Болевая чувствительность организма - уровень общей неспецифической реактивности организма
ГЛАВА 1
БОЛЕВАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ОРГАНИЗМА КАК ПОКАЗАТЕЛЬ УРОВНЯ ОБЩЕЙ НЕСПЕЦИФИЧЕСКОЙ РЕАКТИВНОСТИ
Главным принципом осуществления основной массы медицинских и биологических экспериментов является учет ответных реакций организма на предъявляемые раздражения. Выполнено огромное количество исследований, подтверждающих однотипность развития защитных реакций организма в ответ на чрезвычайные воздействия различной природы. Причем сила этих реакций строго обусловлена индивидуальным генотипом и при соблюдении прочих равных условий в большинстве случаев не зависит от специфичности раздражителя.
Данная информация определила целесообразность введения в систему оценки функционального состояния человека и животных нового критерия, отражающего общую неспецифическую реактивность организма. Несомненным качеством нового критерия должно было быть свойство интегративности. Важным условием являлась простота, доступность и экспрессность определения этого критерия.
Обобщив литературные данные по регуляции функциональной активности различных систем организма, мы выделили два принципиальных положения:
- Средние уровни активности различных функций организма строго согласованы по силе и времени.
- Сенсорные функции организма четко и устойчиво согласованы по основным параметрам с моторными и вегетативными функциями.
Таким образом, круг возможных интегративных показателей, отражающих общую неспецифическую реактивность организма, ограничился показателями сенсорных проявлений. Изучив, в свою очередь, различные методы определения зрительной, слуховой, хемо-, термо- и ноцицептивной чувствительности, мы установили, что более глубоко исследованы особенности проявления болевой реакции. Дополнительный литературный анализ подтвердил интегративность свойств ноцицептивной реактивности.
- Ноцицептивная реактивность (литературная справка)
Наличие в организме млекопитающих ноцицептивной системы, несомненно, связано с эволюционным развитием, в частности с выработанной необходимостью определения тех воздействий, которые могут причинить ему вред или угрожать его жизнеспособности. Именно это обстоятельство явилось основополагающим для формирования болевого ощущения, что способствовало выживанию существ во внешней среде.
Первое предположение о существовании специфических болевых рецепторов, представленных свободными нервными окончаниями, было выдвинуто М. Фрейем в 1894 году. Последующие исследования подтвердили наличие ноцицепторов в различных тканях и органах, имеющих множество разветвлений с аксоп- лазматическими отростками, которые и являются структурами, активируемыми болевым воздействием [Кассиль Г.Н., 1975- Torebjork E., 1985].
Наряду с представлениями о специфичности болевых рецепторов, существует неспецифическая теория боли, предложенная А. Гольдшайдером в 1894 году и разрабатываемая в последующем рядом авторов [Spray D.C., 1986]. Суть этой концепции сводится к тому, что в периферических механизмах возникновения боли основное значение отводится пространственно-временному соотношению афферентных импульсов и суммации сенсорных раздражений, которые, достигая критического уровня, вызывают возникновение болевого ощущения.
Общепринятым среди исследователей является представление о том, что ноцицептивный сигнал распространяется по двум типам периферических волокон. Это тонкие миелиновые А- и безмиелиновые С-волокна. Отличительной особенностью многих свободных немиелинизированных окончаний является их высокая хемочувствительность. Любое воздействие, приводящее к повреждению тканей и являющееся адекватным для ноцицептора, сопровождается высвобождением алгогенных (вызывающих боль) химических агентов. Существует три типа таких веществ — тканевые, плазменные и выделяющиеся из нервных окончаний (субстанция Р). Установлено, что субстанция Р, содержащаяся в сенсорных нейронах спинно-мозговых ганглиев, действует и как синаптический передатчик в нейронах заднего рога спинного мозга. Эндогенно образующиеся алгогенные вещества в субноцицептивных концентрациях способны активировать полимодальные ноцицепторы [Ревенко С.В. и др., 1988].
Предполагается, что сенсорная болевая единица (ноцицептор) имеет два возбудимых участка. Один из них — претерминальная часть аксона — возбуждается только повреждающими стимулами, а сама терминаль — активируется субноцицептивными воздействиями [Ревенко С.В. и др., 1988].
Боль может возникать не только в результате активации специфических или неспецифических ноцицепторов, но и вследствие изменения синхронности и частоты разрядов при действии ноцицептивных стимулов в тех афферентах, которые на неповреждающие раздражения отвечают асинхронной низкочастотной импульсацией. Поэтому сами тонкие А- и безмиелиновые С-волокна могут выполнять роль болевых рецепторов [Хаютин В.М., 1980].
Независимо от того, каковы механизмы возникновения ноцицептивной информации, в формировании боли ключевое значение имеют процессы, происходящие в ЦНС. Именно на основе центральных механизмов: конвергенции, суммации, взаимодействия быстрой миелинизированной и медленной немиелинизированной систем на разных уровнях головного мозга — создаются ощущения и качественная окраска боли при действии различных ноцицептивных раздражений [Игнатов Ю.Д., Зайцев
А.А., 1990].
Первым центральным звеном, принимающим разномодальную афферентную информацию, является нейрональная система заднего рога спинного мозга. Здесь происходит взаимодействие между каналами болевой и неболевой чувствительности, на основании которого формируется поток восходящей импульсации нового качества [Вальдман А.В., Игнатов Ю.Д., 1976- Dubner R., Bennett G.J., 1983].
Восходящие пути болевой чувствительности представлены лемнисковыми и экстралемнисковыми афферентными системами (рис. 1).
Рис. 1. Схема лемнисковой и экстралемнисковой восходящих афферентных систем (по P. Boulu):
FST — спиноталамический тракт- FSRT — спиноретикулярный
тракт
В пределах спинного мозга одна из них располагается в дорсальной и дорсолатеральной зоне болевого вещества, другая — в его вентральной (антералатеральной) части. В ЦНС не существует специальных путей болевой чувствительности, интеграция боли
осуществляется на различных уровнях ЦНС путем сложного взаимодействия лемнисковых и экстралемнисковых проекций [Willis W.D., 1980].
Важной супрасегментарной зоной восприятия афферентного притока является ретикулярная формация головного мозга. Значительное число нейронов ретикулярных ядер ствола имеют обширные ипси- и котралатеральные кожные рецептивные поля и активируются различными ноцицептивными раздражениями [Майский В.А., 1983].
Ретикулярная формация и центральное серое вещество среднего мозга имеют многочисленные афферентные входы, тесно взаимодействуют с различными структурами сенсомоторной, вегетативной, эмоционально-поведенческой интеграции, являясь одним из основных субстратов проведения и регуляции болевой чувствительности. Клетки центрального серого вещества и смежных зон ретикулярной формации дифференцированно активируются неповреждающими и ноцицептивными стимулами, что подтверждено в экспериментах на различных видах животных [Gebhart G.F., 1982].
На основе информации, поступающей в ретикулярную формацию, формируются соматические и висцеральные рефлексы, интегрируемые в сложные соматовисцеральные проявления ноцицепции. Связь ретикулярной формации с гипоталамусом, базальными ядрами и лимбическим мозгом обеспечивает нейроэндокринные и эмоционально-аффективные компоненты боли, сопровождающие защитные реакции в ответ на повреждающие воздействия [Лиманский Ю.П., 1987].
Прямые и опосредованные проекции ретикулярной формации в коре головного мозга определяют ее участие в формировании ощущения и психофизиологической оценки боли. Процесс первичного восприятия и сенсорной дискриминации осуществляется в большей мере соматосенсорной и фронтоорбитальной областями коры, в то время как другие области участвуют в качественной оценке информации, формировании мотивационно-аффективных, когнитивных и психодинамических процессов, обеспечивающих реализацию ответных реакций организма [Игнатов Ю.Д., Зайцев А.А., 1990].
Порог болевого ощущения является жизненно важной константой, закрепленной генетически. В то же время он не одинаков у разных индивидов. Боль формируется на основе интеграции ноцицептивных и антиноцицептивных систем и механизмов [Калюжный Л.В., 1984].
Примечательно, что почти все механизмы, регулирующие болевую чувствительность, участвуют в активации или угнетении ноцицептивной импульсации уже на уровне нейронов заднего рога спинного мозга. Множество активирующих и тормозных, восходящих и нисходящих воздействий на нейроны заднего рога спинного мозга влияет на переключательные функции данной релейной станции болевой импульсации и тем самым на уровень болевого возбуждения. Существенно влияние сенсорной импульсации и импульсации, идущей от ретикулярной формации, коры больших полушарий, эмоциональных центров. Все они изменяют на данном уровне проведение ноцицептивного сигнала [Вальдман А.В., Игнатов Ю.Д., 1976- Mayer D.J., Price D.D., 1976].
Наряду с эндогенно образующимися алгогенными веществами, в организме существуют химические агенты, угнетающие ноцицептивную импульсацию, — опиоидные пептиды. Специфическую связь опиоидным пептидам обеспечивают опиатные рецепторы. Установлено, что опиатные рецепторы локализуются в лимбической системе, гипоталамусе, таламусе, центральном околоводопроводном сером веществе, ретикулярной формации, черном веществе, синем пятне, желатинозной субстанции спинного мозга, а также на мембранах лимфоцитов, в нервных элементах желудочно-кишечного тракта, кровеносных сосудах, семявыносящих протоках [Atweh S., Kuhar H., 1977- Pert А., Bowie D.L., 1979].
Различные анальгетические системы функционируют не изолированно, а взаимодействуя между собой и другими системами. Вовлечение множества структур мозга в формирование болевого ощущения имеет для организма важное и принципиальное значение. При эволюционном развитии в ЦНС появились механизмы передачи болевой (и не только болевой) информации по дублирующим друг друга каналам. На каждом уровне ЦНС афферентная информация не только обрабатывается, но и, возможно, согласовывается с процессами ее обработки в других структурах. Такой способ передачи, наряду с высокой надежностью, открывает возможность для более эффективного взаимодействия организма с окружающей средой [Брагин Е.О., 1991].
Учитывая эндогенность, генетическую обусловленность, определенную функциональную стабильность нейрофизических и нейрохимических механизмов формирования ноцицептивных реакций, можно предположить взаимосвязь болевой чувствительности с поведенческими, соматическими, эмоциональными, вегетативными и другими реакциями, направленными не только на устранение вредоносного источника, но и на восстановление общего гомеостаза организма, независимо от природы действующего фактора. Данное предположение укладывается в концепцию П.К. Анохина [1974], утверждающего, что всякое отклонение констант организма немедленно улавливается соответствующими рецепторами. В ноцицептивной системе это относится к рецепторам, контролирующим целостность покровных оболочек и уровень тканевого дыхания, афферентная импульсация от которых в ЦНС вызывает возбуждение соответствующих нервных центров и формирует ощущение боли, сигнализируя о нарушении упомянутых констант. В то же время функциональная система стремится восстановить нарушенные жизненно важные константы организма, вследствие чего ощущение боли вызывает ответные реакции, приводящие к репарации целостности покровных оболочек и нормализации уровня кислородного дыхания тканей. Это, в свою очередь, приводит к исчезновению болевых ощущений и достигается, с одной стороны, совокупностью реакций, направленных на устранение болевого раздражителя, с другой — реакциями, обеспечивающими восстановление гомеостаза (рис. 2).
Рис. 2. Схема функционального обеспечения болевой реакции (по Л.В. Калюжному)
Болевое возбуждение на основе механизма «аксон — рефлекс» вызывает местное расширение кровеносных сосудов непосредственно в зоне повреждения и, следовательно, усиление тканевого дыхания. При болевом возбуждении увеличиваются частота и амплитуда дыхательных движений, способствующих поглощению кислорода- увеличивается содержание в периферической крови эритроцитов, что помогает доставке кислорода к пораженным тканям- возрастает ЧСС, повышается АД, расширяются кровеносные сосуды и изменяется белковый, жировой, углеводный и минеральный обмен, что также усиливает кислородное обеспечение и улучшает трофику тканей. При нарушении целостности покровных оболочек имеют место кровотечение, а также внедрение микроорганизмов. В связи с этим в крови увеличивается содержание протромбина, кровяных пластинок и лейкоцитов. Повышается их фагоцитарная активность, возрастает синтез АТ. Все эти реакции способствуют восстановлению целостности покровных оболочек [Дионесов С.М., 1963- Калюжный Л.В., 1984]. Кроме того, болевые ощущения, формируя мотивацию избавления от них, приводят к поведению, направленному на лечение ран или болезни, что в конечном итоге ведет к восстановлению гомеостаза [Анохин П.К., 1975].
Таким образом, можно утверждать, что уровень болевой чувствительности, контролируя целостность покровных оболочек, обеспечивающих изолированность от внешней среды и тем самым постоянство внутренней среды, а также постоянство кислородного дыхания тканей, поддерживающее их нормальную жизнедеятельность, тесно взаимосвязан с уровнями других жизненно важных констант организма.
По данным Г.Н. Кассиля [1975], существует более двухсот способов определения болевой чувствительности. Если у людей болевое ощущение легко выявляется по словесному сообщению, то у животных возникновение ноцицептивного возбуждения можно определить лишь по регистрации ответных поведенческих, вегетативных или электрофизиологических показателей [Sessle J., 1987].
Боль, выполняющая на начальном этапе, несомненно, сигнальную функцию, определяет ответные реакции организма, направленные на мобилизацию разномодальных регуляторных систем для устранения ноцицептивного воздействия или его последствий. Наряду с включением механизмов, определяющих эмоционально-аффективные проявления боли, которые в функциональном плане являются стимулом к активному предотвращению чрезвычайного вредоносного раздражителя, также активируются процессы вегетативного реагирования. Гемодинамические реакции, возникающие на этапе ощущения боли, направлены прежде всего на обеспечение возрастающих потребностей скелетной мускулатуры, необходимых для реализации комплекса аффективно-моторных актов активной обороны или избегания [Игнатов Ю.Д., Зайцев А.А., 1990].
Экспериментальным путем показана дифференциация следующих реакций на возрастающий по интенсивности ноцицептивный раздражитель хвоста у крыс: прыжок, побег, крик, кусание электродов. Характерно, что последние две исчезают при разрушении лимбических структур — миндалин и фронтоорбитальной коры, что свидетельствует об их эмоциональном генезе [Калюжный Л.В., 1984]. Исходя из этого можно сделать вывод, что первоначальные поведенческие защитные реакции животных (флексия конечностей, устранение тела) отражают двигательный компонент ноцицептивного ощущения, тогда как последующие (вокализация, кусание контактирующих проводников) носят характер эмоциональных, аверсивных. Увеличение силы болевого ощущения приводит к большему вовлечению эмоционального компонента, связанного со степенью возбуждения лимбических структур мозга. Показана четкая зависимость между интенсивностью электрораздражения гипоталамуса и степенью вовлечения в возбуждение структур лимбической системы [Судаков К.В., 1984].
Следует учитывать, что эмоциональный компонент болевой реакции имеет собственный механизм, его угнетение может происходить изолированно, без угнетения перцептуального компонента болевой реакции. Так, введение аминазина, дропериодола или седуксена угнетало эмоциональные компоненты болевой реакции у животных без изменения двигательных компонентов. Это говорит о том, что только эмоциональные компоненты ноцицептивного ощущения не могут быть использованы в качестве критерия оценки болевой чувствительности [Вальдман А.В., 1980].
Таким образом, для оценки ноцицептивной реактивности более адекватными следует считать широко применяемые методы тестирования hot-plate и tail-flick и их модификации, которые основаны на регистрации защитных двигательных реакций, где эмоциональные компоненты выражены минимально. Данные методы позволяют выявлять болевую чувствительность практически на пороговом уровне [Судаков К.В., 1984].
Изучая эндогенные механизмы регуляции болевой чувствительности, многие авторы указывают на ряд внешних воздействий, способных влиять на ноцицептивную реактивность. Прежде всего выделяются воздействия стрессорного характера, резко снижающие, вплоть до полного исчезновения, болевую чувствительность. Это чрезвычайное действие химических веществ, иммобилизация, охлаждение, вибрация [Брагин Е.О., 1991- Bodnar R., Sikorszky V., 1983]. Кроме того, факторами подавления болевой чувствительности являются доминирующие пищевая и половая мотивации, а также стимуляция органов малого таза [Брагин Е.О., 1991- Komisaruk B.P., Wallman J., 1977].
С другой стороны, имеются сведения о способности некоторых внешних воздействий повышать болевую чувствительность. Такое влияние может оказывать легкое чувство страха, слабый стресс и воздействие иммуностимуляторов [Вальдман А.В., Игнатов Ю.Д., 1976- Кустова Е.В. и др., 1992- Svendsen P., 1991].
Обобщив литературные данные, можно констатировать, что ноцицептивная реактивность генетически обусловлена, эндогенна, нейрофизические и нейрохимические механизмы ее формирования отличаются функциональной стабильностью.
Исходя из этого можно выдвинуть гипотезу о наличии взаимосвязи болевой чувствительности, являющейся системной интегративной реакцией ЦНС, с общей реактивностью организма, обеспечивающей все многообразие гомеостаза. Для более глубокого понимания природы ноцицептивной реактивности, определения правомерности применения ее показателя в качестве интегрального критерия оценки неспецифических проявлений организма были выполнены соответствующие экспериментальные исследования.
