15.9F: Рецептори тепла, холоду та болю

Last updated
Save as PDF

Page ID: 5593

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

На цій сторінці розглядається виявлення тепла, холоду та болю. Чому біль? Тому що хоча б деякі рецептори тепла і холоду, коли подразник перевищує певний поріг, передають сигнали, які мозок трактує як біль.

рецептори

Мало хто, якщо такі є, з рецепторів тепла, холоду та болю є спеціалізованими перетворювачами (таким, як, наприклад, пацинський тільце). Швидше це сенсорні нейрони, плазмова мембрана яких містить трансмембранні білки, які є іонними каналами, які відкриваються у відповідь на певні подразники. Один нейрон може містити кілька типів цих іонних каналів і, таким чином, мати можливість реагувати на кілька типів подразників. Як і всі сенсорні спинномозкові нейрони, їх аксони рухаються до спинного кореневого ганглія спинного мозку, де знаходяться їх клітинні тіла, а потім до сірої речовини спинного мозку.

У шкірі знаходяться три типи сенсорних нейронів.

Aδ («А-дельта») волокна
- Вони тонко-мієлінізовані.
- Вони передають сигнали у відповідь на тепло і дотик. Якщо подразник перевищує певний поріг, мозок трактує їх як гострий біль. Це «хороший біль», оскільки він попереджає вас зробити щось, щоб подбати про проблеми, наприклад, гарячу каструлю.
C волокна
- Вони немієлінізовані і, таким чином, проводять імпульси повільно.
- Волокна С також реагують на тепло і дотик. Якщо подразник перевищує певний поріг, мозок трактує їх як дифузну, тупу, хронічну біль. Це «поганий біль», оскільки його неможливо полегшити, просто видаливши подразник. Це біль, породжена такими речами, як пошкоджена тканина або біль, яка залишається після того, як подразник, який викликав гострий біль, був видалений.
Aβ («А-бета») волокна
- Це густо-мієлінізовані волокна.
- Вони в основному реагують на безболісні подразники, такі як легкий дотик.

Тепло

Існує кілька типів іонних каналів в шкірі, які реагують на температуру. Всі вони є трансмембранними білками в плазматичній мембрані, які відкриваються для впуску як іонів кальцію, так і іонів натрію (останній джерело потенціалу дії). Між ними вони охоплюють цілий діапазон температур.

TRPV4
Теплий (~ 27-34° C)
TRPV3
тепліше (~ 34—39° C)
TRPV1
Гарячий (≥43° C). Також активується капсаїцином, діючою речовиною гострого перцю чилі, камфорою, кислотами (протонами) та продуктами запалення, що викликають біль.
TRPV2
Боляче гаряче (> 52° C)

Миші, які не мають рецептора TRPV1, не тільки не уникають води з капсаїцином в ньому, але мають зменшену реакцію на тепло та речовини, які зазвичай викликають свербіж. У птахів також є рецептори TRPV1. Їх також реагують на тепло (і кислоти), але не реагують на капсаїцин. Це повинно пояснити, чому птахи з радістю їдять гострий перець чилі (і так розганяють їх насіння). Кажан вампіра, Desmodus rotundus, виражає нормальні рецептори TRPV1 в сенсорних нейронів, що ведуть до спинних кореневих гангліїв, і вони нормально реагують на хворобливе тепло (> 43° C). Однак ці кажани виражають скорочену версію TRPV1 (вироблену альтернативним сплайсингом) у своїх трійчастих нервах, які проходять від верхньої губи та носа кажана. Скорочені рецептори реагують на більш низьку температуру (~ 30° C), що дозволяє кажанам виявляти тепло, що випромінюється від шкіри своїх жертв.

Холодний

Два рецептори-кандидати:

Один, позначений TRPM8, - це канал, який допускає Ca ²⁺ і Na ⁺ у відповідь на помірний холод (<28° C) або ментол (інгредієнт, який надає м'яті свій «прохолодний» дотик і смак). Миші з нокаутом, які не мають гена, що кодує рецептор TRPM8, не уникають холодних місць, як це роблять звичайні миші.
Друга, позначена TRPA1, реагує на більш низькі температури (<18° C). Він також реагує на кілька дратівливих хімічних речовин, що викликають сигнали, які мозок інтерпретує при болю. TRPA1 міститься у волосяних клітині внутрішнього вуха, які реагують на звук і зміни положення.) Однак нокаутуючі миші TRPA1 нормально реагують на холод і, здається, мають нормальний слух, тому точна роль цих рецепторів все ще невизначена для цих подразників.
Канали TRPA1 виконують іншу функцію в ямі гадюк, як гримучі змії. Ці холоднокровні тварини виявляють теплокровну здобич за допомогою термочутливих нейронів біля основи ям в голові. Нейрони містять канали TRPA1, які широко відкриваються, коли променисте тепло, що потрапляє в яму, підвищує їх температуру вище 27° C.

Біль

Коли чутливі нервові волокна піддаються впливу крайнощів, вони сигналізують про біль. Больові рецептори ще називають ноцицепторами.

Шляхи обробки

Всі нейрони в шкірі входять до складу сенсорно-соматичної гілки периферичної нервової системи. Їх аксони переходять в спинний корінний ганглій, де знаходиться їх клітинне тіло, а потім в сіру речовину спинного мозку, де вони синапсують з інтернейронами.

Кілька різних нейромедіаторів були задіяні в больових шляхах. Три з них:

глутамат. Це, здається, домінантний нейромедіатор, коли поріг болю вперше перетинається. Він пов'язаний з гострою («хорошою») болем.
речовина Р. Цей пептид (що містить 11 амінокислот) вивільняється волокнами С. Він пов'язаний з інтенсивною, стійкою, хронічною - таким чином «поганою» болем.
гліцин. Він пригнічує передачу больових сигналів в спинному кореневому ганглії. Простагландини потенціюють біль запалення, блокуючи його дію.

Невропатичний біль

Це біль, викликаний травмою самих нервів, наприклад механічними пошкодженнями, масивним запаленням та зростаючими пухлинами.

Вісцеральний біль

Мозок також може реєструвати біль від подразників, що походять у сенсорних нейронів вегетативної нервової системи. Ця так звана вісцеральна біль не відчувається в дискретному місці, оскільки больові сигнали, що передаються сенсорно-соматичною системою.

Лікування болю препаратами

Зброя, яка в даний час доступна для зменшення болю, багато за кількістю, але мало типів. Вони є

Нестероїдні протизапальні препарати (НПЗЗ)
Опіоїди (також називаються опіатами)

НПЗЗ

Запалення викликається пошкодженням тканин і, крім усього іншого, викликає біль. Пошкоджена тканина вивільняє простагландини, і це потужні тригери болю. Простагландини - це 20-вуглецеві органічні кислоти, синтезовані з ненасичених жирних кислот.

Існує не менше трьох ключових ферментів, які синтезують простагландини:

Циклооксигеназа 1 (Кокс-1)
Циклооксигеназа 2 (ЦОГ-2)
Циклооксигеназа 3 (Кокс-3)

Більшість НПЗЗ блокують дію всіх трьох циклооксигеназ. До них відносяться:

аспірин
ібупрофен (Адвіл®, Мотрін®)
напроксен (Aleve®)
та багато інших

Два НПЗЗ целекоксиб (Celebrex®) та рофекоксиб (Vioxx®) були введені в 1999 році, які вибірково інгібують Cox-2, залишаючи Cox-1 недоторканим. Було сподіватися, що вони забезпечать полегшення болю без шлунково-кишкових побічних ефектів, пов'язаних з широким спектром НПЗЗ. Однак виробник Vioxx® видалив його з ринку 30 вересня 2004 року, оскільки це збільшує ризик інфарктів та інсультів.

Ацетамінофен (Тайленол®)

Це теж нестероїдний протизапальний препарат, але спосіб його дії відрізняється від інших. Він вибірково пригнічує Кокс-3 і забезпечує полегшення болю, не дратуючи шлунок. Це особливо корисно для

люди з алергією на аспірин і його родичі
уникаючи ризику синдрому Рейє, який був пов'язаний з дачею аспірину дітям з вірусними інфекціями.

Опіоїди

Опіоїди є надзвичайно ефективними знеболюючими, але також викликають звикання, тому їх використання оточене суперечками та регулюванням.

Деякі приклади:

морфін
кодеїн
героїн
метадон
оксикодон

Опіоїди зв'язуються з рецепторами на інтернейрони в больових шляхах центральної нервової системи. Природними лігандами для цих рецепторів є два енкефаліни - кожен пентапептид (5 амінокислот):

Мет-енкефалін (Тир-Глі-Глі-Фе-Мет)
Лей-енкефалін (Тир-Глі-Глі-Фе)

На кресленні показано, як цей механізм може працювати. Активація енкефалінових синапсів пригнічує вивільнення нейромедіатора (речовини Р), що використовується сенсорними нейронами, що беруть участь у сприйнятті хронічного та/або інтенсивного болю. Здатність сприймати біль життєво необхідна. Однак, зіткнувшись з масивної, хронічної, трудноизлечимой болем, має сенс мати систему, яка знижує власну чутливість. Синапси енкефаліну забезпечують цю внутрішню знеболюючу систему.

Морфін і інші опіоїди пов'язують ці самі рецептори. Це робить їх відмінними знеболюючими.

Однак вони також викликають сильну звикання.

Зв'язуючись з рецепторами енкефаліну, вони підсилюють знеболюючі ефекти енкефалінів.
Гомеостатичне зниження чутливості цих синапсів компенсує тривале вплив опіоїдів.
Це виробляє толерантність, необхідність у більш високих дозах для досягнення попереднього ефекту.
Якщо застосування препарату припиняється, то тепер відносно нечутливі синапси менш добре реагують на заспокійливу дію енкефалінів, і виробляються хворобливі симптоми відміни.