Nozizeptoren: Anatomie, Typen und Hauptfunktionen
Nozizeptoren sind die Rezeptoren in Haut, Gelenken und Organen, die Schmerzen einfangen. Sie werden auch als Schadreizdetektoren bezeichnet, da sie harmlose von schädlichen Reizen unterscheiden können.
Diese Rezeptoren befinden sich am Ende der Axone sensorischer Neuronen und senden schmerzhafte Botschaften an das Rückenmark und das Gehirn.
Das Wort nociceptivo kommt vom lateinischen "nocer", was "verletzt" oder "verletzt" bedeutet. Nozizeptiv bedeutet also "empfindlich gegen schädliche Reize". Jene, die das Gewebe schädigen und die Nozizeptoren aktivieren, gelten als schädliche Reize.
Nozizeptoren sind daher empfindliche Rezeptoren, die Signale von geschädigtem Gewebe oder die Gefahr einer Schädigung aufnehmen. Darüber hinaus reagieren sie indirekt auf die vom verletzten Gewebe freigesetzten chemischen Substanzen.
Diese Rezeptoren sind freie Nervenenden, die sich in Haut, Muskeln, Gelenken, Knochen und Eingeweiden befinden.
Die Schmerzanalyse ist äußerst kompliziert. Sich des Schmerzes bewusst zu sein und emotional darauf zu reagieren, sind Prozesse, die in unserem Gehirn gesteuert werden. Die meisten Sinne sind hauptsächlich informativ, während der Schmerz dazu dient, uns zu schützen.
Schmerz hat eine Überlebensfunktion für Lebewesen. Es dient dazu, potenziell schädliche Reize zu erkennen und sich so schnell wie möglich von ihnen zu entfernen. Daher können Menschen, die keine Schmerzen verspüren, ernsthaft gefährdet sein, da sie sich verbrennen, schneiden oder schlagen können, wenn sie nicht rechtzeitig davonkommen.
Es wurde festgestellt, dass diese Nervenenden TRP-Kanäle (Rezeptoren mit vorübergehendem Potential) aufweisen, die Schäden erkennen. Diese Rezeptoren interpretieren eine Vielzahl schädlicher Reize. Dazu initiieren sie Aktionspotentiale in den Nervenfasern der Schmerzen, die das Rückenmark erreichen.
Die Zellkörper der Nozieptoren befinden sich vor allem in der Rückenwurzel und in den Trigeminusganglien. Im Zentralnervensystem gibt es keine Nozizeptoren.
Anatomie der Nozizeptoren
Es ist schwierig, Nozizeptoren zu untersuchen, und es gibt noch viel über die Mechanismen des Schmerzes zu wissen.
Es ist jedoch bekannt, dass Nozizeptoren der Haut eine extrem heterogene Gruppe von Neuronen sind. Sie sind in Ganglien (Gruppen von Neuronen) organisiert, die sich außerhalb des Zentralnervensystems in der Peripherie befinden.
Diese sensorischen Ganglien interpretieren äußere schädliche Reize der Haut, die bis zu Meter von ihren Zellkörpern entfernt sind (Dubin & Patapoutian, 2010).
Die Aktivität von Nozizeptoren an sich erzeugt jedoch nicht die Wahrnehmung von Schmerz. Dazu muss die Information der Nozizeptoren die höheren Zentren (Zentralnervensystem) erreichen.
Die Geschwindigkeit der Schmerzübertragung hängt vom Durchmesser der Axone (Extensionen) der Neuronen ab und davon, ob sie myelinisiert sind oder nicht. Myelin ist eine Substanz, die die Axone bedeckt und die Weiterleitung von Nervenimpulsen von Neuronen erleichtert, wodurch diese schneller werden.
Die meisten Nozizeptoren haben nichtmyelinisierte Axone mit kleinem Durchmesser, die als C-Fasern bekannt sind und sich in kleinen Gruppen organisieren, die von Schwannschen Zellen umgeben sind (Träger).
Schneller Schmerz hängt daher mit den Nozizeptoren der A-Fasern zusammen, deren Axone mit Myelin bedeckt sind und Informationen viel schneller als die vorherigen übertragen.
Die Nozizeptoren der Fasern A sind hauptsächlich gegenüber extremen Temperaturen und mechanischen Drücken empfindlich.
Arten von Nozizeptoren und Funktionen
Nicht alle Nozizeptoren reagieren auf schädliche Reize gleich und mit gleicher Intensität.
Sie werden nach ihren Reaktionen auf mechanische, thermische oder chemische Stimulation durch Verletzungen, Entzündungen oder Tumoren in mehrere Kategorien unterteilt.
Eine Besonderheit von Nozizeptoren ist, dass sie durch längere Stimulation sensibilisiert werden können und auf andere Empfindungen zu reagieren beginnen.
Nozizeptoren der Haut oder der Haut
Diese Art von Nozizeptoren kann nach ihrer Funktion in vier Kategorien eingeteilt werden:
- Mechanorezeptoren mit hoher Schwelle, auch spezifische Nozizeptoren genannt, bestehen aus freien Nervenenden der Haut, die bei hohem Druck aktiviert werden. Zum Beispiel, wenn Sie auf die Haut schlagen, sie dehnen oder drücken.
- Andere Nozizeptoren scheinen auf starke Hitze, Säuren und das Vorhandensein von Capsaicin zu reagieren . Letzteres ist die aktive Komponente von Paprika. Diese Fasern enthalten VR1-Rezeptoren. Sie sind für die Erfassung der Schmerzen verantwortlich, die durch hohe Temperaturen (Hautverbrennungen oder Entzündungen) und scharfe Speisen verursacht werden.
- Eine andere Klasse nozizeptiver Fasern weist Rezeptoren auf, die auf ATP ansprechen. ATP wird von den Mitochondrien produziert, die ein wesentlicher Bestandteil der Zelle sind. ATP ist die Hauptenergiequelle für zelluläre Stoffwechselprozesse. Diese Substanz wird freigesetzt, wenn ein Muskel verletzt ist oder wenn die Blutversorgung in einem bestimmten Teil des Körpers behindert ist (Ischämie).
Es wird auch bei schnell wachsenden Tumoren freigesetzt. Aus diesem Grund können diese Nozizeptoren zu den Schmerzen beitragen, die bei Migräne, Angina pectoris, Muskelverletzungen oder Krebs auftreten.
- Polymodale Nozizeptoren: Diese reagieren auf intensive Reize wie thermische und mechanische Reize sowie auf chemische Substanzen wie die oben genannten. Sie sind die gebräuchlichste Art von C (langsamen) Fasern.
Nozizeptoren der Haut werden nur durch intensive Reize aktiviert, und wenn sie nicht vorhanden sind, sind sie inaktiv. Abhängig von Ihrer Fahrgeschwindigkeit und Ihrem Ansprechverhalten können Sie zwei Typen unterscheiden:
- Nozizeptoren A-δ: befinden sich in der Dermis und Epidermis und reagieren auf mechanische Stimulation. Seine Fasern sind mit Myelin bedeckt, was eine schnelle Übertragung impliziert.
- Nozizeptoren C: Wie bereits erwähnt, fehlt ihnen das Myelin und sie fahren langsamer. Sie kommen in der Dermis vor und reagieren auf Reize aller Art sowie auf chemische Substanzen, die nach einer Gewebeverletzung freigesetzt werden.
Nozizeptoren der Gelenke
Die Gelenke und Bänder haben hochschwellige Mechanorezeptoren, polymodale Nozizeptoren und stille Nozizeptoren.
Einige der Fasern, die diese Rezeptoren enthalten, besitzen Neuropeptide wie Substanz P oder das mit dem Calcitoningen assoziierte Peptid. Wenn diese Substanzen freigesetzt werden, scheint sich eine entzündliche Arthritis zu entwickeln.
Es gibt auch Nozizeptoren vom Typ A-δ und C in den Muskeln und Gelenken, die bei anhaltenden Muskelkontraktionen aktiviert werden. Während die C auf Hitze, Druck und Ischämie reagieren.
Die viszeralen Nozizeptoren
Die Organe unseres Körpers haben Rezeptoren, die Temperatur, mechanischen Druck und Chemikalien messen, die stille Nozizeptoren enthalten. Die viszeralen Nozizeptoren sind mehrere Millimeter voneinander entfernt. In einigen Organen können sich jedoch mehrere Zentimeter zwischen den Nozizeptoren befinden.
Alle von den Eingeweiden und der Haut gesammelten schädlichen Daten werden auf verschiedenen Wegen an das Zentralnervensystem übertragen.
Die überwiegende Mehrheit der viszeralen Nozizeptoren hat nichtmyelinisierte Fasern. Man kann zwei Klassen unterscheiden: hochschwellige Fasern, die nur mit starken schädlichen Reizen aktiviert werden, und unspezifische Fasern. Letzteres kann sowohl gegen harmlose als auch gegen schädliche Reize aktiviert werden.
Stille Nozizeptoren
Es ist eine Art Nozizeptoren, die sich in der Haut und in den tiefen Geweben befinden. Diese Nozizeptoren werden so genannt, weil sie zum Schweigen gebracht werden oder sich in Ruhe befinden, das heißt, sie reagieren normalerweise nicht auf schädliche mechanische Reize.
Sie können jedoch nach einer Verletzung oder während einer Entzündung "aufwachen" oder auf mechanische Stimulation reagieren. Dies kann darauf zurückzuführen sein, dass die kontinuierliche Stimulation des verletzten Gewebes die Schwelle dieser Art von Nozizeptoren senkt und diese zu reagieren beginnen.
Wenn stille Nozizeptoren aktiviert sind, können Hyperalgesie (übertriebene Wahrnehmung von Schmerz), zentrale Sensibilisierung und Allodynie (bestehend aus dem Fühlen von Schmerz durch einen Stimulus, der normalerweise nicht vorhanden ist) induziert werden. Viele der viszeralen Nozizeptoren schweigen.
Kurz gesagt, diese Nervenenden sind der erste Schritt, mit dem unsere Wahrnehmung von Schmerz beginnt. Sie werden durch den Kontakt mit einem schädlichen Stimulus aktiviert, z. B. durch Berühren eines heißen Objekts oder durch einen Schnitt in der Haut.
Diese Rezeptoren senden Informationen über die Intensität und den Ort des Schmerzreizes an das Zentralnervensystem.
Stimuli, die die Nozizeptoren aktivieren
Diese Rezeptoren werden aktiviert, wenn ein Stimulus Gewebeschäden verursacht oder potenziell schädlich ist. Zum Beispiel, wenn wir uns treffen oder extreme Hitze spüren.
Gewebeverletzungen verursachen die Freisetzung einer Vielzahl von Substanzen in den verletzten Zellen sowie neuer Komponenten, die am Ort der Schädigung synthetisiert werden. Diese Substanzen können sein:
Proteinkinasen und Globulin
Es scheint, dass die Freisetzung dieser Substanzen in den geschädigten Geweben starke Schmerzen hervorruft. Beispielsweise wurde beobachtet, dass Injektionen unter die Globulinhaut starke Schmerzen verursachen.
Arachidonsäure
Dies ist eine der Chemikalien, die bei Gewebeverletzungen ausgeschieden werden. Anschließend wird es zu Prostaglandin und Zytokinen metabolisiert. Prostaglandine steigern die Schmerzempfindung und sensibilisieren Nozizeptoren dafür.
Tatsächlich beseitigt Aspirin Schmerzen, indem es verhindert, dass Arachidonsäure zu Prostaglandin wird.
Histamin
Nach einer Gewebeschädigung wird Histamin in der Umgebung freigesetzt. Diese Substanz stimuliert die Nozizeptoren und erzeugt bei subkutaner Injektion Schmerzen.
Nervenwachstumsfaktor (NGF)
Es ist ein Protein, das im Nervensystem vorkommt und für die Entwicklung und das Überleben der Nerven unerlässlich ist.
Bei Entzündungen oder Verletzungen wird dieser Stoff freigesetzt. NGF aktiviert indirekt Nozizeptoren und erzeugt Schmerzen. Dies wurde auch durch subkutane Injektionen dieser Substanz beobachtet.
Peptid, das mit dem Calcitonin-Gen (CGRP) und der Substanz P verwandt ist
Diese Substanzen werden auch nach einer Verletzung ausgeschieden. Die Entzündung eines verletzten Gewebes führt auch zur Freisetzung dieser Substanzen, die die Nozizeptoren aktivieren. Diese Peptide verursachen auch eine Vasodilatation, wodurch sich die Entzündung um den anfänglichen Schaden herum ausdehnt.
Kalium
Es wurde eine signifikante Korrelation zwischen der Schmerzintensität und einer höheren Konzentration von extrazellulärem Kalium im verletzten Bereich gefunden. Das heißt, je größer die Menge an Kalium in der extrazellulären Flüssigkeit ist, desto mehr Schmerzen werden wahrgenommen.
Serotonin, Acetylcholin, niedriger pH und ATP
Alle diese Elemente werden nach einer Schädigung des Gewebes abgesondert und stimulieren die Nozizeptoren, wodurch ein Schmerzgefühl entsteht.
Milchsäure und Muskelkrämpfe
Wenn die Muskeln überaktiv sind oder wenn sie nicht den richtigen Blutfluss erhalten, steigt die Milchsäurekonzentration an und verursacht Schmerzen. Subkutane Injektionen dieser Substanz erregen die Nozizeptoren.
Muskelkrämpfe (die mit der Freisetzung von Milchsäure einhergehen) können die Folge bestimmter Kopfschmerzen sein.
Zusammenfassend gesagt, werden die Nozizeptoren bei der Sekretion dieser Substanzen sensibilisiert und senken ihre Schwelle. Dieser Effekt wird als "periphere Sensibilisierung" bezeichnet und unterscheidet sich von der zentralen Sensibilisierung, da letztere im Rückenmarkhorn auftritt.
Zwischen 15 und 30 Sekunden nach einer Verletzung wird der beschädigte Bereich (und einige Zentimeter um ihn herum) rot. Dies geschieht aufgrund von Vasodilatation und führt zu Entzündungen.
Diese Entzündung erreicht 5 oder 10 Minuten nach der Verletzung ihr maximales Ausmaß und geht mit einer Hyperalgesie (verminderte Schmerzschwelle) einher.
Wie bereits erwähnt, ist Hyperalgesie eine starke Zunahme des Schmerzempfindens angesichts schädlicher Reize. Dies geschieht aus zwei Gründen: Nach einer Entzündung werden die Nozizeptoren schmerzempfindlicher und senken ihre Schwelle.
Gleichzeitig werden die lautlosen Nozizeptoren aktiviert. Am Ende kommt es zu einer Verstärkung und einer Zunahme der Schmerzdauer.
Schmerz von den Nozizeptoren zum Gehirn
Nozizeptoren erhalten lokale Reize und wandeln diese in Aktionspotentiale um. Diese werden von den primären Sinnesfasern an das Zentralnervensystem übertragen.
Die Fasern der Nozizeptoren haben ihre Zellkörper in den dorsalen (hinteren) Ganglien.
Die Axone, die Teil dieses Bereichs sind, werden Afferenzen genannt, weil sie Nervenimpulse von der Peripherie des Körpers zum Zentralnervensystem (Rückenmark und Gehirn) übertragen.
Diese Fasern gelangen über die Rückenwurzelganglien zum Rückenmark. Dort angekommen setzen sie die graue Substanz des hinteren Horns des Marks fort.
Die graue Substanz hat 10 verschiedene Schichten oder Schichten, und zu jeder Schicht kommen verschiedene Fasern. Zum Beispiel enden die Fasern A-δ der Haut in den Blättern I und V; während die C-Fasern die Lamina II und manchmal die I- und III-Fasern erreichen.
Die meisten nozizeptiven Neuronen im Rückenmark stellen Verbindungen zu supraspinalen, bulbären und thalamischen Zentren des Gehirns her.
Dort angekommen erreichen die Schmerzmeldungen andere höhere Bereiche des Gehirns. Schmerz hat zwei Komponenten, eine sensorische oder diskriminierende und eine affektive oder emotionale.
Das sensorische Element wird durch die Verbindungen des Thalamus mit dem primären und sekundären somatosensorischen Kortex erfasst. Diese Bereiche senden wiederum Informationen an die Bereiche Visual, Auditory, Learning und Memory.
Während in der affektiven Komponente Informationen vom medialen Thalamus zu Bereichen der Hirnrinde gelangen. Insbesondere präfrontale Bereiche wie die supraorbitale Frontalrinde.
