[第三章]针刺镇痛与针刺麻醉－针灸效应及机理(1)(3)
3.痛觉调制系统
在神经系统中不仅有痛觉信息的传递通道，而且有一个完整的痛觉调制系统，目前研究的比较深入的有两个系统，一是脊髓伤害性信息的节段调制系统，一是脑高级中枢的下行调制系统。
(1)脊髓伤害性信息的节段调制系统：闸门控制学说(gate control theory)是一个关于脊髓痛觉调制的学说，该学说认为在脊髓背角内存在一种类似闸门的神经机制，这个闸门控制着从外周向中枢神经系统发放的神经冲动强度。
经典的闸门控制学说(图3-1a)认为，节段性调制的神经网络由初级传入A类和C类纤维、背角投射神经元(T细胞)和胶状区抑制性中间神经元(SG细胞)组成。A类和C类纤维传入均激活T细胞活动，而对SG细胞的作用相反，最后是否产生疼痛，取决于T细胞的传出能力，即A类初级传入冲动与C类传入冲动在T细胞上相互作用的最终平衡状态。A传入兴奋SG细胞，C传入抑制SG细胞的活动，当损伤引起C纤维紧张性活动时，就压抑抑制性SG细胞的活动，使闸门打开，C传入冲动大量进入脊髓背角；当诸如轻揉皮肤等刺激兴奋A传入时，SG细胞兴奋，从而使闸门关闭，抑制T细胞活动，从而缓解疼痛。
, 百拇医药
由于40年来疼痛研究的进展，研究者对闸门控制学说进行了修改(图3-1b)，生理学的研究明确了SG存在兴奋性和抑制性两类神经元，超微结构的观察进一步证明，SG神经元与C传入纤维、投射神经元(T细胞)与其它SG中神经元形成突触联系。A传入激活SG细胞，可通过突触前抑制、前馈抑制和直接对投射细胞的突触后抑制产生节段性抑制。突触后抑制机理在脊髓痛觉传递的调制中发挥重要作用，在新的模式中体现了这一机制，并强调了脑对脊髓的下行控制。
近年来的研究表明，局部回路中γ-氨基丁酸(GABA)能和阿片肽神经元在节段性调制中起主要作用。
GABA能神经元在伤害性信息的突触前调制中起重要作用，GABA受体有两种亚型，GABAa受体分布在整个脊髓，GABAb受体主要集中在背角的Ⅰ、Ⅱ层。在突触前C传入末梢和突触后背角痛敏神经元均有分布。电生理的研究表明，GABA一般引起中枢神经元的超极化，但对背根节初级感觉神经元的作用有所不同，两种GABA受体亚型的激活对初级传入末梢作用的离子机制也不一样。研究提示GABA能神经元是通过突触前抑制调制脊髓伤害性信息的。
, 百拇医药
在背角胶质区存在大量脑啡肽能和强啡肽能中间神经元及阿片受体，并与伤害性传入C纤维的分布高峰重叠。在切断背根或用辣椒素破坏C传入纤维后，背角μ型阿片受体的结合减少50%，说明μ型阿片受体在C传入突触前末梢和背角神经元突触后膜均有存在。脊髓椎管内微量注射吗啡或阿片肽产生镇痛，静脉内注射或微电泳这些物质明显抑制背角敏感神经元的活动，表明阿片肽参与背角痛觉信息的调制。这种调制作用既有突触前又有突触后机制。将μ受体激动剂微电泳注到C纤维终止的胶质区，可选择性抑制背角神经元的伤害性反应，而不影响非伤害性反应。这种对同一神经元的不同反应的选择性抑制提示突触后膜电位没有明显变化，说明药物可能主要作用在突触前水平。由于迄今为止的研究尚未发现背角阿片肽轴突与初级传入C末梢有轴突-轴突型突触存在，所以，阿片肽参与突触前抑制可能是通过非突触相互作用影响靶细胞，阿片肽能神经元在初级传入末梢附近释放阿片肽，经过“容积传递”弥散到突触前末梢上与阿片受体结合发挥作用。
( 2)脑高级中枢对背角伤害性信息传递的下行调制：40年来，痛觉研究的最突出的进展之一是中枢神经系统内源性痛觉调制系统的发现，这一系统包括两个部分，一是下行性抑制系统，一是下行性易化系统。
, 百拇医药
下行性抑制系统是指从高级中枢发出经脑干等结构对由脊髓上行的伤害性刺激信号产生抑制作用的系统。目前研究得比较清楚的是脑干对脊髓背角的下行抑制系统，这一系统由中脑导水管(PAG)、延脑头端腹内侧核群和一部分脑桥背外侧网状结构组成，它们的轴突经脊髓外侧束下行，对脊髓背角痛觉信息传递产生抑制性调制，在脑干水平也抑制三叉神经脊核痛敏神经元的活动。①PAG接收来自皮层、岛叶、杏仁核(Amy)、下丘脑、楔状核、脑桥网状核和蓝斑核(LC)的传入，也接收来自脊髓的伤害性神经元传入。所以，大多数高级中枢激活产生的镇痛都可能通过PAG介导。来自脊髓的伤害性传入激活PAG中的抑制性调制神经元。PAG的传出主要终止在延脑头端腹内侧区(RVM)和外侧网状核(LRN)，少量直接到达背角。PAG由两条通路对背角神经元产生下行调制，一条是PAG-RVM-背角，另一条是PAG-LRN-背角。PAG的腹外侧区是“纯粹”的镇痛区，对痛觉有高度选择性抑制，不伴随运动和自主反应，而PAG背部区除有镇痛作用外，更主要是在情绪和逃避反应中发挥作用。②RVM包括中缝大核(NRM)、网状巨细胞核(Rpg)、外侧网状巨细胞旁核(Rpg1)和网状巨细胞核α部(Rgcα)4个核团，主要接受来自前额皮层、下丘脑、杏仁核和纹状体的基底核传入，RVM传出纤维经脊髓背外侧束终止在脊髓背角。在PAG和RVM中存在两类痛觉调制神经元，由于它们的激活对背角痛觉信息传递进行调制。一类被称为“启动”神经元，其特点是动物痛反应出现前，神经元发放突然增加；另一类叫“停止”神经元，痛反应停止前几百毫秒神经元发放骤然停止。两类神经元的形态不同，作用也相反，“停止”神经元阻抑伤害性信息传递，而“启动”神经元增强伤害性信息传递，“停止”神经元既兴奋其它“停止”神经元，又抑制“启动”神经元活动，通过它们之间复杂网络联系，完成抑制性调制。③LRN接受PAG传入，其传出终止在脊髓背角。电刺激LRN可选择性抑制背角神经元的伤害性反应，损毁LRN大大减弱刺激PAG引起的背角神经元的抑制。蓝斑核(LC)是痛觉调制系统中的另一个主要结构，它的激活引起背角神经元伤害性反应的抑制，并产生伤害性痛反应的减弱。LC的下行抑制主要通过轴突与背角神经元的直接作用，也间接通过终止在PAG的纤维激活调制神经元。
, 百拇医药
下行易化系统是与下行抑制系统作用相反的一个调制系统，它使背角神经元的兴奋性增强，使痛觉更易于出现，这是一个新的研究领域，它是在研究下行性抑制系统的作用中发现的。在一般情况下，下行易化系统与下行抑制系统常常是同时被激活，但由于下行抑制系统激活所产生的效应往往大于下行易化系统，所以其效应往往被掩盖。研究表明，Rgc(延脑网状巨细胞核)/Rgcα激活产生的下行易化可能是由5-HT1型受体介导的，这一系统的具体过程是痛觉研究领域的新课题。
下行调制系统的主要结构中均含有多种经典神经递质(neurotransmitter)和神经肽，目前的研究主要集中在阿片肽(opioid eptides)和单胺类递质。研究表明：①脑啡肽和强啡肽能胞体和末梢分布在下丘脑、杏仁核、PAG、RVM和背角的Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ、Ⅹ层，但两种肽的分布并不完全重叠。β内啡肽能胞体存在于弓状核(Arcu)和孤束核。下丘脑中的β内啡肽能纤维沿第Ⅲ脑室壁终止在PAG、LC。在脊髓Ⅹ层也有少量的β内啡肽能纤维。阿片类药物微量注射到PAG、RVM和背角产生很强的镇痛作用，纳络酮可部分减弱电刺激PAG和NRM的镇痛效应。②RVM的5-羟色胺(5-HT)神经元既有与脊丘束神经元的单突触直接联系，也有通过背角脑啡肽中间神经元介导与脊丘束神经元的多突触联系。5-HT直接作用于脊髓可抑制脊丘束神经元的活动，产生镇痛效应，这种效应通过突触前和突触后抑制产生。背角的Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ层的去甲肾上腺素(NA)末梢来自延脑外侧网状核和脑桥背外侧核群，PAG和RVM接受NA能纤维的支配，NA的排空或脊椎管内给予NA拮抗剂可以减弱5-HT激动剂引起的镇痛效应，椎管内注射5-HT也减弱NA引起的镇痛，所以，NA和5-HT对脊髓伤害性传递的调制是相互依赖的，5-HT介导的痛觉传递的抑制有赖于脊髓NA系统的完整。此外，各中枢也均起了不同作用。
痛觉的产生及调节机制简要总结如图3-2。
图3-2 痛觉产生及调制示意图
上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] 下一页 , http://www.100md.com(东子)
在神经系统中不仅有痛觉信息的传递通道，而且有一个完整的痛觉调制系统，目前研究的比较深入的有两个系统，一是脊髓伤害性信息的节段调制系统，一是脑高级中枢的下行调制系统。
(1)脊髓伤害性信息的节段调制系统：闸门控制学说(gate control theory)是一个关于脊髓痛觉调制的学说，该学说认为在脊髓背角内存在一种类似闸门的神经机制，这个闸门控制着从外周向中枢神经系统发放的神经冲动强度。
经典的闸门控制学说(图3-1a)认为，节段性调制的神经网络由初级传入A类和C类纤维、背角投射神经元(T细胞)和胶状区抑制性中间神经元(SG细胞)组成。A类和C类纤维传入均激活T细胞活动，而对SG细胞的作用相反，最后是否产生疼痛，取决于T细胞的传出能力，即A类初级传入冲动与C类传入冲动在T细胞上相互作用的最终平衡状态。A传入兴奋SG细胞，C传入抑制SG细胞的活动，当损伤引起C纤维紧张性活动时，就压抑抑制性SG细胞的活动，使闸门打开，C传入冲动大量进入脊髓背角；当诸如轻揉皮肤等刺激兴奋A传入时，SG细胞兴奋，从而使闸门关闭，抑制T细胞活动，从而缓解疼痛。
, 百拇医药
由于40年来疼痛研究的进展，研究者对闸门控制学说进行了修改(图3-1b)，生理学的研究明确了SG存在兴奋性和抑制性两类神经元，超微结构的观察进一步证明，SG神经元与C传入纤维、投射神经元(T细胞)与其它SG中神经元形成突触联系。A传入激活SG细胞，可通过突触前抑制、前馈抑制和直接对投射细胞的突触后抑制产生节段性抑制。突触后抑制机理在脊髓痛觉传递的调制中发挥重要作用，在新的模式中体现了这一机制，并强调了脑对脊髓的下行控制。
近年来的研究表明，局部回路中γ-氨基丁酸(GABA)能和阿片肽神经元在节段性调制中起主要作用。
GABA能神经元在伤害性信息的突触前调制中起重要作用，GABA受体有两种亚型，GABAa受体分布在整个脊髓，GABAb受体主要集中在背角的Ⅰ、Ⅱ层。在突触前C传入末梢和突触后背角痛敏神经元均有分布。电生理的研究表明，GABA一般引起中枢神经元的超极化，但对背根节初级感觉神经元的作用有所不同，两种GABA受体亚型的激活对初级传入末梢作用的离子机制也不一样。研究提示GABA能神经元是通过突触前抑制调制脊髓伤害性信息的。
, 百拇医药
在背角胶质区存在大量脑啡肽能和强啡肽能中间神经元及阿片受体，并与伤害性传入C纤维的分布高峰重叠。在切断背根或用辣椒素破坏C传入纤维后，背角μ型阿片受体的结合减少50%，说明μ型阿片受体在C传入突触前末梢和背角神经元突触后膜均有存在。脊髓椎管内微量注射吗啡或阿片肽产生镇痛，静脉内注射或微电泳这些物质明显抑制背角敏感神经元的活动，表明阿片肽参与背角痛觉信息的调制。这种调制作用既有突触前又有突触后机制。将μ受体激动剂微电泳注到C纤维终止的胶质区，可选择性抑制背角神经元的伤害性反应，而不影响非伤害性反应。这种对同一神经元的不同反应的选择性抑制提示突触后膜电位没有明显变化，说明药物可能主要作用在突触前水平。由于迄今为止的研究尚未发现背角阿片肽轴突与初级传入C末梢有轴突-轴突型突触存在，所以，阿片肽参与突触前抑制可能是通过非突触相互作用影响靶细胞，阿片肽能神经元在初级传入末梢附近释放阿片肽，经过“容积传递”弥散到突触前末梢上与阿片受体结合发挥作用。
( 2)脑高级中枢对背角伤害性信息传递的下行调制：40年来，痛觉研究的最突出的进展之一是中枢神经系统内源性痛觉调制系统的发现，这一系统包括两个部分，一是下行性抑制系统，一是下行性易化系统。
, 百拇医药
下行性抑制系统是指从高级中枢发出经脑干等结构对由脊髓上行的伤害性刺激信号产生抑制作用的系统。目前研究得比较清楚的是脑干对脊髓背角的下行抑制系统，这一系统由中脑导水管(PAG)、延脑头端腹内侧核群和一部分脑桥背外侧网状结构组成，它们的轴突经脊髓外侧束下行，对脊髓背角痛觉信息传递产生抑制性调制，在脑干水平也抑制三叉神经脊核痛敏神经元的活动。①PAG接收来自皮层、岛叶、杏仁核(Amy)、下丘脑、楔状核、脑桥网状核和蓝斑核(LC)的传入，也接收来自脊髓的伤害性神经元传入。所以，大多数高级中枢激活产生的镇痛都可能通过PAG介导。来自脊髓的伤害性传入激活PAG中的抑制性调制神经元。PAG的传出主要终止在延脑头端腹内侧区(RVM)和外侧网状核(LRN)，少量直接到达背角。PAG由两条通路对背角神经元产生下行调制，一条是PAG-RVM-背角，另一条是PAG-LRN-背角。PAG的腹外侧区是“纯粹”的镇痛区，对痛觉有高度选择性抑制，不伴随运动和自主反应，而PAG背部区除有镇痛作用外，更主要是在情绪和逃避反应中发挥作用。②RVM包括中缝大核(NRM)、网状巨细胞核(Rpg)、外侧网状巨细胞旁核(Rpg1)和网状巨细胞核α部(Rgcα)4个核团，主要接受来自前额皮层、下丘脑、杏仁核和纹状体的基底核传入，RVM传出纤维经脊髓背外侧束终止在脊髓背角。在PAG和RVM中存在两类痛觉调制神经元，由于它们的激活对背角痛觉信息传递进行调制。一类被称为“启动”神经元，其特点是动物痛反应出现前，神经元发放突然增加；另一类叫“停止”神经元，痛反应停止前几百毫秒神经元发放骤然停止。两类神经元的形态不同，作用也相反，“停止”神经元阻抑伤害性信息传递，而“启动”神经元增强伤害性信息传递，“停止”神经元既兴奋其它“停止”神经元，又抑制“启动”神经元活动，通过它们之间复杂网络联系，完成抑制性调制。③LRN接受PAG传入，其传出终止在脊髓背角。电刺激LRN可选择性抑制背角神经元的伤害性反应，损毁LRN大大减弱刺激PAG引起的背角神经元的抑制。蓝斑核(LC)是痛觉调制系统中的另一个主要结构，它的激活引起背角神经元伤害性反应的抑制，并产生伤害性痛反应的减弱。LC的下行抑制主要通过轴突与背角神经元的直接作用，也间接通过终止在PAG的纤维激活调制神经元。
, 百拇医药
下行易化系统是与下行抑制系统作用相反的一个调制系统，它使背角神经元的兴奋性增强，使痛觉更易于出现，这是一个新的研究领域，它是在研究下行性抑制系统的作用中发现的。在一般情况下，下行易化系统与下行抑制系统常常是同时被激活，但由于下行抑制系统激活所产生的效应往往大于下行易化系统，所以其效应往往被掩盖。研究表明，Rgc(延脑网状巨细胞核)/Rgcα激活产生的下行易化可能是由5-HT1型受体介导的，这一系统的具体过程是痛觉研究领域的新课题。
下行调制系统的主要结构中均含有多种经典神经递质(neurotransmitter)和神经肽，目前的研究主要集中在阿片肽(opioid eptides)和单胺类递质。研究表明：①脑啡肽和强啡肽能胞体和末梢分布在下丘脑、杏仁核、PAG、RVM和背角的Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ、Ⅹ层，但两种肽的分布并不完全重叠。β内啡肽能胞体存在于弓状核(Arcu)和孤束核。下丘脑中的β内啡肽能纤维沿第Ⅲ脑室壁终止在PAG、LC。在脊髓Ⅹ层也有少量的β内啡肽能纤维。阿片类药物微量注射到PAG、RVM和背角产生很强的镇痛作用，纳络酮可部分减弱电刺激PAG和NRM的镇痛效应。②RVM的5-羟色胺(5-HT)神经元既有与脊丘束神经元的单突触直接联系，也有通过背角脑啡肽中间神经元介导与脊丘束神经元的多突触联系。5-HT直接作用于脊髓可抑制脊丘束神经元的活动，产生镇痛效应，这种效应通过突触前和突触后抑制产生。背角的Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ层的去甲肾上腺素(NA)末梢来自延脑外侧网状核和脑桥背外侧核群，PAG和RVM接受NA能纤维的支配，NA的排空或脊椎管内给予NA拮抗剂可以减弱5-HT激动剂引起的镇痛效应，椎管内注射5-HT也减弱NA引起的镇痛，所以，NA和5-HT对脊髓伤害性传递的调制是相互依赖的，5-HT介导的痛觉传递的抑制有赖于脊髓NA系统的完整。此外，各中枢也均起了不同作用。
痛觉的产生及调节机制简要总结如图3-2。
图3-2 痛觉产生及调制示意图
上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] 下一页 , http://www.100md.com(东子)