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韩承河 三甲
韩承河 主任医师
山东第一医科大学第二附属医院 ICU

疼痛的原理

                     

    疼痛由能使机体组织受损伤的伤害性刺激所引起,是一种对周围环境的保护性适应方式。其形成机制包括周围神经机制和中枢神经机制两个方面。山东第一医科大学第二附属医院ICU韩承河

一﹑疼痛的周围神经机制

疼痛的周围神经机制是指分布于身体不同部位的各种感受器把疼痛的刺激转换为相应的信息, 并由相应的感觉神经纤维向中枢神经系统(CNS)传导的过程。

(一)  伤害性感受器

伤害性感受器是产生痛觉信号的外周换能装置,主要分布于皮肤,黏膜,胃肠道黏膜和浆膜下层,肌肉间的结缔组织,肌腱表面和内部,深筋膜,骨膜和血管外膜等处。一般认为初级传入伤害性感受器是Aδ和C纤维的终末分支,在形态学上是“游离”或未分化的神经末梢,其细胞体位于背根神经节。根据伤害性感受器位置及对不同刺激条件的敏感性,将其分为体表伤害性感受器,肌肉﹑关节伤害性感受器和内脏伤害性感受器三种不同的类型。

(二)  伤害性感受的传入

伤害性感受器被激活后所产生的伤害性信息由不同外周初级传入纤维传递到CNS。与伤害性感受传递有关的神经纤维包括Aδ纤维和C纤维。然而这些纤维并不是简单的感觉信息传导体。最近研究显示切断或损伤外周神经后,其本身就作为一个疼痛的病灶而引起许多生理学、形态学和生物化学等方面改变,如外周初级传入终末或背根节的活动异常。

(三)  外周交感纤维活动与疼痛

交感神经系统在慢性疼痛的形成和持续过程中具有重要作用。神经损伤甚至是轻微的创伤也能导致交感神经功能紊乱,而交感神经紊乱与“复杂的局部疼痛综合征”(complex regional pain syndrome)的发生存在着密切的联系,复杂的局部疼痛综合征往往伴有交感神经功能失调,表现为烧灼痛,痛觉过敏和触诱发痛(allodynia)。研究证实,在周围神经损伤后,其形成的新芽(sprout)对α肾上腺素能激动剂非常敏感,并且还发现背根神经节上存在有α肾上腺素能受体,背根节与交感神经传出纤维终末之间形成了神经支配,这意味着交感神经传出纤维的活动能使周围传入纤维的活动和反应发生异常。

(四)  外周敏感化

在组织损伤和炎症反应时,损伤细胞如肥大细胞、巨噬细胞和淋巴细胞等释放炎症介质,伤害性刺激也导致神经源性炎症反应,从而使血管舒张,血浆蛋白渗出以及作用于释放化学介质的炎症细胞。这些相互作用导致了炎症介质的释放,如K+、H+、血清素、缓激肽、P物质(SP)、组织胺、神经生长因子、花生四烯酸代谢的环氧化酶和脂氧化酶途径代谢产物(如前列腺素、白三烯等)以及降钙素基因相关肽(CGRP)等,这些化学物质或炎症介质使正常时不能引起疼痛的低强度刺激也能导致疼痛。在组织损伤后所发生的这一系列变化称之为外周敏感化(peripheral sensitization)(图2-1)。如果外周伤害性感受器发生敏感化作用,可表现为:(1)静息时疼痛或自发性疼痛(spontanous pain);(2)原发性痛觉过敏(primary hyperalgesia);(3)触诱发痛。

二﹑疼痛的中枢神经机制

(一)初级传入纤维在脊髓背角的终止
脊髓背角是伤害性信息向中枢传递的第一个中继站。初级传入伤害性感受器主要终止于脊髓背角的第Ⅰ,Ⅱ和Ⅴ层,其中C纤维终止于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ层,Aδ纤维终止于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ层外,还终止于Ⅴ层。后角胶状质(Ⅱ、Ⅲ层)是调控伤害性信息的重要部位。

(二)传递痛觉信息的上行通路

伤害性感受器的传入冲动,在脊髓背角神经元初步整合后,上行通路进入中枢的高级部位。传递痛觉信息的上行通路包括脊髓丘脑束(STT),脊髓网状束(SRT),脊髓中脑束(SMT),脊髓颈核束(SCT),背柱突触后纤维束(PSDC),脊髓旁臂杏仁束(SPAT),脊髓旁臂下丘脑束(SPHT)和脊髓下丘脑束(SHT)。在这些痛觉传导束中,SRT﹑SCT和PSDC传导快痛,而STT﹑SMT﹑SPAT﹑SPHT和SHT既传导快痛又传导慢痛。

(三)痛觉中枢

1.皮层下中枢 参与疼痛的整合﹑调制和感知作用的皮层下中枢主要是指丘脑﹑下丘脑以及脑内的部分核团和神经元。在丘脑与疼痛传递有密切关系的核团包括内侧核群及外侧核群中的腹后外侧核,腹后内侧核和髓板核群中的束旁核﹑中央核;下丘脑的视前区-下丘脑前区,下丘脑腹内侧核,室周部等核团中含有对伤害性刺激呈兴奋或抑制反应的痛敏神经元。这些神经元在疼痛的调控中或多或少都起着一定的作用。
2.大脑皮质 大脑皮质是疼痛的感觉分辨和反应冲动整合的高级中枢。疼痛过程涉及广泛的区域,同时疼痛冲动也必然进入意识领域。一般认为参与疼痛全过程的大脑皮质区有第一﹑二﹑三感觉区和边缘系统。第一感觉区为疼痛的感觉分辨区;第二感觉区主要是感觉内脏的疼痛;第三感觉区参与深感觉的分辨和疼痛反应活动;边缘系统主要参与内脏疼痛和心理性疼痛的调控作用。

(四)中枢敏感化

在组织损伤后,对正常的无害性刺激反应增强(触诱发痛),不仅对来自损伤区的机械和热刺激反应过强(原发性痛觉过敏),而且对来自损伤区周围的未损伤区的机械刺激发生过强反应(继发性痛觉过敏, secondary hyperalgesia)。这些改变均是损伤后脊髓背角神经元兴奋性增强所致,也就是中枢敏感化(central sensitization)(图2-2)。

初级传入神经元C纤维反复持久刺激,致使CNS的功能和活性产生实质性改变。组织损伤后,伤害性刺激经C纤维传入,并释放谷氨酸、SP、CGRP、神经生长因子等递质或调质,这些神经递质或调质作用于相应的受体,如N-甲基-D天门冬氨酸(***A)和非***A受体、神经激肽(NK)1受体等,致使脊髓背角神经元兴奋性呈活性依赖性升高。伤害性刺激增加初级传入纤维肽类递质的释放,增加Ca2+内流,激活第二信使系统,改变蛋白激酶(PKC、PKA,PKG、aCaPK II)的活性和使蛋白质磷酸化。在长期炎症期间,蛋白激酶的激活产生转录变异,其结果是脊髓背角细胞对现存传入冲动和原来的阈下传入冲动的反应性升高,产生①对正常刺激的反应增强;②接受区域扩大和③新近传入冲动激活阈值降低等变化。

(五)  疼痛的中枢调整机制

外周伤害性刺激冲动传入后,经中枢各级水平的调整作用,痛觉被感知或受抑制。神经生理学研究证实,刺激脑的广泛区域可以抑制伤害性的疼痛反应,也就是说中枢神经对伤害性的传入冲动有抑制作用。这种抑制作用一方面是通过节段性机制,另一方面是来自高位中枢的下行性机制。

1.节段性抑制机制 节段性抑制是通过脊髓不同节段的纤维间节段性联系的反应,它是脊髓内反射弧的组成部分。节段性抑制主要表现为背角的广动力或特异性伤害性感受神经元的反应,可受到脊髓水平输入的选择性地抑制。

2.脑干下行性抑制机制 脑干下行性抑制的中枢结构主要由三部分组成:①中脑导水管周围灰质(PAG)。②延脑腹内侧头端网状结构(RVM)。③桥中脑背外侧顶盖(DLPT)。对于脑干下行性痛觉调整系统,其功能的正常发挥主要与去甲肾上腺素能神经元,5-羟色胺能神经元和内源性阿片肽有关。此外γ-氨基丁酸,生长抑素等也发挥着重要作用。

 

韩承河
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