Ноцицепция и болевая сигнализация

Ноцицепция — это нейронный процесс, посредством которого обнаруживаются и кодируются вредные стимулы, а болевая сигнализация — это цепочка событий, которая передает эту информацию от периферических сенсорных нейронов к центральной нервной системе. Специализированные сенсорные нейроны, называемые ноцицепторами, экспрессируют рецепторы и ионные каналы, которые преобразуют термические, механические и химические угрозы в электрические сигналы.

Definition

Ноцицепция — это кодирование и обработка вредных стимулов нервной системой; болевая сигнализация относится к трансдукции, проведению и передаче этой ноцицептивной информации от периферических окончаний через первичные афферентные нейроны к центральным цепям.

Scope

Эта тема охватывает то, как ноцицепторы обнаруживают вредные стимулы, молекулярные преобразователи и потенциал-зависимые каналы, которые генерируют и распространяют ноцицептивные сигналы, а также то, как эта информация поступает в спинной мозг. Это справочное изложение базовой нейробиологии болевой сигнализации, отличающееся от клинической оценки боли.

Core questions

• Какие рецепторы и ионные каналы преобразуют вредные термические, механические и химические стимулы?
• Как ноцицептивные сигналы проводятся по первичным афферентным нейронам?
• Чем ноцицепция отличается от сознательного переживания боли?
• Что каналопатии человека раскрывают о необходимости специфических каналов для боли?

Key concepts

• Ноцицептор
• Трансдукция
• TRP-каналы (например, TRPV1)
• Потенциал-зависимые натриевые каналы (например, Nav1.7)
• A-дельта и C волокна
• Первичный афферентный нейрон
• Ганглии дорсальных корешков

Key theories

Специализированная ноцицепторная «меченая линия» и молекулярная трансдукция

Различные популяции сенсорных нейронов настроены на вредные стимулы через специфические молекулярные преобразователи, такие как активируемый теплом и капсаицином канал TRPV1, так что обнаружение различных угроз зависит от идентифицируемых рецепторных и канальных белков.

Mechanisms

Ноцицепторы — это периферические окончания первичных сенсорных нейронов, тела которых расположены в ганглиях дорсальных корешков и тройничном ганглии. Вредное тепло, холод, механическая сила и химические раздражители преобразуются рецепторными и канальными белками в этих окончаниях; например, канал TRPV1 реагирует на вредное тепло и капсаицин. Трансдукция деполяризует окончание, и потенциал-зависимые натриевые каналы генерируют и распространяют потенциалы действия по тонко миелинизированным A-дельта волокнам и немиелинизированным C волокнам к дорсальному рогу спинного мозга, где сигнал передается нейронам второго порядка. Существенная роль определенных каналов иллюстрируется генетикой человека: мутации потери функции в гене, кодирующем натриевый канал Nav1.7, вызывают врожденную неспособность чувствовать боль.

Clinical relevance

Молекулы ноцицепции являются отправными точками для понимания того, почему определенные стимулы болезненны и почему некоторые наследственные состояния устраняют или искажают боль. Этот материал описывает биологию боли для образовательных целей и не предназначен для индивидуальной диагностики или лечения.

Evidence & guidelines

Описание основано на механистических обзорах биологии ноцицепторов (Dubin & Patapoutian, 2010; Basbaum et al., 2009; McCleskey & Gold, 1999) и на первичных исследованиях, идентифицирующих ключевые преобразователи и каналы (Caterina et al., 1997; Cox et al., 2006).

History

Молекулярная эра ноцицепции началась с клонирования капсаицинового рецептора TRPV1 в 1997 году, что дало конкретный молекулярный инструмент для обнаружения вредного тепла. Последующая идентификация дополнительных термических и механических преобразователей, а также открытие того, что каналопатии Nav1.7 могут полностью устранять боль, сформировали детальную картину того, как обнаруживаются и сигнализируются вредные стимулы.

Key figures

• David Julius
• Allan Basbaum
• Ardem Patapoutian
• Michael Caterina
• John Wood

Seminal works

• caterina-1997
• basbaum-2009
• dubin-2010
• cox-2006

Frequently asked questions

Ноцицепция — это то же самое, что боль?

Нет. Ноцицепция — это обнаружение и нейронное кодирование вредных стимулов, которое может происходить без сознательного осознания; боль — это воспринимаемое сенсорное и эмоциональное переживание, которое может возникать в результате ноцицептивной сигнализации, но формируется центральной обработкой.

Какое отношение канал Nav1.7 имеет к боли?

Nav1.7 — это потенциал-зависимый натриевый канал, важный для распространения сигналов в болевых нейронах; мутации потери функции в его гене вызывают врожденную неспособность испытывать боль, подчеркивая его роль в сигнализации.