Лекція на тему :
Фізіологічні основи болю та знеболення

План лекції
Значення болю.
Механізм больових відчуттів.
Ноцицептивна та антиноцицептивна системи мозку.
Фізіологічні основи знеболення.

Біль - це відчуття, що виникає при дії на організм пошкоджуючих чинників. Це відчуття є важливим для організму, тому що повідомляє про наявність чинника, що ушкоджує.
МЕХАНІЗМ БОЛЬОВИХ ВІДЧУТТІВ
Існують специфічні рецептори, що сприймають дію ушкоджуючого агента, у відповідь на що і виникає відчуття болю. Їх називають больовими рецепторами. У зв'язку з тим, що почуття болю - це поняття, характерне для людини, а не для тварин, запропоновано називати ці рецептори - ноцицепторами (від лат. - ноцiо - краю, ушкоджую). Ці рецептори розташовані в шкірі, м'язах, у суглобах, окісті, підшкірній клітковині і у внутрішніх органах і являють собою вільні нервові закінчення, розгалуження дендрита аферентного нейрона, що несе імпульси в спинний (або довгастий - від рецепторів голови) мозок. Існують 2 вида ноцицепторів: механоноцицептори і хемоноцицептори. Перші збуджуються під впливом механічних впливів, в результаті яких підвищується проникність мембрани закінчень для іонів натрію, це призводить до деполяризацii (рецепторний потенціал), що викликає генерацію потенціалів дії в аферентному волокні. Хемоноцицептори реагують на хімічні речовини, в тому числi на надлишок водневих іонів, надлишок іонів калію, а також на впливи брадикiнiна, гiстамiна, соматостатина, речовини Р. Чутливiсть хемоноцицепторiв до цих ноцигенних чинників різко зростає під впливом модуляторів, наприклад, простагландинів типу ПГЕ1, ПГЕ2, ПГФ2-альфа. От чому ненаркотичнi анальгетики аспірин, амiдопирин, анальгiн здійснюють свій ефект: вони здатні блокувати синтез простагландинiв і тим самим знімати підвищену збудливість хемоноцицепторiв.

НОЦИЦЕПТИВНА ТА АНТИНОЦИЦЕПТИВНА СИСТЕМИ МОЗКУ
Iмпульсацiя від ноцицепторiв йде по специфічних провідних шляхах, що починаються нервовими волокнами типу А-дельта і С. Волокна типу А-дельта проводять збудження зі швидкістю 4-30 м/с, а волокна типу С - із швидкістю 0,4-2 м/с. Тому у відповідь на больове подразнення людина спочатку відчуває миттєво гострий точно локалізований біль, а в наступному - тупий без чіткої локалізації біль. Отже, перше відчуття виникає у відповідь на iмпульсацiю по швидких волокнах (А-дельта), а друге - по повільних.
В спинному мозку відбувається переключення iмпульсацiї на нейрони, що дають початок спиноталамiчному шляху (передньобоковий шлях). Ці нейрони лежать у V прошарку (по Рекседу), тому їх часто називають нейронами V пластини або просто - нейрони V. Ці нейрони дають аксони, що, перейшовши на контрлатеральну область спинного мозку, йдуть транзитом через довгастий і середній мозок і доходять до таламуса - до його специфічних ядер, зокрема, до вентробазального ядра, тобто до того ж ядра, до якого приходять імпульси від тактильних рецепторів шкіри і від пропрiорецепторiв. Від специфічних ядер iмпульсацiя надходить у соматосенсорну кору - у первинну - S-1 і у вторинну проекційну соматосенсорну кору S-2. Ці ділянки знаходяться відповідно в області постцентральної звивини і у глибині сiльвiєвої борозни. В цих ділянках мозку відбувається аналіз імпульсної активності, усвідомлення болю. Але остаточне відношення до болю виникає за участю нейронів лобної ділянки кори. Завдяки цим нейронам навіть надмірний потік iмпульсацiї від ноцицепторiв може сприйматися як слабкий подразник і навпаки. Одночасно потік iмпульсацiї від ноцицепторiв на рівні довгастого і середнього мозку відходить по коллатералям у ретикулярну формацію, від неї - до неспецифічних ядер таламуса, від них - до всіх ділянок кори (дифузна активація нейронів усіх ділянок кори), а також досягає нейронів лiмбiчної системи. Завдяки цій інформації больова iмпульсацiя набуває емоційного фарбування - у відповідь на больову iмпульсацiю виникає почуття страху, почуття болю та інші емоції.
На рівні спинного і довгастого мозку частина імпульсів, що йдуть від ноцицепторiв, по коллатералям досягає мотонейронів спинного і довгастого мозку і викликає рефлекторні відповіді, наприклад, згинальнi рухи. Тому у відповідь на больовий подразник людина вiдсмикує кiнцiвку від подразника. Частина інформації від ноцицепторiв на рівні спинного і довгастого мозку по коллатералям надходить до еферентних нейронів вегетативної нервової системи, тому виникають вегетативні рефлекси у відповідь на больовий подразник (наприклад, спазм судин, розширення зіниці).
Отже, у сприйнятті больових імпульсів і в створенні відчуття болю беруть участь багато структур мозку, що об'єднують в поняття «ноцицептивна» система. Якщо заблокувати потік імпульсів на якій-небуть ділянці їх передачi, то больова реакція знижується. Таким способом вдасться позбутися від больових відчуттів при використанні наркотиків типу інгаляційних наркотичних засобів (ефір, закис азоту), при дії етилового спирту. Вважають, що ефір блокує передачу збудження у синапсах, пригнічує активність ретикулярної формації і тим самим знижує потік ноцицептивної iмпульсацii.
Представлена схема ноцицептивного аналізу, проте, не цілком пояснює всі факти, що стосуються сприйняття больових подразнень. Так, відомо, що в ряді випадків пошкоджуючі впливи, що в звичайних умовах призводять до больового шоку, можуть не викликати больових відчуттів. Наприклад, в Індії відомий обряд: об'їзд сіл «обранцем Бога». «Обранець» знаходиться в підвішеному стані за допомогою гаків, що пронизують шкіру і м'язи «обранця» (як тушу м'яса). В'їжджаючи в чергове село, «обранець» повисає на цих гаках і передає послання від Бога. При цьому він не відчуває гострого болю (Р. Мелзак). Описуються й інші явища, наприклад, обряд самокатування при виконанні танка Сонця в індіанців північно-американських рівнин, під час якого шомполами вириваються шматки м'яса з грудей танцюючого. Р. Мелзак описує обряд «кувади» - під час родів чоловік лягає в постіль і стогне, начебто він самий відчуває пологовий біль. В найважчих випадках (патологічні роди) чоловік залишається лежати в постелі разом із дитиною, щоб відновити сили від страшного іспиту, а породілля відразу іде в поле працювати. Інші приклади: Кашпіровський проводить психотерапевтичне знеболювання, в тому числі на відстані, з використанням телеканала з Києва в Тбілісі, під час якого проводиться хірургічна операція без використання наркотичних засобів. Описуються приклади використання аурикулярної акупунктури для проведення тотальної резекції шлунка, для операції на щитовидній залозі. Повідомляється про успішне використання проти болю трансшкiрної електростимуляцiї або механічного подразнення окремих ділянок шкіри, наприклад, за допомогою iпплiкатора Кузнєцова.
Як же пояснити всі ці випадки, а також випадки фантомного болю (кiнцiвка видалена, наприклад, із приводу гангрени стопи, а хворий постійно відчуває біль у пальцях видаленої стопи), каузалгiї (пекучі болі, що не проходять)? Потрібна теорія болю. Історично було три варіанти теорії болю . Найперша - це теорія специфічних шляхів. Вона пояснює виникнення болю як результат аналізу імпульсів, що йдуть по специфічних шляхах від специфічних рецепторів - ноцицепторiв. Чим інтенсивніше потік імпульсів, тим сильніше відчуття болю. Теорія бере свій початок від Р. Декарта, що намагався відповісти на запитання - як реагує організм на больовий подразник. Проте ця теорія не може пояснити факти, перераховані вище.
2. «Теорія паттерна» або теорія уяви. Вона припускає, що не існує специфічних больових рецепторів і больових шляхів. Біль виникає кожен раз тоді, коли в мозок надходить достатньо великий потік різноманітних імпульсів, що перевищує деякий критичний рівень. Біль - це відчуття, що виникає на надмірний потік імпульсів, що йдуть від різних рецепторів наприклад, від шкірних, смакових, звукових і інших рецепторiв. Проте ця теорія теж не спроможна пояснити багато фактів.
3. У 1965 році Р. Мелзак запропонував гіпотезу «механізму ворiт»: вона пояснювала появу больових вiдчуттiв як реакцію мозку на потік імпульсів, що йдуть по специфiч них шляхах від специфічних (ноцицептивних) рецепторів, за умови, що цей потік перевищує деякий критичний рівень. У цій гіпотезі постульовано, що на рівні спинного мозку (а в сучасних концепціях - думають, що й у таламусi) є спеціальний «механізм ворiт», що регулює проходження імпульсів від ноцицепторiв до вищих відділів мозку. Р. Мелзак скористався даними морфологів про наявність у спинному мозку желатинозної субстанції - це скупчення нейронів, що знаходяться в 2-й і 3-й пластинах по Рекседу. Відповідно, по Р. Мелзаку, ці нейрони являють собою гальмiвнi нейрони, що впливають на передачу ноцицептивних імпульсів, що йдуть від аферентного нейрона (спинномозкового ганглiя) до нейронів спинного мозку, що дає початок спиноталамiчному шляху. Коли нейрони 2-3 збуджуються, вони гальмують передачу ноцицептивних імпульсів і тому знижують інтенсивність потоку цих імпульсів до мозку. Якщо цей потік зберігається достатньо високим, то людина відчуває відчуття болю. Таким чином, «воротами» служать нейрони желатинозної субстанції. Їх активність як гальмiвних структур може підтримуватися принаймні 3 способами.
1. За рахунок імпульсів, що йдуть від механорецепторiв шкіри: коли збуджуються рецептори тиску, дотику (швидкості) і вібрації, то частина імпульсів від них, по шляху в довгастий мозок, надходить до нейронів желатинозної субстанції і активує їх. В результаті гальмiвна активність цих нейронів зростає і тим самим блокується проведення больових сигналів від ноцицепторiв. Саме цей механізм лежить в основі ефективності трансшкiрної електростимуляцii (використання нейростимуляторiв) і механічного подразнення шкіри (iпплікатори Кузнєцова) як засіб знеболювання.
2. Активність цих нейронів може також підвищуватися під впливом супраспинальних структур. При подразненні багатьох структур мозку може відбуватися гальмування проведення ноцицептивної інформації через «ворота». Так, лобна доля, хвостате ядро, ядра таламуса, нейрони мозочка, гiпоталамiчнi центри, ряд скупчень середнього мозку, в тому числі (це найбільше активне місце) - центральна сіра околопровiдна речовина (ЦСОР), червоне ядро, чорна субстанція, структури довгастого мозку – велике клiтинне, гiгантоклiтинне і парагiгантоклiтинне ядра ретикулярноi формації. Ці структури активують нейрони 2-3 желатинозної субстанції і тим самим гальмують проведення ноцицептивної інформації. Крім того, у цих же структурах може зростати активність клітин, що продукують ряд речовин (див. нижче), що через кров і ліквор можуть гальмувати ноцицептивне проведення в області «ворiт».
3. До таких речовин вiдносяться ендогенні пептиди (ендогенні опiати), що подібно морфіну, викликають яскраво виражений знеболюючий ефект - це ендорфiни (альфа-, бета-, гамма-, але самий активний із них бета-ендорфiн), енкефалiни (вони теж неоднорідні), динорфiни. Ендогенні опiати, або опiоiди, взаємодіють із специфічними рецепторами - опiатними рецепторами і здійснюють свій вплив або на нейрони 2-3 желатинозної субстанції, або блокують передачу ноцицептивних імпульсів в інших точках ноцицептивної системи. Відомо, що опiатнi рецептори бувають різних видів: мю, сигма, дельта, епсiлон, каппа. Морфін (алкалоїд опію, соку маку) взаємодіє переважно з мю-рецепторами, енкефалiни - із дельта-рецепторами, бета-ендорфіни - із епсiлон-рецепторами, дiнорфiн і неодiнорфiн - із каппа-рецепторами, а речовина СКФ 10047 - із сігма-рецепторами (Фармакологія, п.р. Д. Р. Харкевича, 1987 р.).
Показано, що якщо людині введений налоксон - блокатор опiатних рецепторів, то в нього підвищується больова чутливість; стимули, що звичайно сприймалися як механічні впливи на шкіру, тепер сприймаються як больові. Це вказує на те, що в звичайних умовах існує виражений знеболюючий вплив ендогенних опiатiв.
Крім опiатiв анальгезуючою дією володіють:
1. Нейротензин - полiпептид, синтез якого дуже широко представлений в ЦНС. Його ефект сильніший, чим ефект ендогенних опiатiв.
2. Окситоцин, вазопресин (АДГ) мають слабковиражений анальгезуючий ефект.
3. Достатньо виражений анальгезуючий ефект у серотоніна. Серотонiнергiчнi нейрони довгастого мозку саме завдяки цьому спроможні гальмувати ноцицептивну iмпульсацiю.
4. Адреналін: під час стресу його викид з мозкового шару наднирникiв зростає і при цьому спостерігається анальгезуючий ефект. Приклади з спортивної хронiки: покалічений, травмований спортсмен у полум'ї боротьби майже не відчуває біль.
Всі нейрони, що виробляють зазначені речовини, і нейрони, що здійснюють безпосередньо супраспiнальнi впливи на нейрони 2-3 желатинозної субстанції, об'єднані в антиноцицептивну систему.
Ця система грає важливу роль в забезпеченні одержання інформації про наявність в середовищі ушкоджуючого впливу. Коли організм вперше зустрічається з ушкоджуючим агентом, то гальмування інформації є недоцiльним. В наступному підвищується активність антиноцицептивної системи, яка частково знижує інтенсивність больового впливу.
На думку Калюжного Л. В. (1984 р.), будь-який стимул, що не викликає пошкодження організму, теж викликає активацію антиноцицептивної системи, в тому числі - виділення порції ендогенних опiатiв - ендорфiна, енкефалiна - і тем самим як би нагороджує організм «пряником» - знеболюючою речовиною, що до того ж викликає ейфорію. Антиноцицептивна система - це свого роду система нагородження. Вона заохочує дослідницьку діяльність організму, спрямовану на активну зустріч із будь-якими подразниками. В даний час теорія «ворiт», або механізму «ворiт», одержала загальне визнання, хоча і вона не все може пояснити до кінця (наприклад, явище фантомного болю, каузалгiї).
ФІЗІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЗНЕБОЛЕННЯ
З позицій теорії «ворiт», ефективність акупунктурного знеболювання пояснюється тим, що при цьому йде iмпульсацiя в антиноцицептивну систему, зокрема, відбувається активація центральноi сіроi околоводопровiдноi речовини (ЦСОР), в результаті чого гальмується потiк ноцицептивної iмпульсацiї - як за рахунок прямого впливу ЦСОР на нейрони 2-3 желатинозної субстанції, так і за рахунок опосередкованого впливу: показано, що при акупунктурi підвищується утримання в крові ендогенних опiоiдiв. Думають, що подібний ефект має місце при використанні черезшкiрної електростимуляцiї не тільки за рахунок активації шкірних рецепторів, але і за рахунок підвищення активності ЦСОР.
Відповідно до теорії Р. Мелзака, ноцицептивнi імпульси теж впливають на активність нейронів желатинозної субстанції (нейронів 2 і 3 шарів по Рекседу) - вони гальмують ці нейрони (за допомогою інших гальмiвних нейронів) і тим самим знiмають гальмуючу дію желатинозної субстанції на проведення ноцицептивноi iмпульсацii. Таке явище називається полегшенням. Якщо потік імпульсів ноцицептивного походження дуже високий, то ні хімічні речовини, ні інші компоненти антиноцицептивної системи не спроможні гальмувати потік і тому виникає відчуття болю.
В даний час розроблені методики знеболювання, в тому числі, на основі уявлень про механізми больових відчуттів та існування антиноцицептивної системи.