PATOFIZJOLOGIA BÓLU KATEDRA PATOFIZJOLOGII Collegium Medicum UJ 2002/3 Prof. dr hab. med. P.J. THOR Divinum est opus sedare dolorem

PLAN WYKŁADU: ból objaw czy choroba? 1. Patomechanizmy bólu ostrego i przewlekłego 2. Kliniczna charakterystyka i podział bólu 3. Udział r. AMPA i NMDA w patogenezie bólu 4. Anatomiczny podział bólu. 5. Zapalenie neurogenne, hiperalgezja 6. Układ antynocyceptywny. 7. Ból jako stres-zmiany ustrojowe w bólu przewlekłym

DEFINICJA: BÓL – nieprzyjemne zmysłowo-emocjonalne odczucie wywołane przez istniejące lub potencjalne zagrożenie uszkodzeniem tkanek i narządów, któremu towarzyszy autonomiczna, emocjonalna i behawioralna odpowiedź ustroju. Cechuje się brakiem adaptacji. Około 30% populacji cierpi na bóle. W miarę starzenia się społeczeństwa ilość chorych z zespołami bólowymi będzie narastać.

Ból fizjologiczny (receptorowy); rodzaj zmysłu, czucie nocyceptywne ma rolę informacyjno-ostrzegawcza (EUDYNIA) Ból patologiczny(niereceptorowy,neuropatyczny); objaw choroby lub dokonanego uszkodzenia, uczucie towarzyszące istniejącemu lub zagrażającemu uszkodzeniu tkanek (Ból przewlekły -MALEDYNIA- przewlekłe zmiany anatomiczne w ośrodkowym i obwodowym układzie nerwowym) Ból niereceptorowy(psychogenny)

SKUTKI BÓLU FIZJOLOGICZNEGO 1. Aktywacja motoneuronów -odruchowy skurcz mięśni szkieletowych. 2. Konwergencja stymulacji skórnej i trzewnej w rogu przednim - wzrost napięcia mięśniowego. 3. Aktywacja współczulnych neuronów przedzwojowych - uogólniona - wzrost ciśnienia i tętna, segmentarna -zmiany narządowego przepływu krwi, autonomiczna-pocenie się, reakcja pilomotoryczna, skurcz mięśni gładkich i uwolnienie NA która sensytyzuje pierwotne zakończenie nerwowe.

SKUTKI BÓLU KLINICZNEGO Uszkodzeniu tkanek towarzyszy powstanie nadwrażliwości (zmiana właściwości i wrażliwości pierwotnych zakończeń nerwowych sensytyzacja obwodowa i ośrodkowa) z Obniżeniem progu bólowego (allodynia) Wzrostem odpowiedzi na stymulację (hiperalgezja) Występowaniem bólów spontanicznych Występowaniem bólów rzutowanych

RECEPTORY BÓLOWE Proces powstawania bólu nosi nazwę nocyrecepcji, obejmuje: transdukcję , przewodzenie, modulację i percepcję. Receptorami są wolne zakończenia nerwowe (von Freya) – nocyceptory. Mono (chemo-mechano- termoreceptory i polimodalne - włókna C). Nocyreceptory - skóra, tkanka podskórna, okostna, stawy, mięśnie i trzewia. Komórki macierzyste dla włókien A delta i C w zwoju korzenia tylnego (DRG) lub zwojach nerwów czaszkowych V, VII, IX, X.

Modulacja bólu/róg tylny PERCEPCJA UKŁAD ANTYNOCEPTYWNY Modulacja bólu/róg tylny Przewodzenie NOCYCEPCJA/ TRANSDUKCJA

OBWODOWA SENSYTYZACJA RECEPTORÓW-TRANSDUKCJA Uraz tkanek powoduje: Uwalnianie BK, K, ATP, prostanoidów. Uwalnianie SP, która uwalnia BK, serotoninę, histaminę. SP stymuluje makrofagi do uwalniania cytokin (TNFα, Il-1) a mediatory te zwiększają uwalnianie SP zwrotnie -błędne koła bólowe. Pobudzenie współczulne NA uwalnia PGI2 sensytyzująca nocyreceptory oraz leukotrienu LTD4

DWUETAPOWA TRANSDUKCJA NOCYRECEPCJI Uwalnianie PG, BK i K+(eudynia) Mechanoreceptory- P2X3 ,ATP,GDNF Receptory pH- VR1, ASIC Receptorytermiczne -VR1, kapsaicyna. Zapalenie-VGSCs, receptor SNS Potencjały dochodzą do zakończeń końcowych uwalniając SP i BK.ANTYDROMOWE SP – przez NO rozszerza naczynia; obrzęk i wywołuje akumulację płynu, BK uwalnia histaminę z komórek tucznych i 5HT z płytek. (Maledynia) zapalenie neurogenne

Rola PG w procesie nocycepcji Działanie obwodowe i ośrodkowe 1. Na neurony aferentne -sensytyzacja nocyceptywna 2. Na poziomie rdzenia- strefa I i II Rexeda obniża próg pobudliwości neuronów nocyceptywnych. 3. Zmniejszają impulsację w neuronach zstępujących układów antynoceptywnych

Rola cytokin w procesie nocycepcji Cytokiny Il-1 aktywują paraganglia i zwiększają impulsację wstępującą w nerwie błędnym a odśrodkowo aktywują uwalnianie EAA, NMDA i hiperalgezji. Aktywowane komórki neurogleju produkują NO, EAA, IL-1, IL-6, TNFalfa, NGF, PG. Tworzą się sprzężenia dodatnie pomiędzy tymi kmórkami a neuronami dochodzi do hiperalgezji i allodynii.

SENSYTYZACJA OŚRODKOWA BÓLU 1. Uwalnianie neuroprzekaźników (glutaminiany, neurokininy) wiążących receptory postsynaptyczne AMPA, szybkie potencjały synaptyczne i usunięcie jonów Mg blokujących receptory NMDA. 2. Aktywacja NMDA przez EAA powoduje szybki napływ Ca i Na. 3. Pobudzenie przez SP receptorów NK1 przedłużona depolaryzacja i wypływ jonów Ca 4. Wzrost stężenia jonów Ca aktywuje iNOS 2. Stymulacja włókien C (2 - 3 Hz) wyzwala w neuronach konwergencyjnych rdzenia (WDR - Wide Dynamic Range) odpowiedź progresywna (sprzężenie zwrotne dodatnie, wind up) = Warunkuje to powstanie nadwrażliwości trwającej kilka godzin.

SKUTKI POBUDZENIA RECEPTORA NMDA FIZJOLOGICZNE: Pobudzenie psychoruchowe /ból ostry/przewlekły - depresja, zwolnienie psychoruchowe NEUROPATYCZNE: Uszkodzenia tkanek - zapalenia neurogenne, hiperalgezja ODLEGŁE: Indukcja ekspresji genów (c-fos) Zmiany w sposobie przewodzenia bodźców w układzie nerwowym Śmierć komórek oraz pamięć bólu Zmniejszenie skuteczności działania opioidów

PTG BÓLU PRZEWLEKŁEGO Ból przewlekły NIE JEST dłuższą wersją bólu ostrego bowiem dochodzi w nim do zjawisk pamięci w drogach przewodzenia bólu co powoduje nadwrażliwość na bodźce bólowe Głównymi mediatorami nocyreceptorów w bólu przewlekłym są w synapsach rogów tylnych EAA/ glutaminiany, aparaginiany/. Dochodzi do pobudzenia receptorów NMDA (kwas N – metylo – D - asparaginowy) i AMPA (kwas alfa – amino - 3 hydroksy – 5 - metyloizoksazolo 4 - propionowy) Stymulacja receptorów NMDA zmienia konformację kompleksu receptora i uwalniając jony magnezowe otwiera wapniowe zwiększając wrażliwość na stymulację

ZMIANY MORFOLOGICZNE W NEURONACH RDZENIA W BÓLU PRZEWLEKŁYM 1. Powstanie wypustek nerwowych penetrujących nowe obszary rdzenia (NGF). Zmiana funkcji włókien A-beta (warstwa III Rexeda - powstanie wstęgi łączącej neurony od warstwy II do V i przewodzenie przez nie bólu) 2. Zwyrodnienie synaps powierzchniowych warstw rogu tylnego („wypalenie” receptorów NMDA) 3. Modulację funkcji mikrogleju który zaczyna produkcję wolnych rodników i cytokin. 4. Zmiana właściwości komórek (uwalniane tachykininy nasilają zjawiska ośrodkowej sensytyzacji)

TERMINOLOGIA KLINICZNA BÓLU ALLODYNIA – ból wywołany bodźcami fizjologicznymi ANALGEZJA – zniesienie czucia bólu ANESTEZJA – zniesienie czucia w tym czucia bólu HIPERALGEZJA – przeczulica, nadwrażliwość na ból HIPERPATIA - podwyższony próg bólowy HIPOALGEZJA – zmniejszone odczucie bólu KAUZALGIA – ból piekący, palący oraz dystrofia NEURALGIA – bóle wywołane chorobą nerwów PARESTEZJA – nieprawidłowo odczuwane bodźce ASYMBOLIA BÓLU (Schilder, Steugel) nie rozpoznawanie bólu przez chorego w uszkodzeniach płata ciemieniowego

PODZIAŁ KLINICZNY BÓLU czasu (ostry, przewlekły, eudynia, maledynia) wg kryteriów czasu (ostry, przewlekły, eudynia, maledynia) ilościowych (lekki, średni, ciężki) fizjologicznych (somatyczny, trzewny) etiologicznych (somatyczny, psychogenny) zmian strukturalnych (przerzuty, anemia sierpowata, zapalenie reumatyczne) zmian czynnościowych w chorobach psychiatrycznych (zachowanie się w chorobach przewlekłych ) CECH KLINICZNYCH BÓLU Lokalizacja – ból dobrze i źle zlokalizowany (rzutowany) Przebiegu – narastający, zwalniający, napadowy Jakości – pulsujący, rwący, kurczowy, piekący, palący

ANATOMICZNA KLASYFIKACJA BÓLU (1) 1. RECEPTOROWY 1.1 Powierzchniowy – naturalny fizjologiczny ból ochronny, (skóra, śluzówki, epikrytyczny A delta, protopatyczny C) 1.2 Głęboki patologiczny – naczyniowy, kostno-stawowy, mięśniowy, narządowy, zależny od lokalizacji receptorów 1.2.1 Naczyniowy – receptory dużych naczyń tętniczych i żylnych: pulsujące bóle głowy 1.2.2 Kostno - stawowy – głównie z receptorów torebki stawowych i okostnej 1.2.3 Mięśniowe – metabolity – zakwaszenie, obciążenie zmęczenie, wysiłek, ischemia + wysiłek = choroba wieńcowa 1.2.4 Narządowe – dotyczy narządów miąższowych (wątroba, nerka), unerwienie bólowe tylko w otrzewnej pokrywającej te narządy, bodźce mechaniczne i chemiczne ( kolka żółciowa, nerkowa, jelitowa) Terapia – niesterydowe leki przeciwzapalne, przeciwbólowe, znieczulenie powierzchniowe

ANATOMICZNA KLASYFIKACJA BÓLU (2) 2. PRZEWODOWY (NEUROPATYCZNY) – bodziec działa na nerw lub drogi przewodzenia bólu w rdzeniu kręgowym (Pierwotne uszkodzenie układu nerwowego) neuralgia – nerwoból – rwa – twarzowa, kulszowa, rwa nerwu skórnego bocznego uda (choroba Rotha) – dotyczy pojedynczego nerwu. Samoistne nerwobóle występujące bez uchwytnej przyczyny, prowokowane drażnieniem punktów spustowych bólu. ból korzeniowy – rdzeń wypadanie jądra galaretowatego (discopathia), guz zewnątrzrdzeniowy, nasila się przy kaszlu, wysiłku i promieniuje wzdłuż nerwu w skład którego wchodzi korzeń nerwowy splotowy – splot barkowy, lędźwiowy; powstaje w wyniku podrażnienia całego splotu poza kanałem kręgowym, ale przed podziałem na nerwy, przyczyny : nowotwory, zmiany zapalne w okolicy szyi, w szczycie płuca, lub miednicy mniejszej.

PATOMECHANIZM BÓLU NEUROPATYCZNEGO-1 Ból neuropatyczny/neurogenny,z deaferentacji/-pierwotne uszkodzenie układu nerwowego Ból z deaferentacji (pozbawienie impulsacji dośrodkowej, uogólnione uszkodzenie układu nerwowego) Uszkodzenie nerwu obwodowego/nerwiak,ucisk,zmiażdżenie,stłuczenie, infekcja, guz, zawał mózgu powoduje brak impulsacji nienocyceptywnej, co uniemożliwia hamowanie impulsacji nocyceptywnej w rogach tylnych rdzenia. Impulsacja w nich ulega wzmocnieniu - spontaniczna aktywność neuronów konwergencyjnych-WDR Ból z deaferentacji (uszkodzenie nerwu) OBJAWY Kliniczne - rozlany palący ból w obszarze niedoczulicy lub braku czucia, oporny na leczenie farmakologiczne

ANATOMICZNA KLASYFIKACJA BÓLU (3) kauzalgia – nerwoból z komponentą wegetatywną + dystrofia; dotyczy urazów dużych nerwów zawierających dużą liczbę włókien współczulnych jak nerw pośrodkowy i kulszowy--ciągłe palące, piekące bóle, oraz objawy wegetatywne dystroficzne (układ współczulny), patomechanizm –“ krótkie spięcie” (hiperalgezja) ból fantomowy – ból przewodowy – 10% amputacji; patomechanizm – utrwalona pamięć bólu przed operacją, lub patologiczna impulsacja z nerwiaków przeciętego nerwu TERAPIA: Środki przeciwbólowe – nieskuteczne, blokady przewodnictwa, neuroliza-alkohol, fenol

ALLODYNIA - SPACZONE CZUCIE BÓLU 1.0. Nadwrażliwość/sensytyzacja/ zakończeń afferentnych. 2.0. Przewodzenie antydromowe (zapalenie neurogenne). 3.0. Wytworzenie nowych zakończeń afferentnych przez włókna A - które nie mają receptorów opioidowych (oporne na opioidy) 4.0. Aktywacja dotychczas nieczynnych zakończeń afferentnych (rekrutacja mechanoreceptorów jako nocyreceptorów) Allodynia (przykłady): zwyrodnienie stawów (bóle krzyża) IBS (Zespół jelita drażliwego) śródmiąższowe zapalenie pęcherza

ANATOMICZNA KLASYFIKACJA BÓLU (4) 3.0. BÓL OŚRODKOWY Zmiany organiczne lub czynnościowe w samym mózgu, mózg nie posiada receptorów bólowych. Bóle głowy są skutkiem aktywacji receptorów naczyniowych i opony twardej tworzącej zatoki ból organiczny: uszkodzenie wzgórza lub kory płata ciemieniowego z upośledzeniem czucia i dyskinezami (Udar mózgu) uszkodzenie korowe wywołują padaczkę ogniskową uszkodzenie pnia z niedoczulicą połowiczą bolesną ból czynnościowy (psychogenny) bóle mięśniowe w depresji bóle regionalne : Uogólnione; dotyczą głowy lub całego ciała. Ucisk punktu spustowego wywołuje palenie,pieczenie. Nawarstwione: połączenie bólu organicznego i bólu psychogennego. Są to bóle receptorowe, ale ich źródło leży w psychice chorego. Mogą naśladować każdy rodzaj bólu organicznego, towarzyszą mu objawy nerwicowe, lękowe i depresyjne (osobowość histeryczna) TERAPIA: leki przeciw drgawkowe, psychotropowe, psychoterapia

REAKCJA NA BÓL Psychiczna: cierpienie, lęk, depresje Ruchowa: ucieczka, obrona przed działaniem bodźca bólowego przykurcz mięśnia nad ogniskiem bólu (obrona mięśniowa) wyraz twarzy (twarz Hipokratesa) Wegetatywna (przez podwzgórze) układ krążenia – przyspieszenie rytmu serca (Mannkopfa- Rumpfa) układ oddechowy – wstrzymanie oddechu przewód pokarmowy – biegunka, zaparcie nerka – diureza rozszerzenie źrenic, pocenie się, łzawienie- objaw Parrota Wewnątrzwydzielnicza Ból  stres – reakcja alarmowa Ból  układ limbiczny – podwzgórze – przysadka , ACTH - GH Ból- nadnercza – steroidy, katecholaminy, enkefaliny

RUCHOWA REAKCJA NA BÓL I. - reakcja ucieczki - obrony: odruch fizjologiczny wielosynaptyczny przewodzony szybkimi włóknami z udziałem świadomości II. - przykurcz mięśni nad ogniskiem bólu: odruch bezwarunkowy z udziałem włókien C, z ośrodka w rdzeniu, niezależny od naszej woli - obrona mięśniowa Przykłady kliniczne: - twardy brzuch - „deskowaty” ( zapalenie otrzewnej-peritonitis) - bóle korzeniowe (dyskopatia na różnym poziomie rdzenia) - sztywność karku (jako wyraz zapalenia opon) - szczękościsk,zapalenie, bóle głowy Leki przeciwbólowe nieskuteczne III. - reakcja zewnętrzna jak zaciskanie powiek, grymas twarzy,Hipokratesa zaciskanie szczęk, palców etc. (ośrodki w układzie limbicznym) - objaw ręki bólowej - objaw czynnościowy wyrażający słabą tolerancję na ból

ENDOGENNE UKŁADY ANTYNOCYCEPCJI Substancja szara: okołowodociągowa (śródmózgowie) okołokomorowa (podwzgórze). Boczne i grzbietowo boczne segmenty mostu(neurony adrenergiczne. Brzuszno dogłowowa część rdzenia przedłużonego serotoninoergiczne neurony rdzenia przedłużonego i jądra wielkiego szwu. Układ ten moduluje aktywność neuronów rogu tylnego warstwy I, II, V (Neuronów nocyceptywnych i WDR)

ANALGEZJA WYWOŁANA PRZEZ STRES Stress induced analgesia/30% populacji. Skutek aktywacji endogennych układów antynoc. Opioidowego Noradrenergicznego(rec.alfa-2). Przewodnictwo dla jonów K,hamują Ca, cholinergicznego-uwalnianie mediatorów antynoceptywnych, hiperpolaryzacja. Serotoninergicznego-pres. H SP i CGRP,posts. WDR GABA ergicznego-hamowanie neuronów aferentnych. Adenozyna rec. P1 i P2, presynaptyczne hamowanie uwalniania SP

UKŁAD ANTYNOCEPTYWNY CENTRALNY 1. UWALNIANIE ENDORFIN W ISTOCIE SZAREJ OKOŁO-WODOCIĄGOWEJ ORAZ ENKEFALIN W JADRZE WIELKIM SZWU 2. Endorfiny hamują sumowanie przestrzenne impulsów bólowych wiążąc się z opioidowymi receptorami MI (presynaptyczne nocyreceptorów i postsynaptyczne neuronów rogów tylnych rdzenia. 3. Enkefaliny wiążą się z receptorami DELTA interneuronów hamujących substancji galaretowatej uwalniając GABA. 4. Dynorfina (uwalniana przez interneurony rdzenia) wiąże się z receptorami KAPPA zwiększa ekspresję i odpowiedź receptorów opioidowych na endogenne i egzogenne opiody

OPIOIDOWY UKŁAD ANTYNOCEPTYWNY Endorfiny Wiążą receptor μ Postsynaptyczne neuronów rogów tylnych rdzenia Presynaptyczne hamowanie. CGRP, NKA,SP, EAA Otwarcie kanałów K+ hiperpolaryzacja zwolnienie przewodnictwa bólu DYNORFINY wiążą receptory κ ENKEFALINY wiążą receptor δ (sub. gelatinosa) Tylko w czasie przewodnictwa bólu Zamknięcie kanałów wapniowych N w komórkach rdzenia Uwalnianie GABA - hamowanie przewodnictwa rdzeniowego bólu Fibromialgia - choroba spowodowana dysfunkcja układu antynoceptywnego

REAKCJA USTROJOWA NA BÓL KORA MÓZGOWA EMOCJONALNA REAKCJA PSYCHICZNA RUCHOWA UKŁAD LIMBICZNY Wzgórze Twór siatkowaty Podwzgórze Rogi przednie Reakcja ruchowa na ból (obrona mięśniowa) Receptor nocyceptywny rogów tylnych Hormony Układ autonomiczny BODZIEC NOCYCEPTYWNY REAKCJA USTROJOWA NA BÓL

BÓL PRZEWLEKŁY JEST CHOROBĄ? BÓL PRZEWLEKŁY POWODUJE NIE TYLKO ZMIANY CZYNNOŚCIOWE ALE TAKŻE MORFOLOGICZNE NISZCZĄC UKŁAD NERWOWY BÓL PRZEWLEKŁY JEST CHOROBĄ?