Курс 1. ФИЗИОЛОГИЯ И ПАТОФИЗИОЛОГИЯ БОЛИ

Болевое ощущение является следствием активации ноцицептивной системы (от латинского "nocere" -- повреждать, "cepere" -- воспринимать). Это может произойти либо на уровне ноцицептивных рецепторов в тканях, либо на уровне ноцицептивных афферентов при повреждении периферических нервов, либо при поражении или дисфункции центральных ноцицептивных структур.

В конце ХХ в. исследователями был совершен значительный прорыв в изучении механизмов боли. Получены экспериментальные данные о роли свободных нервных окончаний в восприятии повреждающих стимулов; выявлена четкая связь между функцией афферентных Аδ- и С-волокон и ощущениями боли у человека; прослежены основные восходящие пути и нервные структуры спинного и головного мозга, осуществляющие передачу, обработку и восприятие болевой информации; определены нейрохимические компоненты ноцицептивной системы; продемонстрирована важная роль психологических факторов в оценке боли и реакции на нее.

Восприятие повреждающих раздражений осуществляется ноцицепторами -- чувствительными рецепторами, которые ответственны за кодирование и передачу информации о повреждающих факторах. Ноцицепторы представляют собой свободные нервные окончания периферических Аδ- и С-волокон, тела нейронов которых располагаются преимущественно в спинномозговых узлах (ганглиях задних корешков) и узле тройничного нерва. Ноцицепторы широко представлены в коже, подкожной ткани, надкостнице, суставах, мышцах и в капсулах и стенках внутренних органов.

Ноцицепторы могут быть активированы сильным механическим стимулом (давление, укол) или интенсивным термическим раздражением (нагревание, охлаждение), а также рядом химических веществ (брадикинин, гистамин, простагландины и др.), появление которых в минимальных концентрациях вызывает болевое ощущение. В силу различной чувствительности к механическим, термическим и химическим стимулам ноцицепторы представляют собой гетерогенную группу. Некоторые ноцицепторы реагируют исключительно на химические стимулы, другие -- на механические и/или температурные воздействия. Часть ноцицепторов ("молчащие" ноцицепторы) в нормальных условиях не отвечают ни на один из этих раздражителей и становятся возбудимыми после повреждения или воспаления тканей.

Распространение возбуждения от периферических терминалей ноцицепторов осуществляется посредством слабомиелинизированных Аδ-волокон и немиелинизированных С-афферентов, входящих в состав смешанных соматических нервов. С-волокна также присутствуют в висцеральных нервах. Аδ-волокна имеют достаточно большую скорость проведения (5-40 м/с) и, как предполагается, опосредуют немедленно возникающую "первичную" острую, резкую, колющую боль. Тонкие С-волокна имеют меньшую скорость проведения (0.2-2 м/с), считается, что они опосредуют "вторичную" отсроченную, жгучую, тупую боль.

Ноцицепторы, генерирующие афферентные импульсы, проводящиеся по С-волокнам (С-ноцицепторы), являются гетерогенными по своим функциональным свойствам. Одна группа С-ноцицепторов при активации способна выделять в иннервируемые ими ткани нейротрансмиттеры пептидной природы, такие как субстанция Р и кокальцигенин, которые вызывают вазодилатацию и повышают проницаемость сосудистой стенки. Вторая группа С-ноцицепторов не секретирует нейропептиды, но имеет на поверхности своей мембраны рецепторы, которые могут быть активированы молекулами АТФ, выделяющимися из поврежденных клеток.

Центральные отростки ноцицептивных нейронов, иннервирующих ткани туловища и лица, входят в состав задних корешков в спинной мозг или направляются в продолговатый мозг в составе чувствительного корешка тройничного нерва. В задних рогах спинного мозга и чувствительных ядрах тройничного нерва центральные отростки этих нейронов синаптически взаимодействуют с 3 типами нейронов, обеспечивающих дальнейшее распространение ноцицептивных сигналов. Первый тип нейронов представлен специфическими ноцицептивными нейронами, локализованными преимущественно в I пластине заднего рога. Эти нейроны возбуждаются только повреждающими механическими и/или температурными стимулами. Они получают входы от Аδ- и С-афферентов и иннервируют все ткани тела (кожу, мышцы, суставы, висцеральные органы). Второй тип нейронов составляют нейроны широкого динамического диапазона (ШДД-нейроны), которые получили свое название из-за способности отвечать как на тактильные, так и ноцицептивные стимулы. Они располагаются преимущественно в V-VII пластинах дорсального рога. Третий тип нейронов дорсального рога представлен тормозными интернейронами желатинозной субстанции (II пластина), которые, активируясь ноцицептивными и неноцицептивными стимулами, а также центральными нисходящими сигналами, изменяют возбудимость клеток первых двух типов. Авторы теории "воротного контроля боли" Рональд Мелзак и Патрик Уолл (1965) отдавали ведущую роль в механизмах торможения болевой афферентации именно этим нейронам (Рис.1). Основное положение этой теории заключается в том, что нейроны желатинозной субстанции, активируясь "неболевыми" (тактильными и проприоцептивными) импульсами, приходящими с периферии с высокой скоростью по толстым А-В волокнам или нисходящими импульсами из супраспинальных антиноцицептивных структур головного мозга, обеспечивают торможение ШДД-нейронов, и тем самым ограничивают мощность ноцицептивных сигналов, передаваемых в головной мозг (данный механизм обезболивания реализуется, например, при использовании методов чрескожной электронейростимуляции).

Центральные волокна первого и второго типов ноцицептивных нейронов заднего рога формируют восходящие тракты (спиноталамический, спиноретикулярный и спиномезенцефалический), осуществляющие проведение ноцицептивных сигналов к разным отделам головного мозга.

Спиноталамический тракт образуют аксоны, нейроны которых лежат в I, V-VII пластинах серого вещества заднего рога. После перекреста в передней комиссуре волокна переходят на противоположную сторону спинного мозга и в составе переднелатерального канатика поднимаются вверх и оканчиваются в ядрах таламуса, откуда информация передается в высшие корковые интегративные центры. Ноцицептивным нейронам спиноталамического тракта отводится важная роль в формировании сенсорно-дискриминативного компонента боли, обеспечивающего быстрое (почти мгновенное) определение места и характера повреждения.

Спиноретикулярный тракт берет начало от аксонов, нейроны которых лежат преимущественно в VII и VIII пластинах и отчасти в I, V и Х пластинах серого вещества спинного мозга. Большинство волокон спиноретикулярного тракта составляют аксоны полимодальных ШДД-нейронов. Терминали этих нейронов оканчиваются в медиальной ретикулярной формации продолговатого мозга (в ретикулярном гигантоклеточном ядре, парагигантоклеточном ядре и большом ядре шва). Восходящие проекции от этих ядер направляются к интраламинарным ядрам таламуса, а другая субталамическая ветвь распределяется в структурах лимбической системы (миндалине, гиппокампе, гипоталамусе). В функциональном отношении спиноретикулярному тракту отводится важная роль в проведении сигналов, ответственных за развитие сложных реакций, сопровождающихся эмоциональными, вегетативными и двигательными реакциями организма на болевое воздействие.

Спиномезенцефалический тракт также как и спиноталамический путь образован аксонами нейронов I и V-VII пластин заднего рога. Основная часть аксонов спиномезенцефалического тракта оканчивается в покрышке среднего мозга, центральном сером веществе ствола мозга и интраламинарных ядрах таламуса. Учитывая, что большинство этих аксонов оканчивается в структурах, контролирующих проведение болевых сигналов, было высказано предположение о том, что нейроны этого тракта связаны с активацией антиноцицептивных структур головного мозга, осуществляющих нисходящее торможение спинальных ноцицептивных нейронов.

На уровне зрительных бугров большое значение в анализе ноцицептивных сигналов принадлежит соматосенсорным (вентробазальные ядра), неспецифическим (интраламинарные ядра) и ассоциативным (задняя группа ядер, медиадорсальное ядро) структурам. Многие нейроны вентробазальных ядер зрительных бугров по своим свойствам относятся к специфическим ноцицептивным нейронам, что позволяет считать их частью таламокорковой системы идентификации и локализации болевых стимулов. Интраламинарным ядрам таламуса отводится важная роль в механизмах развития плохо локализуемой поздней, вторичной, "протопатической" боли. Хирургическое стереотаксическое разрушение интраламинарных ядер у людей, страдающих невыносимыми хроническими болями (например, при онкологических заболеваниях), приводит к купированию болей за счет устранения тягостного эмоционального компонента, сопровождающего болевой синдром. При этом, ощущения прикосновения, укола или температуры, которые в свою очередь могут исчезать или ослабевать при повреждении вентробазальных ядер зрительного бугра, например, при кровоизлиянии в эту область, не изменяются. Нейроны задней группы ядер таламуса способны реагировать на возбуждение как ноцицепторов, так и рецепторов других сенсорных систем (зрительной и слуховой). Задняя группа ядер, имеющая тесные связи с теменной ассоциативной корой, принадлежит к таламопариетальной ассоциативной системе мозга. Ассоциативные системы мозга имеют особое значение в анализе и синтезе внешнесредовых и внутренних стимулов и формировании поведенческих реакций, возникающих в ответ на внешние, в том числе и повреждающие раздражители.

Медиадорсальное ядро таламуса входит в таламофронтальную ассоциативную систему мозга, также имеющую отношение к формированию адекватного поведения. Нейроны медиадорсального ядра изменяют свою активность при ноцицептивных раздражениях с достаточно широких рецептивных полей, а его разрушение ослабляет выраженность отрицательного эмоционального переживания при болевом синдроме.

Из таламических ядер болевые сигналы поступают в кору больших полушарий, которая является высшим интегративным звеном ноцицептивной системы.

Большое значение в анализе ноцицептивной информации отводится соматосенсорной коре, коре островка, передней части поясной извилины, префронтальным отделам коры больших полушарий и задней части теменной коры. Соматосенсорные отделы коры больших полушарий оценивают болевые сигналы, формируя ощущения, связанные с локализацией, интенсивностью и характером болевого ощущения. Ассоциативные области коры больших полушарий (кора островка, передняя часть поясной извилины, префронтальная кора и задняя часть теменной коры) обеспечивают формирование психических компонентов переживаемой боли и связанных с ней адекватного поведения. Эти выводы были сделаны на основании клинических исследований, в которых анализировались особенности болевого восприятия у людей при изолированном повреждении соответствующих участков коры в результате проникающих ранений головы, инсультов, опухолей или хирургических вмешательств для лечения хронических болевых синдромов. Например, у пациентов, подвергшихся префронтальной лоботомии (разрушение связей лобной доли с другими отделами коры и подкорковыми структурами), которая раньше проводилась для устранения непереносимых болей, отмечается только исчезновение или снижение тяжести эмоционального компонента боли, в то время как собственно ощущение боли оставалось практически неизменным. Другими словами, они чувствовали боль, но она их не беспокоила. Аналогичные результаты были получены и при повреждении поясной извилины или волокон, осуществляющих связь зрительного бугра с префронтальной корой и передней частью поясной извилины коры больших полушарий.

В настоящее время доступны неинвазивные функциональные методы нейровизуализации боли у человека, такие как позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), функциональный ядерно-магнитный резонанс (ЯМР), с помощью которых доказано вовлечение в анализ ноцицептивной информации при различных типах болевого раздражения и у разных субъектов первичной и вторичной соматосенсорных областей коры больших полушарий, передней части поясной извилины, островка, префронтальной коры, таламуса. Реже отмечалась активация первичной и вторичной области моторной коры, задней области теменной коры, поясной извилины, базальных ганглиев, гипоталамуса, миндалины, парабрахиальных ядер и околоводопроводного серого вещества, мозжечка. Нельзя не обратить внимания на то, что в нейрональную сеть, активируемую при болевых стимулах, вовлечены не только проекционные соматосенсорные области коры больших полушарий, но и структуры головного мозга, участвующие в реализации когнитивных функций, мотиваций, эмоций. Связь между ноцицепцией (процесс распространения ноцицептивных импульсов в структурах периферической и центральной нервной системы) и психологическими реакциями индивидуума при формировании многокомпонентного болевого чувства представляется весьма сложной и подверженной множественным динамическим модуляциям, результатом которых может быть и подавление, и усиление болевого ощущения. Примером такого модулирующего влияния может служить наличие связи между вниманием и болью. Привлечение внимания к боли в эволюционном аспекте может играть разную роль. С одной стороны, оно позволяет избежать тяжелого повреждения и обеспечивает выживание, способствуя в дальнейшем более успешному избеганию опасных ситуаций. Однако и отвлечение внимания от боли в ряде случаев является витально значимым, например, в ситуациях, когда необходимо продолжать активно избегать опасности, несмотря на полученное повреждение. Клиническими исследованиями установлено, что повышенное внимание к боли приводит к усилению ее восприятия. Одним из возможных механизмов данного феномена может служить увеличение синхронной активности нейронов вторичной соматосенсорной коры в обоих полушариях мозга при повышении внимания к болевой стимуляции. Такая "гиперсинхронизация" может являться проявлением или причиной утраты динамического контроля над обработкой болевых импульсов, что приводит к нарушению модуляции болевых стимулов в зависимости от контекста их поступления и снижению возможности нисходящего ингибирования ощущения боли. Связь между интенсивностью воспринимаемой боли и вниманием к ней доказывается и эффективностью психотерапевтических воздействий, отвлекающих внимание от боли.

У пациентов с хронической болью отмечаются когнитивные нарушения. По данным литературы, наиболее часто страдают отсроченное воспроизведение и память, связанная с вербальным материалом. У пациентов с хронической болью в спине вне зависимости от возраста выявляются когнитивные расстройства, проявляющиеся в нарушении памяти, внимания, гибкости мышления и скорости обработки информации.

Взаимовлияние депрессии, тревожности и боли показано во многих клинических и экспериментальных работах. Согласно этим исследованиям тревога относительно боли может приводить к усилению ее восприятия. При этом нормальный адаптивный механизм, направленный на избегание боли при остром повреждении, становится неадаптивным в ситуации хронической боли. Исследования с применением методов функциональной МРТ показали, что "критическими" регионами, активирующимися при усилении боли, являются энторинальный комплекс, миндалина, передние отделы островка и префронтальная кора. Показано также, что активация этих областей строго связана с уровнем тревожности.

Депрессивные расстройства встречаются достаточно часто у пациентов с болевыми синдромами. При этом как боль может стать причиной депрессии, так и депрессивное расстройство способствует хронизации боли. Существуют доказательства того, что спектральные характеристики электрической активности в структурах лимбико-ретикулярного комплекса при сочетанном состоянии боли и депрессии имеют качественные отличия от аналогичных показателей при депрессии и боли, существующих раздельно, что свидетельствует о формирование новых патологических интеграций, модифицирующих течение обоих синдромов.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что формирование многокомпонентного болевого ощущения обеспечивается сложноорганизованной ноцицептивной системой, состоящей из сети периферических ноцицепторов и ноцицептивных нейронов, расположенных во многих структурах (рис. 2). Хотя ноцицептивная и антиноцицептивная системы являются эволюционно древними, они не обособлены от новейших эволюционных образований мозга и, подвергаясь различным влияниям неисчислимого множества информационных сигналов, поступающих как из внешней среды, так и от самого организма, их функционирование может быть драматическим образом изменено.

Современные представления о многоуровневой иерархически организованной ноцицептивной системе отвергают бытовавшее ранее мнение о неком "болевом центре" как об отдельно локализованной в головном мозге морфологической структуре.