Ноцицепция

Ноцицепция — это физиологический процесс восприятия и передачи нервной системой сигналов о повреждающих или потенциально повреждающих воздействиях на организм. В отличие от боли, которая является субъективным эмоциональным и сенсорным переживанием, ноцицепция представляет собой объективный нейрофизиологический механизм, включающий детекцию стимулов, их трансдукцию (преобразование), проведение по нервным путям и обработку в центральной нервной системе. Термин происходит от латинского nocere — «вредить, повреждать».

Физиологическая основа

Ноцицепция является частью соматосенсорной системы и служит защитным механизмом, предупреждающим организм о потенциальной или уже возникшей угрозе тканевого повреждения. Она включает в себя четыре основных этапа: трансдукцию, передачу, модуляцию и восприятие.

Трансдукция

Трансдукция — это процесс преобразования энергии повреждающего стимула (механического, термического или химического) в электрический сигнал (потенциал действия) в специализированных сенсорных нейронах — ноцицепторах. Ноцицепторы представляют собой свободные нервные окончания, расположенные в коже, мышцах, суставах, внутренних органах и других тканях. Они активируются при достижении стимулом пороговой интенсивности, способной вызвать повреждение.

Передача

Передача ноцицептивной информации осуществляется по двум основным типам нервных волокон:

• А-дельта-волокна (Aδ) — миелинизированные волокна среднего диаметра, проводящие сигнал со скоростью 5–30 м/с. Они отвечают за быструю, острую, хорошо локализованную «первую боль» (например, при уколе иглой).
• С-волокна — немиелинизированные тонкие волокна, проводящие сигнал со скоростью 0,5–2 м/с. Они отвечают за медленную, тупую, разлитую «вторую боль» (например, длительное жжение после ожога).

Первичные афферентные нейроны, тела которых находятся в спинальных ганглиях (дорсальных корешках), входят в спинной мозг через задние корешки и заканчиваются в задних рогах, где синаптически соединяются со вставочными и проекционными нейронами.

Модуляция

На уровне спинного мозга и вышележащих структур происходит модуляция ноцицептивного сигнала — его усиление или ослабление. Ключевую роль играет воротный механизм (теория «воротного контроля» боли, предложенная Рональдом Мелзаком и Патриком Уоллом в 1965 году). Согласно этой теории, активация толстых миелинизированных волокон (А-бета), проводящих тактильные и проприоцептивные сигналы, может ингибировать (блокировать) передачу ноцицептивной информации от тонких А-дельта и С-волокон на уровне вставочных нейронов заднего рога. Это объясняет, почему растирание ушибленного места или лёгкое давление уменьшают боль.

Восприятие

Обработка ноцицептивной информации в центральной нервной системе включает несколько уровней:

• Спинальный уровень — формирование рефлекторных ответов (например, рефлекс отдергивания конечности).
• Стволовой уровень — активация ретикулярной формации, отвечающей за пробуждение и вегетативные реакции (учащение пульса, повышение артериального давления).
• Таламический уровень — таламус служит релейной станцией, передающей сигналы в кору больших полушарий.
• Корковый уровень — соматосенсорная кора (постцентральная извилина) обеспечивает сенсорно-дискриминативный аспект (локализация, интенсивность, характер), а лимбическая система (передняя поясная кора, инсула) — аффективно-мотивационный (эмоциональная окраска, страдание).

Классификация ноцицептивных стимулов

Ноцицепторы могут быть активированы тремя основными типами стимулов:

Механические ноцицепторы

Реагируют на сильное механическое давление, растяжение, разрыв тканей. Они активируются при травмах, сдавливании, переломах. Порог их активации значительно выше, чем у обычных механорецепторов.

Термические ноцицепторы

Реагируют на экстремальные температуры — выше 45 °C (ожог) или ниже 5 °C (обморожение). Некоторые из них активируются только теплом, другие — холодом, третьи — обоими видами стимулов.

Химические ноцицепторы

Реагируют на химические вещества, выделяющиеся при повреждении тканей или воспалении. К ним относятся:

• Брадикинин — мощный медиатор боли, вызывающий вазодилатацию и отёк.
• Простагландины — усиливают чувствительность ноцицепторов к другим стимулам (механическим и химическим).
• Субстанция P — способствует передаче сигнала и вызывает нейрогенное воспаление.
• Серотонин, гистамин, ионы водорода (ацидоз) — активируют или сенситизируют ноцицепторы.

Виды ноцицепции

В зависимости от локализации и характера повреждения различают:

Соматическая ноцицепция

Возникает при повреждении кожи, мышц, суставов, костей. Характеризуется чёткой локализацией и часто описывается как острая, колющая, режущая или ноющая боль. Пример: порез пальца, ушиб колена.

Висцеральная ноцицепция

Возникает при повреждении внутренних органов (сердца, кишечника, мочевого пузыря). Характеризуется плохой локализацией, разлитым характером, часто сопровождается вегетативными реакциями (тошнота, потливость, падение давления). Может проявляться как «отражённая боль» — ощущение боли в участках кожи, иннервируемых теми же сегментами спинного мозга, что и поражённый орган (например, боль в левой руке при инфаркте миокарда).

Нейропатическая ноцицепция

Вызывается не повреждением тканей, а прямым поражением самой нервной системы (периферических нервов, спинного или головного мозга). Примеры: диабетическая полинейропатия, постгерпетическая невралгия, фантомные боли после ампутации. Нейропатическая боль часто носит жгучий, стреляющий, электризующий характер и плохо поддаётся лечению обычными анальгетиками.

Медицинское значение

Понимание механизмов ноцицепции лежит в основе современной анестезиологии и лечения боли. Основные направления:

• Анестезия — временное блокирование ноцицепции на различных уровнях: местная (лидокаин, новокаин — блокируют натриевые каналы в аксонах), регионарная (спинальная, эпидуральная анестезия — блокируют передачу в спинном мозге), общая (наркоз — угнетает сознание и обработку сигналов в ЦНС).
• Анальгезия — снижение восприятия боли без потери сознания. Используются нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП, например, ибупрофен), блокирующие синтез простагландинов, и опиоидные анальгетики (морфин, фентанил), действующие на опиоидные рецепторы в ЦНС.
• Лечение хронической боли — включает антидепрессанты, антиконвульсанты, физиотерапию, психотерапию, нейростимуляцию.

Ноцицепция и боль

Важно различать ноцицепцию и боль. Ноцицепция — это объективный нейрофизиологический процесс, который может быть зарегистрирован с помощью электрофизиологических методов (например, вызванные потенциалы). Боль — это субъективное переживание, которое включает сенсорные, эмоциональные, когнитивные и социальные компоненты. Возможны ситуации, когда ноцицепция есть, а боли нет (например, при боевом стрессе или под действием опиоидов), и наоборот — боль без ноцицепции (например, при фантомных болях или психогенных расстройствах).

Интересные факты

• У некоторых животных, например, у голого землекопа (Heterocephalus glaber), ноцицепция значительно ослаблена: они не чувствуют боли от кислоты или капсаицина, что связано с мутациями в натриевых каналах и рецепторах.
• Капсаицин, активное вещество перца чили, активирует TRPV1-рецепторы на ноцицепторах, вызывая ощущение жжения. При длительном воздействии он может вызывать десенситизацию рецепторов и используется в обезболивающих пластырях.
• Ноцицепция у новорождённых сформирована уже к 20–24 неделе беременности, что важно учитывать при проведении хирургических вмешательств у недоношенных детей.

Источники

1. Basbaum, A. I., Bautista, D. M., Scherrer, G., & Julius, D. (2009). «Cellular and molecular mechanisms of pain». Cell, 139(2), 267–284.
2. Melzack, R., & Wall, P. D. (1965). «Pain mechanisms: a new theory». Science, 150(3699), 971–979.
3. Julius, D., & Basbaum, A. I. (2001). «Molecular mechanisms of nociception». Nature, 413(6852), 203–210.
4. Woolf, C. J., & Ma, Q. (2007). «Nociceptors—noxious stimulus detectors». Neuron, 55(3), 353–364.
5. Guyton, A. C., & Hall, J. E. (2016). Учебник медицинской физиологии (13-е изд.). Elsevier.