Physiologie des Schmerzes Physiologie des Schmerzes

Physiologie hysiologie des
Schmerzes
OA Dr Maria Lorünser Lor nser
LKH Bludenz
Physiologie hysiologie des
Schmerzes
OA Dr Maria Lorünser Lor nser
LKH Bludenz
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International Association for the
Study of Pain
„„Schmerz Schmerz ist ist ein ein unangenehmes unangenehmes Sinnes-- Sinnes
oder oder Gefüühlserlebnis, Gef hlserlebnis, das das mit mit tatsäächlicher
tats chlicher
oder oder potenzieller potenzieller Gewebeschäädigung
Gewebesch digung
einhergeht einhergeht oder oder von von betroffenen betroffenen Personen Personen
so so beschrieben beschrieben wird, wird, als als wääre w re eine eine solche solche
Gewebeschäädigung Gewebesch digung die die Ursache.““ Ursache.
Schmerz = Gehirnleistung
• Die Empfindung Schmerz Schmerz wird als komplexe
Wechselwirkungen zwischen biologischen,
biologischen,
psychischen
und sozialen Faktoren angenommen (biopsychosoziales
( biopsychosoziales
Schmerzkonzept).
Schmerzkonzept).
• Schmerz ist eine subjektive Wahrnehmung, die nicht
alleine von den neuronalen Signalen aus den
Schmerznervenfasern an das Gehirn bestimmt wird.
Vielmehr sorgen Filterprozesse unseres
Zentralnervensystems dafür, daf r, dass eine körperliche k rperliche
Schädigung Sch digung nicht zwangsläufig zwangsl ufig zu Schmerz führt f hrt
(Stressanalgesie
Stressanalgesie; ; z. B. werden Verletzungen während w hrend eines
Verkehrsunfalls,
Verkehrsunfalls,
Wettkampfes, Wettkampfes,
im Gefecht oder beim
Geschlechtsverkehr oft nicht bemerkt)
• Schmerzen können k nnen auch ohne körperliche k rperliche Schädigung
Sch digung
bestehen (z. B. Phantomschmerz )
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Subjektivität
Subjektivit
• Schmerz ist demnach das, was der Patient
als solchen empfindet. Dabei kann es zu
Verständigungsschwierigkeit Verst ndigungsschwierigkeit zwischen ihm
und dem Behandelnden über ber das Leiden
kommen, weil es sich um eine stark
subjektiv gefärbte gef rbte Wahrnehmung handelt.
Unabhängig Unabh ngig von der persönlichen
pers nlichen
Fähigkeit, higkeit, sie verständlich verst ndlich und eindeutig
dem Behandelnden mitzuteilen.
Lokalisation Schmerzrezeptoren
• Nervenschmerz,
Nervenschmerz
• Zentralen entralen Schmerz
• Psychosomatischen
sychosomatischen Schmerz
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Reaktion auf Schmerz
Motorische Reaktionen: Reflexe, bevor Schmerz
empfunden wird
Vegetative Reaktionen: Aktivierung des Sympathikus
(höhere Herzfrequenz, Schweißausbruch, Abfall des
Blutdrucks, stärkere Durchblutung)
Affektive (emotionale) Reaktionen: z.B. Unlust
Sensorische Komponente: Lokalisierung und
Intensität des Reizes
Art des Schmerzes
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Nozizeptoren
• Sie sind die Schmerzrezeptoren des Körpers. K rpers. Sie
registrieren eine Verletzung und leiten diese als
elektrischen Impuls an das ZNS weiter.
• Sie reagieren auf Reize von außen au en wie: Druck,
Zug, Hitze oder Kälte. K lte.
• Der Schmerzreiz kann aber auch von innen
kommen. Hier lösen l sen körpereigene
k rpereigene
Entzündungsmediatoren
Entz ndungsmediatoren sogenannte
chemische Schmerzreize aus.
Nozizeptoren
• Hohe Dichte
• In allen Organen außer au er der Leber und
Gehirn
1. Dentriten
2.Zellkörper
3. Axon
4. Zellkern
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Nozizeptoren
• Freie Nervenendigungen in der Dermis. Dermis.
• Freie Nervenendigungen zeichnen sich durch
eine periphere Endverzweigung aus.
• Sie besitzen eine fenestrierte Ummantelung
aus Schwann-Zellen
Schwann Zellen und weisen zahlreiche
Varikositäten
Varikosit ten (Auftreibungen) auf. Diese
liegen meist in der Nähe N he von Blutgefäß Blutgefäßen
en und
Mastzellen. Mastzellen.
Teilweise dringen sie in die
Epidermis ein.
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Entzündungssuppe
Histamine,Granulozytenmigration
Bradykinine, Prostaglandine
Sensitivierung
Nozizeptor
Glutamat, Substanz P(aktiviert Mastzellen)
Calcitonin Gen related Peptid (bewirkt Einsprossen von Blutgefäßen, erhöht
Gefäßpermeabilität, Ausschüttung von Proteinen und Flüssigkeit aus dem Blutstrom
Reizleitung
• Trifft auf den präsynaptischen
pr synaptischen Bereich ein
Impuls, werden Neurotransmitter in den
synaptischen Spalt ausgeschüttet.
ausgesch ttet.
• Diese treffen in einem Bruchteil einer Sekunde
auf Rezeptoren auf der anderen Seite des
Spaltes,wo erneut ein Aktionspotential=Impuls
ausgelöst ausgel st wird.
• Die Neurotransmitter werden dann genauso
schnell wieder neutralisiert
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Neurotransmitter
• Glutamat gilt als wichtigster
Neurotransmitter in schmerzleitenden
Axonen und zählt z hlt mit Aspartat (NMDA=N NMDA=Nmethyl--DD--Aspartatmethyl
Aspartat) ) zu den exzitatorischen
Aminosäuren. Aminos uren. Sie werden sowohl von
afferenten Fasern als auch von
Rückenmarksneuronen ckenmarksneuronen freigesetzt
Hemmende Transmitter
• Serotonin (55--hydroxytryptamin
hydroxytryptamin), ),
Noradrenalin und Dopamin vermitteln die
deszendierende Hemmung im
Rückenmark. ckenmark. Ebenfalls hemmend in
nozizeptiven Neuronen wirken GABA und
Glyzin. Glyzin.
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• Bei den Neuropeptiden mit hemmender
Wirkung handelt es sich um die
endogenen Opioide (met- (met u. leu- leu
Enkephalin,
Enkephalin,
Dynorphin),
Dynorphin),
Opioid- Opioid
Rezeptoren in Nervensystem wirken.
Nozizeption Nervenleitung
Nociception leitende Fasern: Neurogener Schmerz
A-delta-Faser
Dünn, markhaltig (ca 3-5 µm):
Schnell NLG (5 - 50 m/s)
Erster Schmerz: stechend /
brennend, lokalisierbar
C-Faser
Marklos (ca 1 µm):
Langsam NLG 1 m/s
Zweiter Schmerz bohrend
/ dumpf, nicht lokalisierbar
Doppelschmerzphänomen
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Fasertyp
Aα
Aβ
Aγ
Aδ
B
C
Funktion
Mot Efferenzen
Druck,Berührung
Druck,Ber hrung
Muskelspindelaffere
nzen
Temp/schneller
Schmerz
SympFasern
prägangl pr gangl
Langs.Schmerz
symp postgangl
D (µm)
15
8
5
3
3
1(marklos)
Schmerz im Rückenmark
R ckenmark
Leitungsgesch
w(m/s)
17 - 120
30 - 70
15 - 30
12 - 30
3 - 15
0,5 - 2
• Aktivität Hinterhornneurone
• 1. afferenten Nervenbahnen
• 2. inhibitorische Interneurone (GABA)
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Im Rückenmark
R ckenmark
• Exzitatorisch (Glutamat + Substanz P) =>
NMDA-Rezeptoren =>
• Erregung Hinterhornneurone ↑ =>
Schmerz
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Periph Verletzung
• 1.Gewebsverletzung => Entzündung (ATP(Adenosintriphosphat),
Protone, SauerstoffRadikale, KaliumIonen, Arachidonsäure
(Cyclooxygenase)
• 2. Axonverletzung => Neurogene Enzündung (Prostaglandine,
• proinflamatorische Zytokine, TNF, NGF, Phosphokinase => aktiviert
• Capsain-/ATP-Receptor) =>
• Na-Kanäle Aktivierung ↑ + K-Kanälen Aktivierung ↓ =>
• Path. Spontanaktivität (Reizschwelle ↓ –> Aktionspotential ↑) =>
• Dysästhesien (Aβ) / Druckhyperalgesie (Ad) / Hitzehyperalgesie (C)
• Therapeutisch
• • Cyclooxygenase-Inhibitoren, Glukokortikoide, Capsaicin, Lidocain
• • Antikonvulsiva, Lidocain, trizyklische Antidepressive
Zentrale Sensitivierung
• 5
• Nervenläsion-> Schmerzreize sensibilisieren
Hinterhornneurone
• Inhibitorische Transmitter GABA ↓
• GABA-Rezeptoren ↓, µ-Opioid Rezeptoren ↓
• Nerv Exzitatorische Transmitter (Glutamat + Substanz P)
↑
• Erregbarkeit der Hinterhornneurone ↑ => Schmerz
(NMDA-Rezeptoren) ↑
• Rezeptive Feld ↑ (expression immediate early gene)
• Erregungsschwelle ↓ -> Entladung ↑ (Allodynie)
• Berührungsfasern entwickeln Eigenschaften von
Schmerzfasern durch Neuropeptide + zentr Sensibilis
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Weg der Schmerzempfindung
• 1. Neuron
• Nozizeptor
• 2. (Projektions-) Neuron
• Hinterhorn (RM)
• 3. Neuron
• Thalamuskerne
• 4. Neuron
• Somatosensorischer Cortex
• Schmerz und wo,wie
Schmerzverarbeitung im Gehirn
• 4.Neuron:Gyrus postcentralis:
Schmerzwahrnehmung
• Limbische System: Emotionale Bewertung
(akut: Insel, ACC,
• langzeit: präf. Cortex)
• Amygdala: Emotionen (Agression)
• Hippocampus: Erinnerungen
• Hypothalamus: Endokrinum
• Thalamus: Relaisstation
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Kortikale Wahrnehmung Plastizität Plastizit
• Chronische Schmerzreize verändern
die somato-sensorische
Repräsentation, das Körperteil
expandiert in benachbarte
Repräsentationszentren
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Schmerz im Großhirn Gro hirn
Nozizeptor
Stresshormone,
Sympathikusaktivierung
RR ↑,Herzfrequenz ↑
Schwitzen,
Entzündungsreaktion
Rückenmark
Gehirn
Schmerzverarbeitung
Hypothalamus
Gehirnveränderung
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Therapie
• Beseitigung der Noxe
• Glucocorticoide („Kortisone Kortisone“ = Steroidale
Antirheumatika) Antirheumatika)
und nichtsteroidale
Antirheumatika hemmen die Entzündung.
Entz ndung.
• Spasmolytika und Metamizol heben
schmerzhafte Verkrampfungen der glatten
Muskulatur auf.
• Nitrate und Molsidomin erweitern die arteriellen
Gefäß Gefäße,
e, verbessern z.B. die Herzdurchblutung
und können k nnen den Ischämie Isch mie-Schmerz Schmerz aufheben
• Lokalanästhetika Lokalan sthetika betäuben bet uben die
Schmerzrezeptoren (Infiltrationsanästhesie).
(Infiltrationsan sthesie).
• Nicht-Opioid
Nicht Opioid-Analgetika Analgetika setzen die Sensibilität Sensibilit t
der Schmerzrezeptoren herab.
• Lokalanästhetika Lokalan sthetika unterbrechen die Weiterleitung
von Schmerzimpulsen in peripheren Nerven
(Leitungsanästhesie) (Leitungsan sthesie) und zentralen
Nervenbahnen (Rückenmarksan
(R ckenmarksanästhesie sthesie
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Opiate
• Opiatanalgetika hemmen die Weiterleitung von
Schmerzimpulsen im Rückenmark R ckenmark und Gehirn
(Thalamus Thalamus) ) durch Unterstützung Unterst tzung der absteigenden
hemmenden Bahnen. Sie wirken über ber Opioidrezeptoren
(µ, , kappa, kappa,
delta, delta,
tau). Von der aufsteigenden
Schmerzbahn zweigen Fasern ab, die direkt zur
Steigerung von Aufmerksamkeit/Wachheitsgrad und zur
Anregung des Herzkreislaufsystems und des
Atmungssystems führen. f hren. Eine weitere direkte
Verbindung besteht zum limbischen System und den
entsprechenden Emotionen
• Ketamin bewirkt u. a. über ber den NMDA- NMDA
Rezeptor eine dissoziative Analgesie. Analgesie.
• Psychopharmaka (Sedativa wie
Antidepressiva, Benzodiazepine und
Neuroleptika) Neuroleptika)
beeinflussen die
Schmerzverarbeitung im Gehirn
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SCN9A chanellopathy:
Ein 14-jähriger, pakistanischer
Straßenkünstler wird zur
Hoffnung für Millionen
Er steckte sich Messer durch die Arme, lief über glühende Kohlen und
war deswegen in der Gegend für sein “street theatre” allbekannt:
Der Junge “litt”unter einer extrem seltenen, genetischen
Erkrankung, einer Mutation am NaV1.7,
welche ihn für jedweden Schmerz absolut immun machte…
• Pharmaunternehmen weltweit arbeiten jetzt fieberhaft an der
Entwicklung von Substanzen, die genau diesen neuentdeckten
Natrium-Kanal Natrium Kanal blockieren sollen.
• Eine Substanz, die möglicherweise zu den bahnbrechendsten,
medizinischen Veränderungen in unserem Jahrhundert werden
könnte. Und wahrscheinlich jeden Anästhesisten zwangsläufig
arbeitslos machen würde…
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