Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Ноцицептор
Структура сенсорной системы (4 модели) E.PNG
Четыре типа сенсорных нейронов и их рецепторные клетки. Ноцицепторы показаны как свободные нервные окончания типа А
Идентификаторы
MeSHD009619
Анатомическая терминология

Ноцицептора ( «боль рецептор») представляет собой сенсорный нейрон , который реагирует на повреждения или потенциально опасных раздражителей, посылая сигналы «возможной угрозы» [1] [2] [3] [4] к спинному мозгу и мозг. Если мозг воспринимает угрозу как достоверную, он создает ощущение боли, чтобы направить внимание на часть тела, так что можно надеяться, что угрозу можно уменьшить; этот процесс называется ноцицепцией .

История [ править ]

Ноцицепторы были открыты Чарльзом Скоттом Шеррингтоном в 1906 году. В более ранние века ученые полагали, что животные похожи на механические устройства, которые преобразовывают энергию сенсорных стимулов в двигательные реакции. Шеррингтон использовал много различных экспериментов , чтобы продемонстрировать , что различные виды стимуляции к афферентному нервному волокну «S восприимчивы поля привели к различным ответам. Некоторые интенсивные раздражители вызывают отказ от рефлекса , определенные вегетативные реакции и боль . Специфические рецепторы для этих интенсивных раздражителей были названы ноцицепторами. [5]

Местоположение [ править ]

У млекопитающих ноцицепторы обнаруживаются в любой части тела, которая может ощущать вредные раздражители. Наружные ноцицепторы обнаруживаются в таких тканях , как кожа ( кожные ноцицепторы ), роговица и слизистая оболочка . Внутренние ноцицепторы обнаруживаются во множестве органов, таких как мышцы , суставы , мочевой пузырь , висцеральные органы и пищеварительный тракт. Тела этих нейронов расположены либо в ганглиях задних корешков, либо в ганглиях тройничного нерва . [6]Ганглии тройничного нерва - это специализированные нервы лица, тогда как ганглии задних корешков связаны с остальной частью тела. Аксоны проходят в периферическую нервную систему и заканчиваются ветвями, образуя рецептивные поля.

Развитие [ править ]

Ноцицепторы развиваются из стволовых клеток нервного гребня . Нервный гребень ответственен за большую часть раннего развития у позвоночных. Он особенно отвечает за развитие периферической нервной системы (ПНС). Стволовые клетки нервного гребня отделяются от нервной трубки по мере ее закрытия, и ноцицепторы растут из дорсальной части этой ткани нервного гребня. Они формируются поздно во время нейрогенеза. Ранее формирующиеся клетки из этой области могут стать рецепторами, не воспринимающими боль, либо проприорецепторами, либо низкопороговыми механорецепторами . Все нейроны, происходящие из нервного гребня, включая эмбриональные ноцицепторы, экспрессируют TrkA, который является рецептором фактора роста нервов (NGF). Однако факторы транскрипции, определяющие тип ноцицептора, остаются неясными.[7]

После сенсорного нейрогенеза происходит дифференциация и образуются два типа ноцицепторов. Они классифицируются как пептидергические или непептидергические ноцицепторы, каждый из которых выражает отдельный набор ионных каналов и рецепторов. Их специализация позволяет рецепторам иннервировать различные центральные и периферические мишени. Эта дифференциация происходит как в перинатальный, так и в постнатальный периоды. Непептидергические ноцицепторы выключают TrkA и начинают экспрессировать Ret, который является трансмембранным сигнальным компонентом, который обеспечивает экспрессию фактора роста, происходящего из глиальных клеток (GDNF). Этому переходу способствует Runx1, который жизненно важен для развития непептидергических ноцицепторов. Напротив, пептидергические ноцицепторы продолжают использовать TrkA, и они экспрессируют фактор роста совершенно другого типа.В настоящее время проводится много исследований о различиях между ноцицепторами.[7]

Типы и функции [ править ]

Периферический терминал зрелого ноцицептора - это место, где ядовитые раздражители обнаруживаются и преобразуются в электрическую энергию. [8] Когда электрическая энергия достигает порогового значения, возникает потенциал действия, который направляется в центральную нервную систему.(ЦНС). Это приводит к череде событий, позволяющих осознать боль. Сенсорная специфичность ноцицепторов устанавливается по высокому порогу только определенных свойств раздражителей. Ноцицепторы срабатывают только тогда, когда достигается высокий порог в химической, термической или механической среде. Большинство ноцицепторов классифицируются по модальностям окружающей среды, на которые они реагируют. Некоторые ноцицепторы реагируют более чем на одну из этих модальностей и, следовательно, называются полимодальными. Другие ноцицепторы не реагируют ни на одну из этих модальностей (хотя они могут реагировать на стимуляцию в условиях воспаления) и называются спящими или безмолвными.

Ноцицепторы имеют два разных типа аксонов. Первые - аксоны волокна Aδ . Они миелинизированы и могут позволить потенциалу действия перемещаться со скоростью около 20 метров в секунду в направлении ЦНС. Другой тип - это более медленно проводящие аксоны С-волокон . Они проводят только со скоростью около 2 метров в секунду. [9]Это происходит из-за легкого или немиелинизации аксона. В результате боль бывает двух фаз. Первая фаза обеспечивается быстропроводными волокнами Aδ, а вторая часть - волокнами (Polymodal) C. Боль, связанная с волокнами Aδ, может быть связана с первоначальной чрезвычайно острой болью. Вторая фаза - более продолжительное и немного менее интенсивное ощущение боли в результате острого повреждения. Если имеется массивный или продолжительный вход в С-волокно, происходит прогрессирующее накопление в спинном роге спинного мозга; это явление похоже на столбняк в мышцах, но называется возбуждением . Если происходит заворот, есть вероятность повышенной чувствительности к боли. [10]

Термальный [ править ]

Тепловые ноцицепторы активируются ядовитым жаром или холодом при различных температурах. Существуют определенные преобразователи ноцицепторов, которые отвечают за то, как и если конкретное нервное окончание реагирует на тепловой стимул. Первым был обнаружен TRPV1 , порог которого совпадает с температурой тепловой боли в 43 ° C. Другая температура в теплом – горячем диапазоне опосредуется более чем одним каналом TRP . Каждый из этих каналов выражает определенный C-концевой домен, который соответствует чувствительности к теплу и теплу. Взаимодействие между всеми этими каналами и то, как определяется уровень температуры выше болевого порога, в настоящее время неизвестно. TRPM8 воспринимает прохладные стимулы.каналы. Его С-концевой домен отличается от термочувствительных TRP. Хотя этот канал соответствует холодным стимулам, до сих пор неизвестно, способствует ли он обнаружению сильного холода. Интересное открытие, связанное с холодными стимулами, заключается в том, что тактильная чувствительность и двигательная функция ухудшаются, а восприятие боли сохраняется.

Механический [ править ]

Механические ноцицепторы реагируют на избыточное давление или механическую деформацию. Они также реагируют на разрезы, повреждающие поверхность кожи. Реакция на раздражитель обрабатывается корой головного мозга как боль, как и химические и тепловые реакции. Эти механические ноцицепторы часто обладают полимодальными характеристиками. Таким образом, возможно, что некоторые преобразователи тепловых раздражителей одинаковы для механических раздражителей. То же верно и для химических стимулов, поскольку TRPA1, по-видимому, обнаруживает как механические, так и химические изменения. Некоторые механические стимулы могут вызывать высвобождение промежуточных химических веществ, таких как АТФ , который может быть обнаружен пуринергическими рецепторами P2 , или фактор роста нервов , который может быть обнаружен киназой рецептора тропомиозина A (TrkA).. [11]

Химическая [ править ]

Химические ноцицепторы имеют каналы TRP, которые реагируют на широкий спектр специй. Тот , который видит наибольший отклик и очень широко испытываемый капсаицин . Другими химическими стимуляторами являются раздражители окружающей среды, такие как акролеин , химическое оружие времен Первой мировой войны и компонент сигаретного дыма. Помимо этих внешних стимуляторов, химические ноцицепторы обладают способностью обнаруживать эндогенные лиганды и определенные амины жирных кислот, которые возникают в результате изменений во внутренних тканях. Как и тепловые ноцицепторы, TRPV1 может обнаруживать химические вещества, такие как капсаицин, токсины и кислоты пауков. [7] [11] Кислоточувствительные ионные каналы (ASIC) также определяют кислотность. [11]

Спящий / тихий [ править ]

Хотя у каждого ноцицептора может быть множество возможных пороговых уровней, некоторые из них вообще не реагируют на химические, термические или механические раздражители, если только не произошло фактическое повреждение. Их обычно называют молчащими или спящими ноцицепторами, поскольку их реакция возникает только в начале воспаления в окружающей ткани. [6]

Полимодальный [ править ]

Многие нейроны выполняют только одну функцию; поэтому нейроны, которые выполняют эти функции в сочетании, получают классификацию «полимодальных». [12]

Путь [ править ]

По возрастанию [ править ]

Афферентные ноцицептивные волокна (те , что информация посыла к , а не из мозга) путешествия обратно в спинной мозг , где они образуют синапсы в его заднем роге . Это ноцицептивное волокно (расположенное на периферии) является нейроном первого порядка. Эти клетки в дорсальном роге разделены на отдельные слои физиологически называемых Пластинкой. Различные типы волокон образуют синапсы в разных слоях и используют в качестве нейротрансмиттера глутамат или вещество Р. Волокна Aδ образуют синапсы в пластинках I и V, волокна C соединяются с нейронами в пластинке II, волокна Aβ соединяются с пластинками I, III и V. [6] Достигнув специфической пластинки спинного мозга, ноцицептивы первого порядка проецируются на нейроны второго порядка, которые пересекают среднюю линию в передней белой комиссуре. Затем нейроны второго порядка отправляют свою информацию в таламус двумя путями : медиально-лемнискальной системой дорсального столба и переднебоковой системой . Первый предназначен больше для обычных неболезненных ощущений, а боковой - для болевых ощущений. Достигнув таламуса, информация обрабатывается в заднем вентральном ядре и отправляется в кору больших полушарий головного мозга через волокна в задней конечности внутренней капсулы.

По убыванию [ править ]

Поскольку существует восходящий путь к мозгу, который инициирует сознательное осознание боли, существует также нисходящий путь, который модулирует болевые ощущения. Мозг может запрашивать высвобождение определенных гормонов или химических веществ, которые могут оказывать обезболивающее действие, что может уменьшить или подавить болевые ощущения. Область мозга, которая стимулирует выброс этих гормонов, - гипоталамус . [13] Этот эффект нисходящего торможения может быть продемонстрирован путем электрической стимуляции периакведуктальной серой области среднего мозга или перивентрикулярного ядра . Оба, в свою очередь, проецируются на другие области, участвующие в регуляции боли, такие как большое ядро ​​шва.который также получает аналогичные афференты от ядра reticularis paragigantocellularis (NPG). В свою очередь, большое ядро ​​шва проецируется в область желатиновой субстанции дорсального рога и опосредует ощущение спиноталамических входов. Сначала это происходит благодаря тому, что большое ядро ​​шва посылает серотонинергические нейроны нейронам спинного мозга, которые, в свою очередь, выделяют энкефалин интернейронам, которые несут восприятие боли. [14] Энкефалин действует путем связывания опиоидных рецепторов, вызывая ингибирование постсинаптического нейрона, таким образом подавляя боль. [11] Периакведуктальный серый цвет также содержитопиоидные рецепторы, которые объясняют один из механизмов, с помощью которых опиоиды, такие как морфин и диацетилморфин, проявляют анальгетический эффект.

Чувствительность [ править ]

Чувствительность ноцицепторных нейронов модулируется большим количеством медиаторов во внеклеточном пространстве. [15] Периферическая сенсибилизация представляет собой форму функциональной пластичности ноцицептора. Ноцицептор может превратиться из простого детектора вредных стимулов в детектор не вредных стимулов. В результате раздражители низкой интенсивности от регулярной активности вызывают болезненные ощущения. Это широко известно как гипералгезия . Воспаление - одна из частых причин, приводящих к сенсибилизации ноцицепторов. Обычно гипералгезия прекращается, когда уменьшается воспаление, однако иногда генетические дефекты и / или повторные травмы могут привести к аллодинии.: абсолютно безвредный раздражитель, например легкое прикосновение, вызывает сильную боль. Аллодиния также может быть вызвана повреждением ноцицептора в периферических нервах. Это может привести к деафферентации, что означает развитие различных центральных процессов у выжившего афферентного нерва. В этой ситуации уцелевшие аксоны дорсальных корешков ноцицепторов могут вступать в контакт со спинным мозгом, тем самым изменяя нормальный ввод. [10]

Другие животные [ править ]

Ноцицепция было документально подтверждено у животных , не относящихся к млекопитающим, в том числе рыбы [16] и в широком диапазоне беспозвоночных , в том числе пиявки , [17] нематод червей, [18] морских слизней , [19] и личиночных плодовых мух . [20] Хотя эти нейроны могут иметь разные пути и отношения к центральной нервной системе, чем ноцицепторы млекопитающих, ноцицептивные нейроны у немлекопитающих часто срабатывают в ответ на такие же стимулы, как у млекопитающих, такие как высокая температура (40 градусов C или более), низкая pH , капсаицин и повреждение тканей.

Терминология [ править ]

Из-за исторического понимания боли ноцицепторы также называют болевыми рецепторами . Хотя боль реальна, психологические факторы могут сильно влиять на субъективную интенсивность. [21]

См. Также [ править ]

  • Капсаицин и механизм его действия на ноцицепторы.
  • Пиперин из черного перца
  • Ионный канал TRPC

Ссылки [ править ]

  1. ^ http://www.bodyinmind.org/what-is-pain/
  2. ^ "НОИ - Нейроортопедический институт" . www.noigroup.com . Архивировано из оригинала на 2018-10-17 . Проверено 13 октября 2017 .
  3. ^ «Ноцицепция и боль: в чем разница и почему это важно? - Massage Сент-Луис, Сент-Луис, Миссури» . www.massage-stlouis.com .
  4. ^ Животные, Комитет Национального исследовательского совета (США) по распознаванию и облегчению боли в лаборатории (8 декабря 2017 г.). «Механизмы боли» . National Academies Press (США) - через www.ncbi.nlm.nih.gov.
  5. ^ Шеррингтон С. Интегративное действие нервной системы. Оксфорд: издательство Оксфордского университета; 1906 г.
  6. ^ a b c Джесселл, Томас М .; Кандел, Эрик Р .; Шварц, Джеймс Х. (1991). Принципы нейронауки . Норуолк, Коннектикут: Appleton & Lange. С.  472–79 . ISBN 978-0-8385-8034-9.
  7. ^ a b c Вульф CJ, Ma Q (август 2007). «Ноцицепторы - детекторы вредных раздражителей». Нейрон . 55 (3): 353–64. DOI : 10.1016 / j.neuron.2007.07.016 . PMID 17678850 . S2CID 13576368 .  
  8. ^ Фейн, Ноцицепторы: клетки, которые ощущают боль http://cell.uchc.edu/pdf/fein/nociceptors_fein_2012.pdf
  9. ^ Уильямс, SJ; Purves, Дейл (2001). Неврология . Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. ISBN 978-0-87893-742-4.
  10. ^ a b Fields HL, Rowbotham M, Baron R (октябрь 1998 г.). «Постгерпетическая невралгия: раздражительные ноцицепторы и деафферентация». Neurobiol. Dis . 5 (4): 209–27. DOI : 10.1006 / nbdi.1998.0204 . PMID 9848092 . S2CID 13217293 .  
  11. ^ a b c d Юань, Джейсон; Brooks, Heddwen L .; Бармен, Сьюзен М .; Барретт, Ким Э. (2019). Обзор медицинской физиологии Ганонга . ISBN 978-1-26-012240-4.
  12. ^ Фейн, Алан. Ноцицепторы: клетки, которые ощущают боль .
  13. ^ "Путь боли" . Проверено 2 июня 2008 .[ мертвая ссылка ]
  14. ^ Холл, Майкл Э .; Холл, Джон Э. (2021). Гайтон и Холл, учебник медицинской физиологии (14-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Saunders / Elsevier. ISBN 978-0-323-59712-8.
  15. ^ Таймень T, Levine JD (август 2007). «Сигнальные пути в сенсибилизации: к биологии ноцицепторных клеток». Нейрон . 55 (3): 365–76. DOI : 10.1016 / j.neuron.2007.07.008 . PMID 17678851 . S2CID 815135 .  
  16. ^ Sneddon LU; Брейтуэйт VA; Нежный MJ (2003). «Есть ли у рыб ноцицепторы? Доказательства эволюции сенсорной системы позвоночных» . Труды Лондонского королевского общества B: биологические науки . 270 (1520): 1115–1121. DOI : 10.1098 / rspb.2003.2349 . PMC 1691351 . PMID 12816648 .  
  17. ^ Пастор Дж .; Soria B .; Бельмонте К. (1996). «Свойства ноцицептивных нейронов сегментарного ганглия пиявки» . Журнал нейрофизиологии . 75 (6): 2268–2279. DOI : 10,1152 / jn.1996.75.6.2268 . PMID 8793740 . 
  18. ^ Виттенбург N .; Баумейстер Р. (1999). «Избегание теплового воздействия у Caenorhabditis elegans : подход к изучению ноцицепции» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 96 (18): 10477–10482. Bibcode : 1999PNAS ... 9610477W . DOI : 10.1073 / pnas.96.18.10477 . PMC 17914 . PMID 10468634 .  
  19. ^ Ильич П.А.; Уолтерс ET (1997). «Механосенсорные нейроны, иннервирующие сифон аплизии, кодируют вредные стимулы и проявляют ноцицептивную сенсибилизацию» . Журнал неврологии . 17 (1): 459–469. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.17-01-00459.1997 . PMC 6793714 . PMID 8987770 .  
  20. ^ Трейси Дж .; Дэниел В .; Уилсон Р.И.; Laurent G .; Бензер С. (2003). « безболезненный , ген дрозофилы , необходимый для ноцицепции». Cell . 113 (2): 261–273. DOI : 10.1016 / S0092-8674 (03) 00272-1 . PMID 12705873 . S2CID 1424315 .  
  21. ^ https://www.painscience.com/articles/pain-is-weird.php