. Крайне мучительной может быть невралгическая боль, которая возникает при непрерывном возбуждении заднего корешка или нерва – в частности, многие не понаслышке знают, что такое невралгия тройничного нерва, вызванная воспалением или травмой. Несмотря на большую распространенность проецируемой боли, механизм ее возникновения не вполне ясен – ведь аксоны, идущие в составе нерва, по идее, не должны были бы реагировать ни на механические, ни на химические стимулы.

 

Отраженная боль (или иррадиирующая) ощущается на поверхности тела, однако она вызывается болезненными процессами во внутренних органах. Причина этого явления – смешение ноцицептивных входов от внутренних органов и от поверхности тела, связанная как с конвергенцией волокон в заднем роге спинного мозга, так и с ветвлением периферических нервов на коллатерали, одна из которых может направиться к внутреннему органу, а другая – к поверхности тела (рис. [1244] ____). В результате сигнал, идущий от ноцицепторов по таким волокнам, допускает двоякую интерпретацию относительно своего источника; по всей видимости, наше сознание выбирает более привычную из двух, а именно связывает источник боли с поверхностью тела. Каждому внутреннему органу соответствуют несколько дерматомов на поверхности кожи – это так называемые зоны Геда, которые имеют диагностическое значение. Многим известно, что при сердечном приступе боль отдает в левую руку, однако далеко не все догадываются, что боли в спине могут говорить отнюдь не только о заболевании позвоночника, а еще и о патологи органов таза. Некоторые важнейшие зоны Геда показаны на рис. (рис. [1245] ____). Отраженная боль может проявляться не только как непосредственно воспринимаемое болевое ощущение, но и как аллодиния, гиперальгезия или гиперстезия соответствующих участков кожи вследствие сенситизации центральных путей.

 

Аномалии, затрагивающие интенсивность болевой чувствительности. Выше мы уже рассматривали, что в результате сенситизации центральных путей возникают аллодиния (болевая реакция на безвредные стимулы), гиперальгезия (усиление реакции на болевые стимулы). Кроме этих явлений, при общей сенситизации в проводящих путях заднего рога может развиться гиперстезия – усиление чувствительности к неболевым стимулам, механическим и термическим.

Изменения противоположной направленности могут возникать по причинам нарушения проведения на периферическом или центральном уровне, в результате чего развивается гипоальгезия – снижение чувствительности к болевым стимула, и анальгезия – отсутствие чувствительности к болевым стимулам. Очень редко встречаются люди с полной нечувствительностью к боли. Причины этого состояния могут быть разными – у таких людей отсутствуют либо периферические ноцицепторы, либо те нейроны заднего рога, на которых переключается импульсация болевой чувствительности; возможны также и иные причины, которые не всегда удается выявить. Такие люди постоянно получают травмы, что, как правило, приводит к ранней смерти.

Очень непростая проблема для врачей и физиологов – фантомные боли в ампутированных конечностях, которые развиваются в достаточно большом проценте случаев ампутации. Причина этой боли лежит, по всей видимости, в рассогласовании сенсорных сигналов, которое ощущается как боль. Ведь, несмотря на утрату самой конечности, сохраняются все нервные центры, начиная со спинальных, ответственные за обработку сенсорных сигналов от утраченной конечности. В отсутствии реальных входов с периферии в этих центрах может развиваться патологическая активность. В том числе, может происходить активация представительства ампутированной конечности в коре больших полушарий другими входами (выше мы уже рассматривали пластичность соматосенсорной коры и видели, как, при удалении части тела ответственные за нее участки коры начинают отвечать на стимуляцию других, соседних частей тела). Такая реорганизация связей ведет к неприятным ощущениям, субъективно локализуемым в отсутствующей конечности. Остроумный, хотя и неожиданный способ помочь таким людям состоит в том, чтобы с помощью зеркал создать у них иллюзию присутствия ампутированной конечности. Пациенту дают задание совершать симметричные движения обеими руками – как реально существующей, так и ампутированной. Зеркала при этом устанавливаются таким образом, чтобы он видел отражение своей реально существующей руки на месте ампутированной. Как ни удивительно, после курса упражнений по такой методике многие больные сообщали об уменьшении или исчезновении фантомных болей.

 

Методы обезболивания. Фармакологические методы обезболивания сводятся в основном к применению либо наркотических анальгетиков (промедол и др.), либо нестероидных противовоспалительных препаратов (аспирин, ибупрофен). Механизм воздействия этих лекарственных средств рассмотрен нами выше. Поскольку боли во внутренних органах часто связаны с их спазмом (желудочные колики) или с ишемией (ишемическая болезнь сердца), то в этих случаях терапия должна быть направлена на снятие исходной причины данного состояния.

Местная анестезия, которую мы все хорошо знаем на примере укола перед приемом у зубного врача, производится с помощью веществ, блокирующих проведение потенциалов действия по нервным волокнам (новокаин, лидокаин и др.). Поскольку блокируется проведение по всем нервным волокнам, включая и моторные, анестезия может сопровождаться параличом мышц.

Физические методы обезболивания включают иммобилизацию пораженного места, а также различные терапевтические способы воздействия, основанные на воротной теории боли или вызывающие рефлекторное усиление кровотока: согревание, растирание и др. – в том числе обсуждавшийся выше способ электрической стимуляции кожи.

Хирургические методы обезболивания являются крайним средством, к которому прибегают редко. Перерезка переднебокового канатика спинного мозга обеспечивает обезболивание на несколько недель или месяцев. Эффективно также разрушение области прохождения висцеральных ноцицептивных волокон в задних столбах, которое надежно избавляет неоперабельных раковых больных от болей в органах таза и брюшной полости.

 

Глава 13