Ноцицептор - Nociceptor

Ноцицептор
Структура сенсорной системы (4 модели) E.PNG
Четыре типа сенсорных нейронов и их рецепторные клетки. Ноцицепторы показаны как свободные нервные окончания типа А
Идентификаторы
MeSH D009619
Анатомическая терминология

Ноцицепторов ( «боль рецептор») представляет собой сенсорный нейрон , который реагирует на повреждения или потенциально опасные раздражители, посылая сигналы «возможной угрозы» со спинным мозгом и мозгом. Если мозг воспринимает угрозу как достоверную, он создает ощущение боли, чтобы направить внимание на часть тела, так что можно надеяться, что угроза может быть уменьшена; этот процесс называется ноцицепцией .

История

Ноцицепторы были открыты Чарльзом Скоттом Шеррингтоном в 1906 году. В более ранние века ученые полагали, что животные похожи на механические устройства, которые преобразовывают энергию сенсорных стимулов в двигательные реакции. Шеррингтон использовал много различных экспериментов , чтобы продемонстрировать , что различные виды стимуляции к афферентному нервному волокну «S восприимчивы поля привели к различным ответам. Некоторые интенсивные раздражители вызывают отказ от рефлекса , определенные вегетативные реакции и боль . Специфические рецепторы для этих интенсивных раздражителей были названы ноцицепторами.

Место нахождения

У млекопитающих ноцицепторы находятся в любой части тела, которая может ощущать вредные раздражители. Наружные ноцицепторы обнаруживаются в таких тканях , как кожа ( кожные ноцицепторы ), роговица и слизистая оболочка . Внутренние ноцицепторы обнаруживаются во множестве органов, таких как мышцы , суставы , мочевой пузырь , висцеральные органы и пищеварительный тракт. Тела этих нейронов расположены либо в ганглиях задних корешков, либо в ганглиях тройничного нерва . Ганглии тройничного нерва - это специализированные нервы для лица, тогда как ганглии задних корешков связаны с остальной частью тела. Аксоны проходят в периферическую нервную систему и заканчиваются ветвями, образуя рецептивные поля.

Разработка

Ноцицепторы развиваются из стволовых клеток нервного гребня . Нервный гребень отвечает за большую часть раннего развития у позвоночных. Он особенно отвечает за развитие периферической нервной системы (ПНС). Стволовые клетки нервного гребня отделяются от нервной трубки, когда она закрывается, и ноцицепторы растут из дорсальной части этой ткани нервного гребня. Они формируются поздно во время нейрогенеза. Ранее формирующиеся клетки из этой области могут стать рецепторами, не воспринимающими боль, либо проприорецепторами, либо низкопороговыми механорецепторами . Все нейроны, происходящие из нервного гребня, включая эмбриональные ноцицепторы, экспрессируют TrkA, который является рецептором фактора роста нервов (NGF). Однако факторы транскрипции, определяющие тип ноцицептора, остаются неясными.

После сенсорного нейрогенеза происходит дифференциация и образуются два типа ноцицепторов. Они классифицируются как пептидергические или непептидергические ноцицепторы, каждый из которых выражает отдельный набор ионных каналов и рецепторов. Их специализация позволяет рецепторам иннервировать различные центральные и периферические мишени. Эта дифференциация происходит как в перинатальный, так и в послеродовой периоды. Непептидергические ноцицепторы выключают TrkA и начинают экспрессировать Ret, который является трансмембранным сигнальным компонентом, который обеспечивает экспрессию фактора роста, происходящего из глиальных клеток (GDNF). Этому переходу способствует Runx1, который жизненно важен для развития непептидергических ноцицепторов. Напротив, пептидергические ноцицепторы продолжают использовать TrkA, и они экспрессируют совершенно другой тип фактора роста. В настоящее время проводится много исследований о различиях между ноцицепторами.

Типы и функции

Периферический терминал зрелого ноцицептора - это место, где ядовитые стимулы обнаруживаются и преобразуются в электрическую энергию. Когда электрическая энергия достигает порогового значения, возникает потенциал действия, который направляется к центральной нервной системе (ЦНС). Это приводит к череде событий, позволяющих осознать боль. Сенсорная специфичность ноцицепторов устанавливается по высокому порогу только определенных свойств раздражителей. Ноцицепторы срабатывают только тогда, когда достигается высокий порог в химической, термической или механической среде. Большинство ноцицепторов классифицируются по модальностям окружающей среды, на которые они реагируют. Некоторые ноцицепторы реагируют более чем на одну из этих модальностей и, следовательно, называются полимодальными. Другие ноцицепторы не реагируют ни на одну из этих модальностей (хотя они могут реагировать на стимуляцию в условиях воспаления) и называются спящими или безмолвными.

Ноцицепторы имеют два разных типа аксонов. Первыми являются аксоны волокна Aδ . Они миелинизированы и могут позволить потенциалу действия перемещаться со скоростью около 20 метров в секунду по направлению к ЦНС. Другой тип - это более медленно проводящие аксоны С-волокон . Они проводят только со скоростью около 2 метров в секунду. Это связано с легкой или немиелинизацией аксона. В результате боль бывает двух фаз. Первая фаза обеспечивается быстропроводными волокнами Aδ, а вторая часть - волокнами (Polymodal) C. Боль, связанная с волокнами Aδ, может быть связана с первоначальной чрезвычайно острой болью. Вторая фаза - более продолжительное и немного менее интенсивное ощущение боли в результате острого повреждения. Если имеется массивный или продолжительный вход в С-волокно, происходит прогрессирующее накопление в спинном роге спинного мозга; это явление похоже на столбняк в мышцах, но называется возбуждением . Если происходит заворот, есть вероятность повышенной чувствительности к боли.

Тепловой

Тепловые ноцицепторы активируются ядовитым жаром или холодом при различных температурах. Существуют определенные преобразователи ноцицепторов, которые отвечают за то, как и если конкретное нервное окончание реагирует на тепловой стимул. Первым был обнаружен TRPV1 , порог которого совпадает с температурой тепловой боли в 43 ° C. Другая температура в диапазоне «тепло – жарко» опосредуется более чем одним каналом TRP . Каждый из этих каналов выражает определенный C-концевой домен, который соответствует чувствительности к горячему и теплому. Взаимодействие между всеми этими каналами и то, как определяется уровень температуры выше болевого порога, в настоящее время неизвестно. Крутые стимулы воспринимаются каналами TRPM8 . Его С-концевой домен отличается от термочувствительных TRP. Хотя этот канал соответствует холодным стимулам, до сих пор неизвестно, способствует ли он обнаружению сильного холода. Интересное открытие, связанное с холодными раздражителями, заключается в том, что тактильная чувствительность и двигательная функция ухудшаются, а восприятие боли сохраняется.

Механический

Механические ноцицепторы реагируют на избыточное давление или механическую деформацию. Они также реагируют на разрезы, повреждающие поверхность кожи. Реакция на раздражитель обрабатывается корой головного мозга как боль, как и химические и тепловые реакции. Эти механические ноцицепторы часто обладают полимодальными характеристиками. Таким образом, возможно, что некоторые преобразователи тепловых раздражителей одинаковы для механических раздражителей. То же самое верно и для химических стимулов, поскольку TRPA1, по-видимому, обнаруживает как механические, так и химические изменения. Некоторые механические стимулы могут вызывать высвобождение промежуточных химических веществ, таких как АТФ , который может быть обнаружен пуринергическими рецепторами P2 , или фактором роста нервов , который может быть обнаружен киназой рецептора тропомиозина A (TrkA) .

Химическая

Химические ноцицепторы имеют каналы TRP, которые реагируют на широкий спектр специй. Тот , который видит наибольший отклик и очень широко испытываемый капсаицин . Другие химические стимуляторы - это раздражители окружающей среды, такие как акролеин , химическое оружие времен Первой мировой войны и компонент сигаретного дыма. Помимо этих внешних стимуляторов, химические ноцицепторы обладают способностью обнаруживать эндогенные лиганды и определенные амины жирных кислот, которые возникают в результате изменений во внутренних тканях. Как и в тепловых ноцицепторах, TRPV1 может обнаруживать химические вещества, такие как капсаицин, токсины и кислоты пауков. Кислоточувствительные ионные каналы (ASIC) также определяют кислотность.

Спящий / тихий

Хотя у каждого ноцицептора может быть множество возможных пороговых уровней, некоторые из них вообще не реагируют на химические, термические или механические раздражители, если не произошло фактическое повреждение. Их обычно называют молчащими или спящими ноцицепторами, поскольку их реакция возникает только при возникновении воспаления в окружающей ткани.

Полимодальный

Многие нейроны выполняют только одну функцию; поэтому нейроны, которые выполняют эти функции в комбинации, получают классификацию «полимодальных».

Путь

по возрастанию

Афферентные ноцицептивные волокна (те , что информация посыла к , а не из мозга) путешествия обратно в спинной мозг , где они образуют синапсы в его заднем роге . Это ноцицептивное волокно (расположенное на периферии) является нейроном первого порядка. Эти клетки в дорсальном роге разделены на отдельные слои физиологически называемых Пластинкой. Различные типы волокон образуют синапсы в разных слоях и используют глутамат или вещество P в качестве нейромедиатора. Волокна Aδ образуют синапсы в пластинках I и V, волокна C соединяются с нейронами в пластинке II, волокна Aβ соединяются с пластинками I, III и V.После достижения определенной пластинки в спинном мозге ноцицептивы первого порядка передаются нейронам второго порядка. которые пересекают среднюю линию передней белой комиссуры. Затем нейроны второго порядка отправляют свою информацию в таламус двумя путями : медиально-лемнискальной системой дорсального столба и переднебоковой системой . Первое предназначено больше для обычных неболевых ощущений, а второе - для болевых ощущений. Достигнув таламуса, информация обрабатывается в заднем вентральном ядре и отправляется в кору головного мозга в головном мозге через волокна в задней конечности внутренней капсулы.

По убыванию

Поскольку существует восходящий путь к мозгу, который инициирует осознанное осознание боли, существует также нисходящий путь, который модулирует болевые ощущения. Мозг может запрашивать высвобождение определенных гормонов или химических веществ, которые могут оказывать обезболивающее действие, что может уменьшить или подавить болевые ощущения. Область мозга, которая стимулирует выброс этих гормонов, - гипоталамус . Этот эффект нисходящего торможения может быть продемонстрирован путем электрической стимуляции периакведуктальной серой области среднего мозга или перивентрикулярного ядра . Оба они, в свою очередь, проецируются на другие области, участвующие в регуляции боли, такие как большое ядро ​​шва, которое также получает аналогичные афференты от ядра reticularis paragigantocellularis (NPG). В свою очередь, большое ядро ​​шва проецируется на желатиновую субстанцию спинного рога и опосредует ощущение спиноталамических входов. Сначала это происходит за счет того, что большое ядро ​​шва посылает серотонинергические нейроны нейронам спинного мозга, которые, в свою очередь, выделяют энкефалин интернейронам, несущим восприятие боли. Энкефалин функционирует, связывая опиоидные рецепторы, вызывая ингибирование постсинаптического нейрона, тем самым подавляя боль. Периакведуктальный серый цвет также содержит опиоидные рецепторы, что объясняет один из механизмов, с помощью которых опиоиды, такие как морфин и диацетилморфин, проявляют анальгетический эффект.

Чувствительность

Чувствительность ноцицепторных нейронов регулируется множеством медиаторов во внеклеточном пространстве. Периферическая сенсибилизация представляет собой форму функциональной пластичности ноцицептора. Ноцицептор может превратиться из простого детектора вредных стимулов в детектор не вредных стимулов. В результате раздражители низкой интенсивности от регулярной активности вызывают болезненные ощущения. Это широко известно как гипералгезия . Воспаление - одна из частых причин, приводящих к сенсибилизации ноцицепторов. Обычно гипералгезия прекращается, когда воспаление спадает, однако иногда генетические дефекты и / или повторные травмы могут привести к аллодинии : совершенно не вредный стимул, такой как легкое прикосновение, вызывает сильную боль. Аллодиния также может быть вызвана повреждением ноцицептора в периферических нервах. Это может привести к деафферентации, что означает развитие различных центральных процессов в выжившем афферентном нерве. В этой ситуации уцелевшие аксоны дорсальных корешков ноцицепторов могут вступать в контакт со спинным мозгом, тем самым изменяя нормальный входной сигнал.

Другие животные

Ноцицепция была зарегистрирована у животных, не относящихся к млекопитающим, включая рыбу и широкий спектр беспозвоночных , включая пиявок , нематодных червей, морских слизней и личинок плодовых мух . Хотя эти нейроны могут иметь разные пути и отношения к центральной нервной системе, чем ноцицепторы млекопитающих, ноцицептивные нейроны у немлекопитающих часто активируются в ответ на такие же стимулы, как у млекопитающих, такие как высокая температура (40 градусов C или более), низкий pH , капсаицин. и повреждение тканей.

Терминология

Из-за исторического понимания боли ноцицепторы также называются болевыми рецепторами . Хотя боль реальна, психологические факторы могут сильно влиять на субъективную интенсивность.

Смотрите также

использованная литература