痛みを再考する③　神経生理学的メカニズム・化学的メディエーター

痛み、神経生理学的メカニズム、化学的メディエーター|2024.8.23|最終更新:2024.8.23|理学療法士が執筆・監修しています

この記事でわかること

痛みは、損傷や炎症により痛覚受容器が感知する刺激から始まり、末梢および中枢神経系を介して脳に伝達される。
痛みの伝達には神経伝達物質が関与し、これらのシステムが痛覚の増幅や抑制を行う。
化学的メディエーターが、痛覚受容器を活性化し、痛みの感受性を高める。

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序文

今回は、痛みの神経生理学的メカニズムと化学的メディエーターについて解説します。痛みは、神経系を通じて脳に伝達される複雑なプロセスであり、これを理解することは、患者さんの痛みを効果的に管理し、治療の質を向上させるために不可欠です。ここで紹介する内容を基盤とすることで、より効果的なリハビリテーションアプローチに繋げられると思います。

痛みの神経生理学的メカニズム[1]

痛覚

痛みは、損傷を引き起こす可能性のある機械的、熱的、または化学的刺激によって、痛覚受容器と呼ばれる特殊な感覚神経終末が活性化されることから始まります。

これらの高閾値感覚神経終末は、末梢の有害な刺激を検出します。

末梢感作

組織の損傷または炎症の後、痛覚受容器が感作され、刺激に対する反応が増加することがあります。

脊髄処理

痛覚信号は脊髄後角に伝達され、そこで初期処理が行われます。後角の膠質は、痛みの伝達を調整する上で重要な役割を果たします[2]。

上行性疼痛経路

痛み信号は脊髄から、脊髄視床路などの経路を介してさまざまな脳領域に中継されます。主な標的には、視床、体性感覚皮質、大脳辺縁系、脳幹などがあります。

下行性疼痛調節

脳は下行性経路を通じて疼痛知覚を調節できます。

中脳水道周囲灰白質は疼痛調節に重要な構造で、中脳縫線核に接続し、脊髄にセロトニン線維を送って疼痛伝達を調整します。

神経伝達物質系

疼痛処理には、以下の神経伝達物質系が関与しています。

セロトニン系

オピオイド/エンケファリン系

ノルアドレナリン系

中枢感作

中枢疼痛処理の変化は、疼痛感受性の増加につながる可能性があります。

これには、脊髄と脳の回路の変化が関係しています[3]。

神経可塑性

神経系は、持続的な疼痛に反応して不適応な変化を起こし、慢性疼痛状態につながる可能性があります。

認知的および感情的影響

注意、期待、感情に関与する脳領域は、疼痛知覚を調節できます[4]。

内因性疼痛制御: 身体には、競合する疼痛刺激によって活性化される拡散侵害抑制制御を含む、疼痛制御メカニズムが組み込まれています。

痛みの化学的メディエーター[5]

炎症性サイトカインおよびケモカイン

腫瘍壊死因子 (TNF)、インターロイキン-1β (IL-1β)、インターフェロン-γ (IFN-γ)などの炎症促進性伝達物質は、侵害受容器を直接活性化して感作し、痛みに対する感受性を高めます。

ケモカインリガンド 2(CCL2)などのケモカインも、免疫細胞を損傷部位に引き寄せ、神経細胞の興奮性を調整することで痛みに関与しています。

サブスタンス P

この神経ペプチドは神経末端から放出され、痛覚受容器を敏感にする働きをします。

神経性炎症を促進し、痛みに対する感受性を高めます。

ブラジキニン

このペプチドは、組織の損傷や炎症の際に生成されます。

侵害受容器を直接活性化し、他の刺激に対する感受性を高めることで、強力な痛みの伝達物質として機能します。

ブラジキニンは、他の炎症促進性物質の放出も促進し、痛みに対する反応を増幅します。

エイコサノイド

アラキドン酸から生成されるプロスタグランジンやロイコトリエンなどが含まれます。

これらは、重要な鎮痛剤です。特にプロスタグランジン E2 (PGE2) は、イオンチャネルを調節して痛覚受容体を敏感にし、その活性化閾値を下げます。

ヒスタミン

炎症時に肥満細胞から放出されるヒスタミンは、疼痛や痒みの感覚に寄与します。

ヒスタミンは、痛覚受容体に作用し、他の炎症性メディエーターの放出を促進して、疼痛感受性を高めます。

ニューロトロフィン

神経成長因子 (NGF) と脳由来神経栄養因子 (BDNF) は、痛みのシグナル伝達において複雑な役割を果たします。

これらはニューロンの生存と機能にとって重要ですが、痛覚受容器を敏感にし、慢性的な痛み状態を引き起こすこともあります。

活性酸素種

これらの分子は、特に炎症性および神経障害性疼痛の状態で、痛覚受容器の活性化と敏感化に関与する可能性があります。

おわりに

今回は痛みの神経生理学的メカニズムと化学的メディエーターについてまとめました。神経系を介して伝わる痛みの信号の道筋、そしてそれを調節するさまざまな化学物質について学ぶことで、痛みの原因やその持続的な影響をより深く理解できるようになります。これにより、医療者は患者一人ひとりに最適な治療法を選択し、痛みを軽減させるための効果的な戦略を立てることができます。