Physiology

Physiology · 8.3

痛覚の生理学。

Physiology of pain sensation.

応用トピック
疼痛管理胸痛症候群の鑑別診断変形性関節症・関節症・線維筋痛症一次性頭痛症候群神経痛小児の頭痛小児の慢性腹痛小児急性疼痛と解熱治療:薬物療法・非薬物療法
症状
関連痛神経障害性疼痛
検査値
定量的感覚検査

🧠 痛覚は独立した感覚であり、末梢での感作(一次・二次・)による「増幅」と、中枢からの(PAG(、periaqueductal gray)→延髄→ Gi/o)による「減衰」がせめぎ合うことで、その強度が絶えず調整されている。 はこの減衰側の末梢版であり、オピオイドはその減衰系を的に乗っ取る。

侵害受容器

痛覚受容器はと呼ばれ、を示唆しうる「侵害的」刺激を検出する。すべてのまたはである。

の種類 線維 特徴
Aδ+(C) ハンマーで叩かれるような機械刺激に反応
Aδ+(C) 有害な高温(>45℃)・低温(<5〜10℃)で活性化
C 機械・熱・強酸性など多様な性刺激に反応
C 通常はだが、炎症などで感作されると痛覚を媒介する。皮膚・内臓に存在

はこれらとは異なり、を持つ特異的が媒介する独立した感覚である。

⚠️ 痛覚はの「」ではなく、独立した感覚である。

痛覚の伝導:一次痛と二次痛

痛覚はという速度の異なる2種の線維で伝導されるため、2段階で知覚される。

性質 鋭い、局在明瞭な痛み びまん性、鈍い、うずくような/灼熱様の痛み
媒介線維 速い(皮質に先に到達) 遅い

自由神経終末のイオンチャネル(TRPチャネル)

を特定の感覚に特化させているのは発現するTRP(transient receptor potential)チャネルである。であり、酸性pHと高温によって開口する。

受容体 熱感受性 活性化物質 感覚
TRP-V1 ≥43℃ 熱感覚(侵害性)
TRP-V2 ≥52℃ 熱感覚
TRP-V3 ≥34℃ 温感覚(非侵害性)
TRP-V4 ≥27℃ 温感覚
TRP-M8 ≤28℃
TRP-A1 <17℃ 侵害性

痛覚の定義と基本用語

正式な定義:「実際の、または潜在的なに伴う不快な感覚的・」——感覚的経験(痛みは感覚である)と(痛みは不快である)は区別できる。の感覚=は痛みの面である。

用語 内容
遺伝的要因により痛みを感じない/感じにくい。危険を察知できず寿命が短くなる傾向(痛みは信号であるため)
後天性痛覚障害 例:周囲の白質・灰白質の変性)→特定部位の痛覚消失
→痛覚という単純な因果
持続痛・ 痛みが持続し刺激を除去・回避できない→苦痛(腫瘍・癌など)

:軽度用(阻害)と重度用(モルヒネとその誘導体)の2種。

痛みの分類

分類 内容
)に関連する痛み
感覚の損傷など、伝導路自体の問題による痛み((phantom limb pain))
痛覚中枢経路自体の障害(視床痛症候群、thalamic pain syndromeなど)

脊髄後角における侵害受容経路

の中枢軸索とで接続し、投射は視床へ向かう。

  • lamina I・Vと接続
  • は介在ニューロンを介してlamina IIと接続
  • ではなく=触覚)も後角のへ側枝を出す

侵害受容路

経路 投射先 機能
視床→ 痛覚情報の伝達
古脊髄視床路(腹側、paleospinothalamic tract) 視床の 痛みの情動的成分
延髄・橋の網様体 痛みによる(痛みで目が覚める等)
中脳の 下行性疼痛制御路を刺激・調節

痛覚感受性の変化

:痛覚閾値の低下。通常、痛覚閾値は比較的高いが、いったん増加し始めるとに増大する。3種に分類される。

① 一次痛覚過敏

損傷細胞が痛覚感受性を高めるメディエーターを放出する。

メディエーター 機序
K⁺イオン 損傷細胞からのK⁺漏出→局所高K⁺血症→神経終末の脱分極・興奮性亢進
プロトン(H⁺) 局所の酸性化→感覚神経終末の感受性↑(経由)
・セロトニン・PGI(、prostacyclin) 機構を起動→TRP感受性↑
プロスタグランジン からCOX(、cyclooxygenase)により産生されるエンドペルオキシド誘導体

⚠️ アスピリンはCOX酵素を阻害する——これがアスピリンの鎮痛作用の機序である。

② 二次痛覚過敏

損傷部位周辺(それ自体は損傷していない領域)で生じる——が周囲のへ側枝を出し、(substance P, SP)とCGRP(、calcitonin gene-related peptide)が放出されてより多くのを活性化する。

メディエーター 作用
血管拡張
CGRP 血管拡張
血管拡張+Ca²⁺シグナル産生→
ヒスタミン 肥満細胞より放出→血管拡張

③ 中枢性痛覚過敏

痛覚刺激がの局所ネットワークを刺激し、損傷部位近傍のニューロンの興奮性を増大させる——これにより非損傷部の神経終末も部分的に活性化される。

:本来痛みを伴わない刺激(軽い接触など)で痛みが生じる現象。日焼けした皮膚への軽い接触が典型例——接触自体は損傷を与えないが痛む。

の部位とは異なる部位に感じる痛み。心筋梗塞の痛みがに放散する例が典型——心臓の内臓の皮膚の同じ起始領域に収束するため、興奮性が近傍領域へ波及する。

痛覚の末梢性・中枢性調節

中枢性調節:兵士が戦闘中は過剰な皮質刺激/ストレスのため痛みを感じず、戦闘から離れた後に痛みを感じ始める例。

末梢性調節:強い痛み刺激があると人は痛む部位を触る——この非侵害性刺激が鎮痛効果をもたらす。

① ゲートコントロール説(なぜ皮膚をさすると痛みが和らぐか)

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='C fiber'>C線維</span>(侵害性):<span class='jp-term jp-term-diagram' title='pseudounipolar'>偽単極性</span>細胞の中枢軸索"] -->|"興奮性(+)"| B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='projection neuron'>投射ニューロン</span>"]
  A -->|"抑制"| C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='inhibitory interneuron'>抑制性介在ニューロン</span>"]
  C -.->|"介在ニューロンが働かないと抑制されない"| B
  D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='A-beta fiber'>Aβ線維</span>(<span class='jp-term jp-term-diagram' title='myelinated'>有髄</span>・非侵害性)"] -->|"興奮性刺激"| C
  C -->|"抑制"| B
  B --> E["脊髄視床路を上行→皮質(痛覚)"]

を興奮させると同時にを抑制する(=抑制の解除→痛覚信号が強まる)。一方、・非侵害性)はを興奮させ、への抑制を強めて痛覚を減弱させる。

② 広汎性侵害抑制性調節

(例:針で皮膚を刺す)が痛覚伝導路のびまん性抑制を引き起こす——そのものが鎮痛を誘発する。の生理学的基盤とされる。

下行性鎮痛経路(中枢性調節)

の刺激が下行性鎮痛路の活性化を開始する。この経路はへ下行しを抑制する。の伝達物質はNE(、norepinephrine)・セロトニン(、monoamine)である。

痛覚伝達の機序

末梢からの刺激がを脱分極させ、VG-が開口→Ca²⁺流入→小胞放出→グルタミン酸+が放出される。はGlu・SP受容体を持ちEPSP(、excitatory postsynaptic potential)を生じ、閾値に達すればAPが発生し脊髄視床路を介して痛覚情報が皮質へ伝播する。

下行性鎮痛路の機序

flowchart TD
  A["PAG刺激→下行性鎮痛路の活性化"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='dorsal horn'>脊髄後角</span>の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='enkephalin'>エンケファリン</span>作動性介在ニューロン興奮"]
  B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='enkephalin'>エンケファリン</span>放出→<span class='jp-term jp-term-diagram' title='opioid receptor'>オピオイド受容体</span>(Gi/o)活性化"]
  C --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='presynaptic'>シナプス前</span>:<span class='jp-term jp-term-diagram' title='calcium channel'>Ca²⁺チャネル</span>抑制→伝達物質放出↓"]
  C --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='postsynaptic'>シナプス後</span>:K⁺チャネル開口→過分極"]
  D --> F["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='nociceptive transmission'>痛覚伝達</span>の抑制"]
  E --> F

オピオイドはに対して抑制的に働く(=下行性鎮痛路の抑制を解除する)ため、結果的に下行性鎮痛シグナルを増強する。

オピオイド系

:モルヒネはの活性成分を模倣する。主要な重度=モルヒネとその誘導体。に作用し、末期癌などで使用される。

の切断により放出される。

ペプチド 受容体
POMC(プロオピオ、proopiomelanocortin) β- μ/δ
POMC エンドモルフィン-1(endomorphin-1) μ
POMC エンドモルフィン-2 μ
Met- δ
Leu- δ
ダイノルフィンA(dynorphin A) κ
ダイノルフィンB κ
ノシセプチン/オルファニンFQ(nociceptin/orphanin FQ) NOR(オーファン受容体、orphan receptor)

すべてのは共通の機序を持つ:GPCR → Gi/o → cAMP↓、↓、K⁺チャネル↓

鎮痛薬の問題点

耐性:モルヒネのにより、同じ効果を得るのに投与量を増やす必要が生じる。

  1. :分解代謝が亢進し、より多くの用量が必要になる
  2. :活性化されたGPCRがの基質となりリン酸化される→β-が結合→から受容体が
  3. :反復刺激が受容体合成を抑制し分解を促進する経路を起動→受容体数減少
  4. :モルヒネはcAMPを減少させる(Gi)が、がcAMPを増加させる方向に働く→さらに多くのモルヒネが必要になる

自体は残存するため、モルヒネ投与を中止しても症状が現れる。

依存により発生する。①の発生 ②:血圧変化、消化管機能変化などの測定可能な

:身体的・の両方が存在する状態——モルヒネ依存の最も重篤な段階。

エンドカンナビノイド系

内因性システムとして体内に存在する。:CB1(CNSに優位)、CB2。エンドカンナビノイドは脂質であり、同じくGi/oを活性化して鎮痛効果をもたらす(モルヒネより効果は弱い)。外因性刺激物質=

まとめ

  • はAδ・であり、機械的・熱・ポリモーダル・サイレントの4種に分類され、の発現パターンが温度感受性を規定する。
  • 痛覚はによる鋭いによる鈍いの2段階で伝導され、(感覚成分)と古脊髄視床路(情動成分)に分かれて投射する。
  • は一次(末梢メディエーターによる感作)・二次(によるSP/CGRP放出)・中枢性(のwind-up現象)の3層構造で理解できる。
  • によるの興奮)とDNICは末梢性の痛覚調節、PAG起始の下行性鎮痛路(NE・セロトニン、作動性介在ニューロン)は中枢性の痛覚調節を担う。
  • はGi/o共役受容体を介してCa²⁺流入と興奮性を抑制するが、は耐性・離脱・依存・という一連の変化を引き起こす。