Ученые из Института физиологии им.Павлова РАН (Санкт-Петербург) установили, что клетки головного мозга способны отличать боль во внутренних органах от боли в поверхностных тканях (коже и мышцах). Это поможет разработать лекарственные средства для прицельного лечения разных видов боли.
Исследования боли ведутся давно и благодаря им в лечении болевых синдромов достигнуты существенные успехи. Однако большинство из них посвящены соматической боли, то есть боли, возникающей в коже, мышцах, суставах. Ранее считалось, что механизмы разных видов боли одинаковы, а значит, и лечиться они должны одинаково. Однако лечение, разработанное для соматической боли, не справляется с болью во внутренних органах или висцеральной болью. До сих пор не удалось найти эффективные способы лечения этой боли, так как не была доказана специфичность механизмов ее возникновения. Между тем, в настоящее время около 20% населения разных стран страдают разными видами висцеральной боли и, прежде всего, болью в животе. Очень часто такие боли возникают по непонятной причине.
«Такая ситуация, наверное, знакома каждому. Человека мучает боль в животе, он сдает все анализы, обследуется эндоскопически, но врачи разводят руками: явных проблем с внутренними органами нет, в то время как боль есть, причем не надуманная», – пояснила первый автор исследования Ольга Любашина.
В настоящее время популярна концепция, утверждающая, что висцеральные боли, не связанные с какой-то патологией на периферии, возникают из-за нарушений во взаимодействии мозга с внутренними органами. На фоне благополучия внутри мозг воспринимает простое прохождение пищи по желудочно-кишечному тракту как болевое воздействие, то есть воспринимает его ненормально и реагирует соответствующе – как на боль. Пока не понятно, что именно работает не так, но уже ясно, что такие нарушения в работе мозга могут возникать из-за хронического стресса или развиться после перенесенного когда-то воспалительного заболевания желудочно-кишечного тракта и дать о себе знать болью в животе, когда заболевание уже прошло.
Ученые из лаборатории кортико-висцеральной физиологии Института физиологии им. И.П.Павлова РАН показали, что за разные виды боли в мозге отвечают разные нейроны. Исследователи, в отличие от зарубежных коллег, сфокусировали свое внимание не на уровне нервов и спинномозговых болевых путей, а на уровне болевых центров головного мозга. Ученые рассмотрели, как мозг воспринимает болевые сигналы от соматических тканей и внутренних органов на своем самом нижнем уровне – продолговатом мозге. Это первый уровень, который получает болевую информацию от спинного мозга и передает ее выше. Исследователи изучили, как реагирует этот уровень мозга на поступление сигналов соматической и висцеральной боли в норме и что нарушается в его работе при патологии, а именно, при воспалении кишечника.
Суть эксперимента
В эксперименте использовалось две группы крыс: 12 здоровых и 12 крыс с колитом. В нужную область мозга устанавливался электрод, который регистрировал активность нервных клеток. Основное проявление активности нервной клетки – спайки – электрически разряды, которые она генерирует. По возникновению и частоте следования этих разрядов можно судить о том, как клетка реагирует на тот или иной болевой сигнал. Ученые поочередно, в случайном порядке, либо зажимали хвост крысе специальным зажимом, либо растягивали кишечник с помощью раздуваемого воздухом резинового баллона. В последнем случае имитировали наиболее распространенную боль в животе, которая возникает из-за растяжения полых внутренних органов их содержимым при нарушениях проходимости органа или спазмах. Эксперимент проводили на здоровых крысах и повторяли на животных с кишечным воспалением.
Ученые обнаружили, что на уровне продолговатого мозга есть три типа нервных клеток. Первый тип нейронов реагирует усилением электрической активности на оба типа болевых сигналов: и висцеральный, и соматический. Это общие для разных видов боли нейроны, именно из-за их существования принято считать, что разные болевые сигналы сходятся в общих нервных путях и влиять на них можно одинаковым способом. Клетки второго типа реагируют активацией только на соматические болевые сигналы, а при поступление висцерального болевого сигнала либо не изменяют свою активность, либо даже притормаживают ее. Клетки третьего типа реагируют сходным образом, но только на висцеральный болевой сигнал. Эти типы нервных клеток, которые способны «сортировать» разные болевые сигналы, были показаны впервые.
Ученые надеются, что в будущем им удастся проследить индивидуальный путь разных болевых сигналов на более высоких уровнях мозга вплоть до коры и определить специфичные для каждого вида боли нейрональные системы мозга. Затем, используя эти специфические нейроны как мишени, ученые хотят изучить действие на них различных лекарственных препаратов. Обнаруженные российскими учеными нейроны помогут подобрать или разработать то лекарственное средство, которое будет наиболее эффективно именно при висцеральной боли.
Как показали эксперименты ученых, при наличии воспаления в кишечнике (которое часто возникает у людей, страдающих язвенным колитом или болезнью Крона) способности этих клеток к сортировке болевых сигналов нарушаются. Клетки, ответственные за висцеральные болевые сигналы, начинают реагировать на любой сигнал от кишечника сильнее, и к ним подключаются нейроны соматической боли – клетки, в нормальном состоянии реагирующие только на сжатие хвоста. То есть та клетка, которая раньше селективно воспринимала только висцеральный болевой сигнал, при воспалении кишечника начинает реагировать и на соматический, а та клетка, которая отвечала только на соматический болевый стимул, начинает воспринимать и висцеральный. Увеличивается общий поток болевых сигналов, боль усиливается, причем не только от больного кишечника, но и от совершенно здоровой кожи или мышцы. То есть такие нейрональные перестройки могут приводить к возникновению эффекта, называемого отраженной соматической болью. Всем известно, что, когда, например, болят почки, боль отражается в поясницу, а боль в сердце отзывается в левой руке. Медики определяют эти зоны и часто по ним идентифицируют висцеральную патологию.
Пациентов с такими комплексными болевыми синдромами трудно лечить, так как первопричиной боли являются зачастую неясные и поэтому наиболее проблемные для терапии нарушения в центральной нервной системе, к числу которых как раз и относятся обнаруженные исследователями из Института физиологии им. И.П.Павлова РАН нарушения на уровне продолговатого мозга. Несомненно, лечение в этих случаях должно отличаться от такового при непатологических болях, не связанных с висцеральной патологией. В дальнейшем ученые планируют применять полученные ими знания о селективных способностях клеток мозга для целенаправленного поиска лекарственных препаратов для лечения висцеральных болей разного генеза, как возникающих при язвенном колите и болезни Крона, так и развивающихся после перенесенного хронического стресса.
Информация предоставлена пресс-службой Института физиологии им. И.П. Павлова РАН.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение