Патофизиология боли при воспалении
В патогенезе болевых синдромов, возникающих при воспалении, участвует большое число различных нейрофизиологических и нейрохимических механизмов, которые неизбежно приводят к изменениям в психофизиологическом статусе пациента. Экзогенное или эндогенное повреждение запускает каскад патофизиологических процессов, затрагивающих всю ноцицептивную систему (от тканевых рецепторов до корковых нейронов), а также целый ряд других регуляторных систем организма. Экзогенное или эндогенное повреждение приводит к выбросу вазонейроактивных веществ, ведущих к развитию воспаления. Эти вазонейроактивные вещества или так называемые медиаторы воспаления вызывают не только типовые проявления воспаления, в том числе и выраженную болевую реакцию, но и повышают чувствительность ноцицепторов к последующим раздражениям.
Различают несколько типов медиаторов воспаления, повышающих чувствительность ноцицепторов к раздражению.
. Плазменные медиаторы воспаления1. Калликриин–кининовая ситема: брадикинин, каллидин 2. Компоненты комплемента: С2–С4, С3а, С5 – анафилотоксины, С3в – опсонин, С5–С9 – мембраноатакующий комплекс 3. Система гемостаза и фибринолиза: XII фактор свертывания (фактор Хагемана), тромбин, фибриноген, фибринопептиды, плазмин и др.
Клеточные медиаторы воспаления1. Биогенные амины: гистамин, серотонин, катехоламины 2. Производные арахидоновой кислоты:
– простагландины (ПГЕ1, ПГЕ2, ПГF2α, тромбоксан А2, простациклин I2), лейкотриены (ЛТВ4, МРС (А) – медленно реагирующая субстанция анафилаксии), хемотаксические липиды 3. Гранулоцитарные факторы: катионные белки, нейтральные и кислые протеазы, лизосомальные ферменты 4. Факторы хемотаксиса: нейтрофильный хемотаксический фактор, хемотаксический фактор эозинофилов и др. 5. Кислородные радикалы: О2–супероксид, Н2О2, NO, ОН–гидроксильная группа 6. Адгезивные молекулы: селектины, интегрины 7. Цитокины: IL–1, IL–6, фактор некроза опухоли, хемокины, интерфероны, колониестимулирующий фактор и др. 8. Нуклеотиды и нуклеозиды: АТФ, АДФ, аденозин 9. Нейромедиаторы и нейропептиды: субстанция Р, кальцитонин ген–родственный пептид, нейрокинин А, глутамат, аспартат, норадреналин, ацетилхолин.
В настоящее время выделяют более 30 нейрохимических соединений, участвующих в механизмах возбуждения и торможения ноцицептивных нейронов в центральной нервной системе. Среди многочисленной группы нейромедиаторов, нейрогормонов и нейромодуляторов, опосредующих проведение ноцицептивных сигналов, существуют как простые молекулы – возбуждающие аминокислоты – ВАК (глутамат, аспартат), так и сложные высокомолекулярные соединения (субстанция Р, нейрокинин А, кальцитонин ген–родственный пептид и др.). ВАК играют важную роль в механизмах ноцицепции. При активации ионотропных рецепторов: NMDA–рецепторов, АМРА–рецепторови металлоболотропных глутаматных рецепторов происходит интенсивное поступление ионов Са2+ в клетку и изменение ее функциональной активности. Формируется стойкая гипервозбудимость нейронов и возникает гипералгезия.
В последнее время важное значение в механизмах сенситизации ноцицептивных нейронов придается оксиду азота(NO), который в мозге выполняет роль нетипичного внесинаптического медиатора. Оксид азота играет ключевую роль в воспалительных процессах. Локальное введение ингибиторов NО синтазы в сустав эффективно блокирует ноцицептивную передачу и воспаление.
Кининыявляются одними из наиболее мощных алгогенных модуляторов. Прямой возбуждающий эффект брадикинина на чувствительные нервные окончания опосредуется B2–рецепторами и связан с активацией мембранной фосфолипазы С. Непрямое возбуждающее действие брадикинина на окончания нервных афферентов обусловлено его воздействием на различные тканевые элементы (эндотелиальные клетки, фибробласты, тучные клетки, макрофаги и нейтрофилы) и стимулированием образования в них медиаторов воспаления, которые, взаимодействуя с соответствующими рецепторами на нервных окончаниях, активируют мембранную аденилатциклазу. В свою очередь, аденилатциклаза и фосфолипаза С стимулируют образование ферментов, фосфорилирующих белки ионных каналов. Результатом фосфорилирования белков ионных каналов является изменение проницаемости мембраны для ионов, что отражается на возбудимости нервных окончаний и способности генерировать нервные импульсы.
Воспаление (лат. inflammatio) – это сложный процесс реакции организма на внешний или внутренний повреждающий (болезненный) фактор. Воспаление направлено на устранение этого фактора, восстановление поврежденных тканей и защиту от развития заболеваний.
Таким образом, воспаление выполняет защитную функцию в организме, но только тогда, когда оно острое. Хроническое воспаление перестает быть физиологическим фактором и становится патогеном, ведущим к аутоиммунным заболеваниям и раку.
Воспаление – это естественный процесс, который происходит на определенных этапах. Без воспалительной реакции, которая активирует иммунную систему для борьбы с патогеном, например, вирусом, бактериями, травмированными участками, мы не смогли бы пережить даже самую маленькую инфекцию.
Сложность воспалительного процесса отражается в часто используемых терминах – состояние, процесс или воспалительная реакция.
Симптомы воспаления
Симптомы острого воспаления были впервые описаны римским ученым и энциклопедистом Аврелием Цельсом (25 г. до н.э. – 50 г. н.э.). в единственной работе «Медицина», которая сохранилась до наших дней, он описал четыре основных симптома острого воспаления, которые иногда называют тетрадой Цельса:
- боль (лат. dolor);
- повышенная температура (лат. calor);
- покраснение (лат. rubor);
- отек (лат. tumor).
Пятый признак воспаления – потеря функции и повреждение органов (лат. Functiolaesa) был добавлен немного позже, возможно, греческим врачом и философом Галеном (129-200 н.э).
Покраснение кожи является результатом увеличения кровотока в области, пораженной патогенными микроорганизмами, отек – это результат проникновения белка и клеток из сосудов в ткани – все это вызывает боль. Температура также является следствием увеличения кровотока. В свою очередь, «потеря функции» означает, что орган не функционирует должным образом.
В развитии воспалительной реакции участвуют многие физиологические механизмы, связанные как с клетками – гранулоцитами, моноцитами, тромбоцитами, лимфоцитами Т и В, тучными клетками, эндотелиальными клетками кровеносных сосудов, макрофагами, фибробластами, так и с веществами, выделяемыми ими – медиаторами воспаления. Со временем могут быть поражены целые органы и могут возникнуть системные симптомы – повышение температуры тела, потеря веса, мышечная атрофия, чувство общей слабости.
Воспаление при ларингите
Как возникает воспаление?
Чаще всего повреждающий фактор, который инициирует воспалительный процесс, приходит извне. Это может быть:
- физическое повреждение – химическое, тепло или холод, механическая травма;
- биологический агент – бактерии, вирус, чужеродный белок.
Также бывает, что причиной воспаления является процесс, происходящий внутри организма – эмболия артерии, сердечный приступ или развитие рака.
Изменения в кровеносных сосудах всегда являются корнем воспалительной реакции. Сосуды расширяются, и их проницаемость увеличивается. Это приводит к проникновению медиаторов и воспалительных клеток в окружающие ткани.
Составляющие воспаления
Острое воспаление выполняет важную защитную функцию – оно удаляет возбудителя и восстанавливает нормальную функцию органа. Переход острой фазы в хроническую фазу часто связан с потерей контроля организма над воспалительными механизмами и, следовательно, с функциональными нарушениями и даже повреждением пораженной ткани. Этот процесс можно сравнить с превращением острой боли (защитной функции) в хроническую боль, которая становится самой болезнью.
Патогенез воспалительного процесса
Воспалительная реакция неразрывно связана с иммунным ответом. Начинается с контакта патогена со специализированными клетками иммунной системы, так называемыми антигенпрезентирующие клетки. Когда клетки стимулируются, они продуцируют и высвобождают медиаторы воспаления, которые имеют решающее значение для инициации и поддержания воспалительного процесса.
Медиаторы оказывают про-и противовоспалительное действие на клетки-мишени, модулируя течение воспаления. Со временем адаптивная иммунная система (специфическая реакция) также участвует в борьбе с повреждающим фактором. Работа этой системы чрезвычайно точна – взаимодействие лимфоцитов Т и В приводит к выработке специфических антител, которые селективно нейтрализуют возбудителя.
Правильно функционирующая иммунная система эффективно распознает патогены и эффективно уничтожает их, не повреждая свои собственные клетки и ткани. Однако в определенных ситуациях иммунорегуляторные механизмы могут работать с дефектом – возникает воспалительная реакция на аутоантигены.
Это состояние встречается при многих аутоиммунных заболеваниях (диабет 1 типа, ревматоидный артрит, красная волчанка, целиакия, болезнь Хашимото).
Поделиться ссылкой:
Патофизиология боли, механизм развития различных видов боли Патофизиология боли, механизм развития различных видов боли | Цель статьи– систематизировать знания об этиопатогенезе боли Систематизировать знания о видах боли Изучить патогенетические основы развития болевого синдрома Изучить современные основы диагностики и терапии болевого синдрома ПЛАН СТАТЬИ: Боль: понятие, классификация, этиология Механизмы развития физиологической боли: физиологическая ноцицепция, медиаторы ноцицепции теория «воротного контроля» Антиноцицептивная система: структура, медиаторы антиноцицепции. Механизмы формирования патологической боли Количественная и качественная оценка боли; — Патофизиологическое обоснование принципов лечения болевого синдрома. Боль типовой, эволюционно выработанный процесс, возникающий при действии на организм ноцицептивных факторов или при ослаблении противоболевой системы. Компоненты боли:
По данным ряда авторов, распространенность болей составляет от 30 до 78,6% [Павленко С.С, 2001; Porayce V.Е., 1995]. Большая распространенность болевых синдромов оборачивается значительными материальными, социальными и нравственными потерями. Боль негативным образом влияет на качество жизни человека. «Боль — неприятное сенсорное и эмоциональное переживание, связанное с существующими или возможными повреждениями ткани или описываемое в терминах такого повреждения» (международная ассоциация по изучению боли. Классификация видов боли От локализации повреждения:
От причины повреждения:
При несовпадении боли с местом повреждения: Отраженные боли, проецируются в дерматомы, иннервируемые теми же сегментами, что и вовлеченные в патологический процесс ткани или внутренние органы. Проецируемые боли при сдавлении спинномозговых корешков, боль проецируется в иннервируемые ими области тела. В зависимости от патогенеза:
По времени возникновения:
Этиология боли Факторы, вызывающие ощущение боли, называют алгогенными (ноцицептивными) Боль — симптом какого-либо патологического процесса (воспаления, опухоли, рубцового раздражения). По своей природе алгогены могут быть: Характеристика ноцицептивной боли связана с активацией болевых рецепторов (ноцицепторов) после тканевого повреждения, соответствует степени тканевого повреждения, длительности действия повреждающих факторов, полностью регрессирует после заживления. Первичная (эпикритическая) боль — начальное ощущение боли, обусловленное проведением болевого сигнала по толстым, быстро проводящим волокнам типа А. Вторичная (протопатическая) боль —возникает через некоторый промежуток после первой фазы, носит более диффузный характер и обусловлена проходом возбуждения по тонким, более медленно проводящим волокнам типа С. Ноцицептивная система (проводящая боль), ее роль в формировании болевого синдрома. Патофизиология боли
НОЦИЦЕПТОР – периферический сенсорный нейрон с аксоном и дендритами, активируемый повреждающими стимулами. 3-х НЕЙРОННЫЙ ПУТЬ НОЦИЦЕПТИВНОГО СИГНАЛА
Осознание боли и локализация ее по отношению к определенной области тела осуществляются при участии сенсомоторной зоны коры головного мозга.
Интенсивность болевых ощущений зависит: от типа высшей нервной деятельности больного, эмоционального настроя. Физиологическая ноцицепция 1. Трансдукция — процесс, при котором повреждающее воздействие трансформируется в виде электрической активности в ноцицепторах. Активируются вследствие прямых повреждающих воздействий, под действием эндогенных тканевых и плазменных алгогенов, образующихся при травме или воспалении (гистамин, серотонин, простагландины, простациклины, цитокины, ионы К+ и Н+ , брадикинин). 2. Трансмиссия — проведение возникших импульсов по системе чувствительных нервных волокон в ЦНС (тонкие миелиновые А-дельта и тонкие безмиелиновые С-афференты): спинномозговые ганглии и задние корешки, спиноталамические, спиноретикулярные пути, таламокортикальные пути к соматосенсорным и фронтальной зонам коры головного мозга. 3. Модуляция — процесс изменения ноцицептивной информации нисходящими, антиноцицептивными влияниями ЦНС, мишенью которых являются преимущественно нейроны задних рогов спинного мозга (нейрохимические антиноцицептивные системы и система воротного контроля). 4. Перцепция — субъективное эмоциональное ощущение, воспринимаемое как боль и формирующееся под воздействием фоновых генетически детерминированных свойств центральной нервной системы и ситуационно меняющихся раздражений с периферии. Основные медиаторы участвующие в ноцицепции: 1. Тканевые, выделяющиеся во внеклеточную среду: а) тучные клетки – гистамин, ионы К+ и Н+ б) тромбоциты – серотонин, АДФ в) макрофаги – интерлейкины, ФНО, серотонин г) эндотелий – интерлейкины, ФНО, эндотелины, простагландины 2. Циркулирующие в плазме крови: а) брадикинин б) каллидин 3. Секретирующиеся из периферических окончаний С-афферентов: а) субстанция Р б) нейрокинин в) кальцитокинин ген – родственный пептид Теория «воротного контроля» проведения болевого импульса Передача нервных импульсов в ЦНС модулируется «воротными» механизмами, расположенными в задних рогах спинного мозга (Желатинозная субстанция ). Желатинозная субстанция действует в двух направлениях: блокирует импульсы, поступающие с периферии; 2. способствует образованию медиаторов в нервных клетках, усиливая или притормаживая проведение возбуждения в центральной нервной системе. Схема воротного механизма контроля боли (R.Melzack, 1999) Антиноцицептивная система обеспечивает контроль за активностью структур, участвующих в восприятии, проведении и анализе болевых сигналов. При воспалении или повреждении периферических тканей в течение 3 ч наблюдается компенсаторное увеличение активности опиоидной системы, тормозных спинальных систем, реализующих свои эффекты посредством ГАМКа- и ГАМКв-рецепторов, α2-адренорецепторов. Механизмы анальгезии обеспечиваются следующими системами мозга: 1.Серотонинергической и норадренергической системами —ингибирующее воздействиена уровне ствола мозга ГАМК-эргической системой на уровне субкортикальных и кортикальных структур головного мозга Опиоидергической – на уровне спинного мозга. Опиоидергическая система образована нейронами, которые содержат опиоидные пептиды (бета-эндорфин, мет-энкефалин, лей-энкефалин, динорфин). 90% этих нейронов расположено в задних рогах спинного мозга Связываясь с определёнными группами специфических опиоидных рецепторов (мю -, дельта — и каппа-опиоидные рецепторы), они способствуют высвобождению различных химических веществ (ГАМК), тормозящих передачу болевых импульсов. Опиоидергическое торможение сигналов в ноцицепторах наблюдается только в условиях воспаления тканей и отсутствует в норме! Патологическая боль Формирование патологической (хронической) боли начинается с усиления потока болевой импульсации с периферии и изменения синаптических процессов, осуществляющих передачу ноцицептивной информации. Хроническая боль «…боль, которая продолжается сверх нормального периода заживления». (МАИБ) о хронической боли говорят в тех случаях, когда ее длительность составляет не менее 3 мес. Хроническая боль рассматривается как боль, которая «оторвалась» от основного заболевания и приобрела «надорванный» характер. Патологическая алгическая система патофизиологическая основа болевых синдромов и характеризуется: особенностями её активации и деятельности,входящими в неё структурами определяет течение болевого синдрома,характер болевых приступов. Структуры патологической алгической системы Периферические нейроны: повышенная чувствительность ноцицепторов в месте повреждения (периферическая сенситизация). Формирование гиперактивных нейронов — генераторов патологически усиленного возбуждения (центральная сенситизация):
Периферическая сенситизация спонтанная активность ноцицепторов, снижение порога возбуждения, повышенная чувствительность к подпороговым раздражениям.
Центральная сенситизация активации NMDA рецепторов. болепроводящий нейротрансмиттер (глутамат) связывается с NMDA рецепторами. Два типа глутаматных рецепторов на постсинаптической мембране чувствительных нейронов:
Эффекты NMDA-рецепторов : феномен «взвинчивания» (wind-up phenomen): временная и пространственная суммация возбуждения, обеспечивающая передачу сигнала боли при меньшем количестве глутамата; опиоидная толерантность (устойчивость к действию эндогенных и экзогенных опиатов); поступление ионов кальция в нейроны. ионы Са активируют фермент NO-синтаза, образуется окись азота (NO), Эффекты окиси азота : торпидность к действию эндогенных опиатов, высвобождение нейротрансмиттера — субстанции Р. Субстанция Р связывается с NK-1 (нейрокинин-1)-рецепторами и вызывает: Образование c-fos онкогенного протеина (маркёра патологической боли): облегчает проведение болевых импульсов в таламус, способствует расширению болевого ощущения за пределы дерматома первоначального периферического поражения. повышение возбудимости постсинаптической мембраны стойкую деполяризацию мембраны Нейрофизиологическая характеристика хронической боли : усиление первичной гиперальгезии и аллодинии, появление зон вторичной гиперальгезии, развитие феномена «прорастания» (sprouting) терминалей А-волокон в задних рогах спинного мозга и формирование холодовой и механической гипералгезии; Возникновение локусов (очаги) анормальной электрической активности, продуцирующих поток усиленной импульсации (эктопические анормальные пейсмекеры) — невромы, травма, очаги демиелинизации, регенерации или гибели нервных клеток задних рогов спинного мозга). При длительной болевой импульсации возникает слабость и дезинтеграция антиноцицептивных структур мозга. клинически — низкая эффективность лечения таких болей наркотическими анальгетиками! Болевое поведение: 1.Внимание пациента сосредоточено на своей боли, он постоянно жалуется на боль, но при этом боль не мешает ему выполнять свои повседневные обязанности. 2.Пациенты драматизируют свои болевые ощущения, ярко их описывают, стараются демонстрировать свои болевые реакции (гримасничают, охают, стонут, хромают). Считают боль постоянной и интенсивной независимо от времени её первоначального появления. 4.Нередко физическая нагрузка усиливает боль, но повышенное внимание, забота со стороны окружающих её облегчают. 5. Используют большое количество разнообразных лекарственных препаратов. 6.Часто обращаются за медицинской помощью. Методы измерения боли Характеристика боли, согласно Международной ассоциации изучения боли: Локализация; Пораженные системы; Временные характеристики; Интенсивность и время с момента начала боли; Этиология. Шкалы, используемые для оценки интенсивности боли: Шкала визуальных аналогов; Цифровая шкала; Шкала категорий. Шкала визуальных аналогов ———————————————————————————— 0 5 10 представляет собой линии длинной 10 см, на конце которых словами обозначены различные аспекты боли: 0 5 10 (нет боли) (боль средней (очень сильная боль) интенсивности) Инструкция больному: перед вами прямая линия длиной 10 см. (100 мм.). Отметьте уровень силы вашей боли точкой на этой прямой, где начальная точка обозначает отсутствие боли – 0, затем идет слабая боль, умеренная боль, сильная боль и конечная точка – невыносимая боль – 10. Шкала боли по Уонг «Лица»: Для объективной оценки боли в детской практике используют шкалу боли «Лица»: Шкала боли по Уонг «Лица»: Для объективной оценки боли в детской практике используют шкалу боли «Лица»: Недостаток методов оценки боли у детей ребенок не всегда может адекватно выразить боль: новорожденные, психически и физически инвалидизированные дети, дети различных этнических групп. болевой опросник Мак-Гилла («McGill Pain Questionnare»): содержит 87 чувствительных характеристик боли и вызванных ею эмоций, рейтинг интенсивности боли (индекс испытываемой боли). Для всесторонней оценки пациента с болевым синдромом, необходимо: — выявить интенсивность боли и ее характеристики; — начало и развитие болевого синдрома; — отношение больного к боли; — оценка больным своего состояния. Методы облегчения боли Анальгетики – это препараты, избирательно подавляющие болевую чувствительность, что позволяет им без выключения сознания купировать или снижать интенсивность боли вне зависимости от её генеза. Современные подходы к лечению хронической боли заключается в использовании адъювантных средств, т.е. препаратов не обладающих непосредственным анальгетическим эффектом, и широком использовании нефармакологических видов лечения (поведенческая терапия, биологическая обратная связь). Выводы В основе физиологической и хронической боли лежат различные патофизиологические механизмы:
Свойство локусов возможность спонтанной активности и функциональной связи с областью первичного поражения. При стимуляции вызываются болевые ощущения, по характеру и локализации напоминающие собственную боль из области первичного поражения. Формирование локусов на различных уровнях ЦНС: спинной мозг, таламические ядра, соматосенсорная зона коры больших полушарий головного мозга. Формирование генераторов патологически усиленного возбуждения (ГПУВ) и патологической алгической системы (ПАС). Патогенез хронической (патологической) боли 1. Усиление потока болевой импульсации с периферии вследствие нейрогенного воспаления и повышенного высвобождения тканевых, плазменных и нейрогенных алгогенов, развития периферической сенситизации, проявляющейся первичной гиперальгезией и аллодинией. 2. Развитие антидромной стимуляции и нейрогенного воспаления, усиливающих периферическую сенситизацию и поток болевых раздражений в центральную нервную систему. 3. Активация NMDA-рецепторов нейронов в задних рогах спинного мозга, образование в синапсах нейромедиаторов и нейромодуляторов, развитие центральной сенситизации с последующим истощением и гибелью нейронов, развитие зон вторичной гиперальгезии. 4. Ослабление и дезинтеграция естественной антиноцицептивной системы, развитие опиатной толерантности. 5. Образование в задних рогах спинного мозга и др. отделах ЦНС агрегатов гиперактивных нейронов с ослабленным тормозным контролем. 6. Формирование патологической алгической системы (ПАС), включающей различные уровни ЦНС и определяющей течение и характер компонентов патологической боли: болевой перцепции, страдания и болевого поведения. Повышенная активность ноцицепторов в условиях периферической сенситизации и нейрогенного воспаления ведёт к усилению потока импульсов в центральную нервную систему, что ведёт к функциональным изменениям в спинном и головном мозге и возникновению центральной сенситизации. Нейрогенное воспаление При продолжительной болевой стимуляции сенсорные нейроны становятся гипервозбудимыми: в них появляются участки анормальной активности (нейроны заднекорешкового ганглия и задних рогов спинного мозга). Деполяризационные процессы ведут к антидромной, т.е. направленной от спинного мозга к ноцицепторам стимуляции, выделению в нервных окончаниях нейрогенных алгогенов (нейропептидов): субстанции Р и кальцитонин-ген-родственного пептида, которые усиливают и поддерживают периферическую болевую стимуляцию. Субстанция Р вызывает скопление и дегрануляцию тучных клеток с высвобождением серотонина и гистамина, и, совместно с кальцитонин-ген-родственным пептидом, воздействует на эндотелий кровеносных сосудов, высвобождая плазменные алгогены: кинины, окись азота .
| ||||