ภาวะไวเกินของระบบประสาทส่วนกลาง

ภาวะไวเกินของระบบประสาทส่วนกลาง (Central sensitization) คือการเพิ่มขึ้นของการตอบสนองของเซลล์ประสาทรับความเจ็บปวด (nociceptive neurons) ในระบบประสาทส่วนกลาง ทำให้การกระตุ้นปกติหรือต่ำกว่าเกณฑ์กระตุ้นทำให้เกิดความเจ็บปวดที่รุนแรงเกินจริง เป็นรูปแบบหนึ่งของการเปลี่ยนแปลงความยืดหยุ่นของระบบประสาทที่ขึ้นกับการทำงาน (activity-dependent plasticity) โดยหลักแล้วเกิดขึ้นที่ไขสันหลังส่วนหลัง (spinal dorsal horn) และเป็นกลไกหลักที่ทำให้เกิดและคงอยู่ของภาวะไวเกินต่อความเจ็บปวด (pain hypersensitivity)

Definition

ภาวะไวเกินของระบบประสาทส่วนกลาง คือการเพิ่มขึ้นของการตอบสนองของเซลล์ประสาทรับความเจ็บปวดในระบบประสาทส่วนกลางต่อการกระตุ้นจากเส้นประสาทนำเข้า (afferent input) ที่ปกติหรือต่ำกว่าเกณฑ์กระตุ้น ทำให้เกิดภาวะไวเกินต่อความเจ็บปวดผ่านการเปลี่ยนแปลงความแข็งแรงของไซแนปส์และความสามารถในการกระตุ้นที่ขึ้นกับการทำงาน

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมกลไกของไซแนปส์และวงจรประสาทของภาวะไวเกินของระบบประสาทส่วนกลาง ลักษณะทางพฤติกรรม (อาการปวดจากสิ่งกระตุ้นที่ไม่เจ็บปวด (allodynia) และภาวะไวเกินต่อความเจ็บปวดทุติยภูมิ (secondary hyperalgesia)) การสูญเสียการควบคุมการยับยั้งที่ส่งผลต่อภาวะนี้ และบทบาทของเซลล์ที่ไม่ใช่เซลล์ประสาท นี่คือการอ้างอิงถึงกลไกหลักของความเจ็บปวด ไม่ใช่แนวทางการรักษาทางคลินิก

Core questions

• การเปลี่ยนแปลงของไซแนปส์ใดที่อยู่เบื้องหลังการเพิ่มขึ้นของความสามารถในการกระตุ้นของระบบประสาทส่วนกลาง?
• ภาวะไวเกินของระบบประสาทส่วนกลางทำให้เกิดอาการปวดจากสิ่งกระตุ้นที่ไม่เจ็บปวด (allodynia) และภาวะไวเกินต่อความเจ็บปวดทุติยภูมิ (secondary hyperalgesia) ได้อย่างไร?
• การสูญเสียการควบคุมการยับยั้งมีส่วนทำให้เกิดภาวะไวเกินของระบบประสาทส่วนกลางได้อย่างไร?
• เซลล์เกลีย (glia) และการส่งสัญญาณภูมิคุ้มกัน (immune signaling) มีบทบาทอย่างไร?

Key concepts

• การเปลี่ยนแปลงความยืดหยุ่นของไซแนปส์ที่ขึ้นกับการทำงาน (Activity-dependent synaptic plasticity)
• ภาวะไวเกินของไขสันหลังส่วนหลัง (Dorsal horn hyperexcitability)
• อาการปวดจากสิ่งกระตุ้นที่ไม่เจ็บปวด (Allodynia)
• ภาวะไวเกินต่อความเจ็บปวดทุติยภูมิ (Secondary hyperalgesia)
• การสูญเสียการควบคุมการยับยั้ง (Loss of inhibitory tone (disinhibition))
• การส่งสัญญาณของเซลล์เกลียและภูมิคุ้มกัน (Glial and immune signaling)

Key theories

การเปลี่ยนแปลงความยืดหยุ่นของระบบประสาทส่วนกลางที่ขึ้นกับการทำงาน (Activity-dependent central plasticity)

การกระตุ้นจากเซลล์ประสาทรับความเจ็บปวดที่รุนแรงหรือต่อเนื่องจะเสริมสร้างการส่งสัญญาณไซแนปส์และเพิ่มความสามารถในการกระตุ้นของเซลล์ประสาทในไขสันหลังส่วนหลัง ทำให้ระบบความเจ็บปวดส่วนกลางขยายสัญญาณออกไป การเปลี่ยนแปลงความยืดหยุ่นนี้ ร่วมกับการลดลงของการยับยั้งและการมีส่วนร่วมของเซลล์เกลีย ทำให้เกิดภาวะไวเกินต่อความเจ็บปวด

Mechanisms

ภาวะไวเกินของระบบประสาทส่วนกลางเกิดขึ้นเมื่อการกระตุ้นจากเซลล์ประสาทรับความเจ็บปวดทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของความแข็งแรงและประสิทธิภาพของการส่งสัญญาณไซแนปส์ภายในไขสันหลังส่วนหลังและวงจรประสาทส่วนกลางที่เกี่ยวข้อง เซลล์ประสาทลำดับที่สอง (second-order neurons) ที่ไวเกินจะส่งสัญญาณได้ง่ายขึ้นและตอบสนองต่อการกระตุ้นที่ปกติแล้วจะต่ำกว่าเกณฑ์หรือไม่เป็นอันตราย ซึ่งแสดงออกทางพฤติกรรมเป็นอาการปวดจากสิ่งกระตุ้นที่ไม่เจ็บปวด (allodynia) (ความเจ็บปวดจากสิ่งกระตุ้นที่ไม่เจ็บปวดตามปกติ) และภาวะไวเกินต่อความเจ็บปวดที่แพร่กระจายเกินกว่าบริเวณที่บาดเจ็บ การลดลงของการยับยั้งไซแนปส์อย่างรวดเร็วสามารถลดการยับยั้งวงจรประสาทส่วนหลังและส่งผลต่อการขยายสัญญาณนี้ได้ เซลล์ที่ไม่ใช่เซลล์ประสาท รวมถึงเซลล์ไมโครเกลีย (microglia) และแอสโทรไซต์ (astrocytes) จะปล่อยสารสื่อประสาทที่ช่วยเพิ่มและรักษาสภาวะไวเกินของเซลล์ประสาท ซึ่งเชื่อมโยงภาวะไวเกินของระบบประสาทส่วนกลางกับการอักเสบของระบบประสาท (neuroinflammation)

Clinical relevance

ภาวะไวเกินของระบบประสาทส่วนกลางเป็นแนวคิดที่รวมเป็นหนึ่งเดียวในการทำความเข้าใจว่าทำไมความเจ็บปวดจึงสามารถแพร่กระจายได้กว้างขวาง ทำไมการกระตุ้นเบาๆ จึงทำให้เกิดความเจ็บปวดได้ และทำไมความเจ็บปวดจึงคงอยู่ได้โดยไม่มีการบาดเจ็บต่อเนื่อง บทความนี้อธิบายกลไกเพื่อการอ้างอิงและไม่ได้ให้คำแนะนำในการประเมินหรือการรักษาสำหรับแต่ละบุคคล

Evidence & guidelines

ข้อมูลนี้อ้างอิงจากการทบทวนกลไกของภาวะไวเกินของระบบประสาทส่วนกลางและการประมวลผลความเจ็บปวดในไขสันหลัง (Latremoliere & Woolf, 2009; Woolf & Salter, 2000; Zeilhofer et al., 2012) และการมีส่วนร่วมของเซลล์ที่ไม่ใช่เซลล์ประสาทต่อความเจ็บปวด (Ji et al., 2016)

History

ภาวะไวเกินของระบบประสาทส่วนกลางถูกระบุผ่านการทดลองที่แสดงให้เห็นว่าความสามารถในการกระตุ้นของเซลล์ประสาทในไขสันหลังสามารถเพิ่มขึ้นได้จากการกระตุ้นจากเซลล์ประสาทรับความเจ็บปวด แทนที่จะคงที่ แนวคิดนี้ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องเพื่อครอบคลุมการเสริมสร้างไซแนปส์ (synaptic potentiation) การสูญเสียการยับยั้ง และการมีส่วนร่วมของเซลล์เกลีย (glial involvement) และกลายเป็นคำอธิบายพื้นฐานสำหรับภาวะไวเกินต่อความเจ็บปวดในหลายสภาวะ

Key figures

• Clifford Woolf
• Alban Latremoliere
• Hanns Ulrich Zeilhofer
• Ru-Rong Ji

Seminal works

• woolf-2000
• latremoliere-2009
• zeilhofer-2012
• ji-2016

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างภาวะไวเกินของระบบประสาทส่วนปลายและส่วนกลางคืออะไร?

ภาวะไวเกินของระบบประสาทส่วนปลาย (Peripheral sensitization) คือการเพิ่มขึ้นของการตอบสนองของปลายประสาทรับความเจ็บปวด (nociceptor terminals) ในเนื้อเยื่อที่บาดเจ็บหรืออักเสบ ในขณะที่ภาวะไวเกินของระบบประสาทส่วนกลางคือการเพิ่มขึ้นของการตอบสนองของเซลล์ประสาทรับความเจ็บปวดภายในระบบประสาทส่วนกลาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในไขสันหลังส่วนหลัง

ทำไมการสัมผัสเบาๆ จึงกลายเป็นความเจ็บปวดได้?

เมื่อเซลล์ประสาทรับความเจ็บปวดส่วนกลางไวเกิน พวกมันสามารถตอบสนองต่อการกระตุ้นที่ปกติแล้วไม่เป็นอันตรายได้ ทำให้สิ่งกระตุ้นเช่นการสัมผัสเบาๆ ถูกรับรู้ว่าเป็นความเจ็บปวด ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าอาการปวดจากสิ่งกระตุ้นที่ไม่เจ็บปวด (allodynia)