Эндогенные болеутоляющие системы мозга

Значительный прогресс в изучении проблемы боли и аналгезии определился в связи с открытием так называемых аналгетических (антиноцицептивных) зон мозга, т.е. зон, электрическая стимуля­ция которых, вызывает обезболивание. Многочисленными иссле­дованиями было показано, что стимуляционная аналгезия возни­кает у животных разных видов (крыс, кроликов, кошек, обезьян) цри активации различных структур мозга — ядер шва и централь­ного серого вещества среднего мозга, ядер ретикулярной форма­ции, таламуса, гипоталамуса, хвостатого ядра, внутренней капсу­лы, структур лимбической системы, коры (подробнее см.: Вальдман А.В., Игнатов Ю.Д., 1976; Калюжный Л.В., 1984; Лиманский Ю.П., 1986; Basbaum A., Fields H., 1984; Fardin V. et al., 1984; Grey В., Dostrovsky J., 1985; Fields H., Heinricher M„ 1985; Willis W., 1985; Jensen Т., 1986; JanssA., Gebhart G., 1988).

Стимуляционная аналгезия не связана с сенсорным, моторным или мотивационным дефицитом, и животные сохраняли способ­ность к восприятию зрительных, слуховых, тактильных сигналов. Стимуляционная аналгезия при раздражении определенных структур мозга была выявлена и у человека и использована в клинической практике для устранения болевых синдромов раз­личного генеза (Andy О., 1983; Yong R. et al., 1984; Myerson В. et al., 1985; TsuboKawa T et al., 1985). Разноплановое исследование феномена стимуляционной аналгезии позволило сформулировать новую концепцию о существовании эндогенных болеутоляющих систем головного мозга, которая легла в основу принципиально нового подхода к медикаментозной и немедикаментозной регуля­ции боли.

Ключевое место среди аналгетических зон головного мозга за­нимает ЦСВ среднего мозга (рис. 3). Оно находится в непосредст­венной близости со структурами, в которые направляются аффе­рентные волокна восходящих ноцицептивных систем, и получает проекции от спинальных сенсорных путей, от нейронов спинального тригеминального ядра, от восходящих проекций ретикуляр­ной формации.

Рис. 3. Схема главных компонентов нисходящей антиноцицептивнои системы ствола мозга (по A. Basbaum, H. Field, 1984). PAG — околоводопроводное серое вещество; RGC — ретикулярное гигантоклеточное ядро; RpgL — ретикулярное парагигантоклеточное ядро; NRM — большое ядро; Е — нейронные системы, содержащие опиоидные пептиды; NE — норадренергическая и серотонинергическая системы.

Другой важной областью в эндогенной болеутоляющей системе являются ядра шва ствола и среднего мозга. Нейроны ядер шва получают прямые волокна из ЦСВ, а аксоны их клеток проециру­ется как в восходящем, так и в нисходящем направлениях. Нисхо­дящие волокна проходят в дорсолатеральном канатике и оканчи­ваются в заднем роге спинного мозга. Эти ядра традиционно рас­сматриваются как одно из главных или даже как основное, конеч­ное звено эндогенной болеутоляющей системы ЦСВ. Однако вряд ли ядра шва выполняют просто релейную функцию. Более того, выявлены сложные реципрокные отношения между клетками ядер шва и ЦСВ и показаны прямые проекции из ЦСВ в спинной мозг.

Нейрофизиологическим механизмом реализации стимуляционной аналгезии является угнетение восходящего ноцицептивного потока, формируемого на сегментарном уровне. Стимуляция ЦСВ и ядер шва тормозит активность нейронов заднего рога спинного мозга, связанных с ноцицептивной афферентацией, и в первую очередь их ответы на повреждающее раздражение рецептивного поля. Особенно отчетливо изменяется активность нейронов — ис­точников спиноталамического тракта. Примечательно, что раз­дражение ЦСВ, угнетающее активность спиноталамических ней­ронов спинного мозга, одновременно активирует клетки большого ядра шва, что подтверждает релейную функцию в реализации нисходящего торможения (Willis W., 1985). Критерием участия определенных зон ЦСВ в стимуляционной аналгезии является только селективное торможение ответов мультисенсорных нейро­нов заднего рога на периферическое ноцицептивное раздражение (Duggan A., 1985). Нисходящее торможение в мозге реализуется как пост-, так и пресинаптическими механизмами. В пользу пер­вого свидетельствует торможение клеток спиноталамического тракта при раздражении ядер шва, в пользу второго — деполяри­зация С-афферентов, выявляемая по увеличению порога их активации при интраспинальном раздражении. Кроме того, стимуля­ция ЦСВ вызывает активацию нейронов желатинозной субстан­ции, которые участвуют в пресинаптическом торможении ноци­цептивной информации.

Наряду с нисходящей системой ядер шва существенную роль в угнетении ноцицептивного восходящего потока играет система ни­сходящих связей из ядер ретикулярной формации ствола мозга.

Раздражение этой области вызывает отчетливое обезболивание и угнетает ответы нейронов заднего рога спинного мозга на ноцицептивные стимулы. Стимуляция ретикулярных ядер ствола в значи­тельно большей степени, чем раздражение ядер шва, угнетает передачу ноцицептивной информации спинном мозге. Поэтому ядра шва играют большую роль в реализации нисходящего компо­нента стимуляционной аналгезии (Grey В., Dostrovsky J., 1985). В отличие от волокон, нисходящих из ядер шва, ретикулоспинальные пути оканчиваются не только в I-V слоях заднего рога, но и в боковом и переднем рогах, что, по-видимому, имеет существенное значение для регуляции вегетативных и моторных реакций в ус­ловиях стимуляционной аналгезии.

Одним из важных звеньев аналгетической системы ствола моз­га является латеральное ретикулярное ядро. Его электрическое раздражение сопровождается отчетливой аналгезией, которая не связана с активацией рядом расположенных клеток или нисходя­щих волокон (Gebhart G., Ossipov M., 1986; Sotgiu M., 1986, 1987). При активации этого ядра селективно угнетаются ответы нейронов заднего рога спинного мозга не только на естественное ноцицептивное раздражение их кожных рецептивных полей, но и на сти­муляцию С-афферентов кожных нервов. Существенная особен­ность латерального ретикулярного ядра состоит в том, что оно вызывает постоянное тоническое нисходящее торможение, кото­рое не выявлено у других аналгетических зон головного мозга. Нисходящее торможение из латерального ядра реализуется через дорсолатеральные канатики. Некоторая часть нисходящих воло­кон проходит в вентролатеральных канатиках (Jones S., Gebhart G., 1986). Нейроны латерального ретикулярного ядра функционально гетерогенны, и разные их популяции по-разному участвуют в регуляции болевой чувствительности. Некоторые из них выполняют функцию релейного звена в системе ЦСВ — ядра шва — спинной мозги имеют прямые проекции из ЦСВ и ядер шва (Mantyh P., 1983; Roste L. et al., 1985). Более того, волокна, нисхо­дящие из ЦСВ и большого ядра шва, конвергируют на одних и тех же нейронах латерального ретикулярного ядра (Sotgiu M., 1987). Определенная популяция клеток латерального ядра, отвечающих на ноцицептивное периферическое раздражение, по-видимому, выполняет роль релейного звена, но уже в системе "обратной свя­зи", модулирующей запуск аналгетических зон ЦСВ и ядер шва.

Усиливающийся в последние годы интерес к латеральному ретикулярному ядру обусловлен и тем обстоятельством, что оно одновременно играет важную роль в регуляции гемодинамики (под­робнее см.: Willette Ret а1., 1983; Ross et al., 1984; Granata A. et al., 1985). В работах А.А. Зайцева и соавт. (1982), О.С. Медведева и соавт. (1987), А.Б. Фана, А.В. Красюкова (1987) показано, что стимуляционная аналгезия при раздражении ЦСВ лишь в 10% случаев не сопровождается повышением артериального давления, а по мере усиления транскранильной стимуляции и углубления аналгезии развиваются гипертензивные сдвиги, достигавшие 30-40% от исходных значений артериального давления. Кроме того, четко прослежена зависимость между артериальной гипертензией, тахикардией и увеличением симпатической биоэлектриче­ской активности по мере усиления стимуляционной аналгезии, вызванной раздражением ЦСВ среднего мозга (Богданов Е.Г., 1987, Хван А.А., 1987).

Селективное торможение ноцицептивных ответов нейронов заднего рога спинного мозга развивается только при стимуляции ЦСВ среднего мозга и сопровождается повышением мышечного кровотока и его снижением в коже, т.е. компонентами типичной "защитной" реакции. В то же время раздражение вентральной покрышки головного мозга неселективно тормозит ответы нейро­нов на болевые и неболевые стимулы и не вызывает сдвигов гемо­динамики (Duggan A., Morton С., 1983). Считают, что одновре­менное подавление на уровне спинного мозга проведения болевых импульсов и увеличение кровоснабжения мускулатуры представ­ляют адаптационную реакцию организма на вредные воздействия. Эта гипотеза определяет общебиологическое значение "антиноцицептивных" механизмов, а в более широком смысле — позволяет рассматривать регуляцию боли и гемодинамики как единый, вза­имосвязанный процесс.

С общебиологических позиций эндогенные болеутоляющие си­стемы, по-видимому, осуществляют саморегуляцию и самозащиту организма от чрезвычайных повреждающих воздействий. Эта за­щита может обеспечиваться своеобразным двуединым механиз­мом, заключающимся не только в угнетении перцепции боли за счет блокирования афферентного потока на уровне первых релей­ных нейронов и на уровне супрасегментарных структур, но и в ослаблении эмоционально-поведенческого реагирования на боль. Как было показано (Морозова А.С., 1980; Дмитриев А.В., 1982) антиноцицептивный эффект при раздражении ЦСВ проявляется прежде всего уменьшением или устранением эмоционально-пове­денческого реагирования на боль. Характерно, что торможение этих признаков наблюдается у всех животных при параметрах центральной стимуляции, которые не вызывали повышения поро­га восприятия боли и вегетомоторного реагирования на боль. Даль­нейшее увеличение интенсивности раздражения ЦСВ приводит к полному устранению эмоционально-поведенческих и уменьше­нию вегетативных реакций с последующим повышением порога болевого восприятия. Стимуляционная аналгезия наблюдается не только в период раздражения ЦСВ, но и сохраняется в течение некоторого времени после ее выключения.

Антиноцицептивные влияния модулируют в первую очередь наиболее индивидуальный, наиболее лабильные компоненты бо­левой реакции — эмоционально-поведенческое реагирование и интервал переносимости боли. Эта модуляция может осуществ­ляться за счет нарушения механизмов, формирующих признаки генерализованной реакции на боль, в частности, на уровне лимбической системы и гипоталамуса, с которыми центральное серое вещество имеет многочисленные морфологически идентифициро­ванные связи.

Таким образом, аналгетические системы головного мозга явля­ются ключевыми механизмами формирования боли и изменения реакций организма на боль. Они функционируют не изолирован­но, а, взаимодействуя между собой и с другими системами, реаги­руют не только на болевую чувствительность, но и сопряженные с болью разномодальные — от простейших защитных рефлексов до сложноинтегрированных вегетативных и эмоциональных, пове­денческих реакций — проявления боли. В свою очередь, болевые ноцицептивные воздействия являются основными факторами, ак­тивирующими (запускающими) эндогенные болеутоляющие сис­темы.

Новую гипотезу центральной регуляции болевой чувствитель­ности дали D. Le Bars и соавт. (1983-1989) с позиций предложен­ной ими системы, диффузного ноцицептивного тормозного кон­троля (diffuse noxious ihibitory coutrol — DNIC). Суть этой гипо­тезы состоит в том, что само ноцицептивное воздействие может модулировать афферентный вход на сегментарном уровне. Они отчетливо показали, что ответные реакции нейронов V слоя спин­ного мозга и каудального ядра тройничного комплекса, вызванные ноцицептивным раздражением рецептивного поля, угнетаются ноцицептивными стимулами, наносимыми на различные участки тела, не связанные с рецептивным полем данного нейрона. Ответы нейрона на фоне активации DNIC ослабляются на 50-80% с дли­тельным последствием. В реализации эффекта диффузного ноцицептивного тормозного контроля существенное значение имеют нисходящие тормозные влияния из супрасегментарных структур, в частности из ядер шва среднего мозга.

Таким образом, в виде обобщенной схемы можно считать, что в основе центральной регуляции болевой чувствительности лежит взаимодействие ноцицептивной и антиноцицептивной систем на различных уровнях ЦНС. Как было рассмотрено, высокопороговая импульсация, возникающая в результате нарушения исходно­го взаимодействия на сегментарном уровне, поэтапно, достигая различных отделов мозга и в том числе коры, формирует перцеп­цию боли и вызывает разнообразные (моторные, вегетативные, эмоциональные) сдвиги, сопровождающие это ощущение. Одно­временно с этим на каждом уровне ЦНС высокопороговый аффе­рентный поток "запускает" системы, влияния с которых ориенти­рованы на иерархически ниже расположенные структуры. Каждое вышерасположенное антиноцицептивное звено включается в том случае, когда исчерпана адаптационная возможность гомеостатических механизмов предшедствующих уровней.