第五章脊柱原性痛的神经解剖学基础

第一节痛觉的概念

疼痛是人类共有而个体差异很大的一种不愉快的主观感觉。它提供躯体受到威胁的警报信号，是生命不可缺少的一种特殊保护功能。另一方面，严重的慢性疼痛困扰着数以百万计的人们，是临床一大难题。伤害性刺激诱发的痛觉，是包括性质、强度和对程度各不相同的令人讨厌的多种感觉的复合，并往往与自主神经活动、运动反应、心理和情绪反应交织在一起，它不是与躯体的某一部分的变化有关，也不是由神经系统某个单一的传导束、神经核和神经递质进行传递，疼痛很易受到过去经验的影响，有极大的变异性，所以它比其它感觉更难研究。伤害性感受和痛觉是两个有密切关系但又不相同的概念。前者是指中枢神经系对伤害性感受器激活而引起的传入信息的加工和反应，以提供组织损伤的信息，它可以发生在中枢神经系统的各个水平，从低等动物到人均共有。痛觉是指发生在躯体某一部位的厌恶和不愉快的感觉，发生在脑的高级部位尤其是大脑皮层，是人所特有的。

第二节伤害性感受器

背根神经节和三叉神经节中感受和传递伤害性的初级感觉神经元的外周末梢部分，称为伤害性感受器。形态学上是无特化的游离神经末梢，广泛分布于皮肤、肌肉、关节和内脏器官。不同组织中的伤害性感受器在结构上没有明显的不同，但反应特性迥异，如皮肤机械伤害性感受器仅对强烈的机械刺激发生反应，而多觉伤害性感受器则对多种不同性质的伤害性刺激均产生反应。伤害性感受器兴奋产生的冲动传人到中枢神经系统引起伤害性感受和痛觉。但是，由神经系统损伤引起的疼痛（如中枢性痛和去传入痛过敏），不依赖伤害性感受器的活动，而是神经系统可塑性变化的结果。

一、凡和C 伤害性感受器分别传导刺痛和灼痛

伤害性信息由不同的初级传人纤维传导。根据传入纤维的直径，一般可将伤害性感受器分为两大类：由细的有髓鞘戊传人纤维传导的“瓜伤害性感受器”，和由无髓鞘传人纤维传导的“C 伤害性感受器”。根据对伤害性刺激反应的性质，两类感受器又可分为不同的亚型，对高阔值机械刺激产生反应的“踢机械伤害性感受器”和对伤害性机械和热刺激均产生反应的“筋多觉伤害性感受器”。动物的大多数C 伤害性感受器属于多觉性的，也有只对强机械刺激起反应的“C 机械伤害性感受器”，而在大类皮肤中只有“C 多觉伤害性感受器”。这些感受器的共同特点是，重复性刺激使感受器敏感性增加，并引起C 伤害性感受器产生持久的发放。疼痛分为两大类：定位明确的浅表痛是由强刺激皮肤引起的，定位模糊的深部痛源于肌肉、肌键、骨膜和关节。来自内脏的疼痛具有深部痛的特征。浅表痛又分为刺痛和灼痛‘，根据- 1 18 一

它们出现的先后，又叫做第l 痛（快痛）和第2 痛（慢痛），分别由凡和C 伤害性感受器激活引起。在人体的凡或C 单纤维记录的电生理实验表明，一个感受器的单一冲动甚至低频发放并不引起痛觉，只有同时激活许多戊或C 伤害性感受器才产生疼痛。比较心理物理方法侧定的人体刺激― 感觉曲线和单个C 多觉伤害性感受器的刺激，其反应曲线的关系表明，感受器冲动低于0 . 3 次／秒，没有疼痛感觉，在0 . 4 次月少的冲动发放水平时到达痛闹；当感受器冲动达到1 . 5 次傀乡时，产生持久的疼痛。

二、激活伤害性感受器的致痛物质

伤害性刺激引起初级传人末梢去极化使感受器兴奋，这是一个换能的过程。目前尚无可能在感受器水平直接研究感受器如何将刺激转换成电能。戊伤害性感受器外周末梢被施旺氏细胞包围，并无特化的细胞和结构，因此，伤害性感受器的末梢本身很可能具有机械敏感性。此外，伤害性刺激也可能通过作用于其他中继细胞继发性地激活伤害性感受器。从已有的资料看，换能机制不止一种，如C 多觉伤害性感受器的机械刺激和热刺激的反应闭之间并无关联性。凡机械伤害性感受器对热和化学刺激相对不敏感，但是当热刺激引起感受器活动时，它们对机械刺激的敏感性并不变化。这些观察说明在同一感受器上两种刺激的换能机制是不同的。
换能机制中最有吸引力的假说是伤害性感受器具有化学敏感性，大量的临床观察和实验研究提供了有力的证据。伤害性刺激使受损伤的细胞释放致痛的化学物质，刺激伤害性感受器产生去极化。这些化学物质有3 个来源：① 直接从损伤细胞中溢出的，如K ＋、组织胺、AC 五、5 一HT 和ATP 等。外源性施加这些物质可使伤害性感受器发放增加，注射到人体皮肤中可产生疼痛。② 由损伤细胞释放物中的酶的作用下在局部合成的物质，或是通过血浆蛋白及白细胞游走带人到损伤区的物质。缓激肤是由损伤部位的酶降解血浆蛋白而形成的9 肤，是一种最强的致痛物质。在损伤区特别是发炎的部分其浓度高达8 拜mol 几以上，事实上外源性施加10 ? l 几就可引起疼痛。它不仅引起多觉伤害性感受器的激活，而且使其过敏，因此在痛的产生和痛觉过敏中均起作用。在损伤区合成的另一类致痛物质是花生四烯酸的代谢产物，如前列腺素和白细胞三烯（leuk 以众～) ，其浓度随炎症发展而增加。前列腺素凡在这类化合物中致痛作用最强，使伤害性感受器敏感，产生痛觉过敏。阿司匹林和其他的非出体抗炎药物的镇痛作用，就是由于抑制了环氧酶（汀Cl 佣玛叹e ? ）使前列腺素合成减少所致。③ 另一类致痛物质是由伤害性感受器本身释放，如P 物质。伤害性感受器的激活引起P 物质从C 纤维末梢释放到组织液中．直接刺激肥大细胞释放组织胺，后者作用于伤害性感受器进一步增强其活动。同时，P 物质和组织胺刺激血管舒张，产生局部水肿，在血管壁上含P 物质的的激活也可产生同样的效应。因此，一般认为皮肤损伤引起的神经性血管舒张和痛过敏是由于P 物质和肥大细胞释放组织胺激活伤害性感受器的结果。
外周局部的致痛物质引起伤害性感受器的激活和敏感效应。① 直接作用：伤害性刺激使细胞损伤导致K 十的释放和缓激肤、前列腺素的合成，K ＋和缓激肤直接兴奋伤害性感受器的末梢，前列腺素增加末梢对K 十和缓激肤的敏感性；② 继发作用：伤害性传人冲动不仅传人中枢，而且也在传人纤维分叉处传向另一末梢分支，在外周末梢引起P 物质等化学物质的释放。P 物质直接引起血管舒张和组织水肿，进而增加缓激肤的积累。P 物质也刺激肥大细胞释放组织胺和血小板释放5 一HT ，刺激感受器活动。另一方面，组织胺和5 一HT 在胞外水平的升- 1 19 -

高，继发地激活邻近的伤害性感受器，从而造成在伤害性刺激停止以后的持久疼痛和痛觉过敏的发展。在外周组织中，伤害性感受器的活动是伤害性刺激引起的一系列复杂的生理和病理反应的一部分，它与组织损伤引起的局部血流增加和水肿等效应之间有协同作用。许多化学物质引起伤害性感受器活动的增强和持续，而感受器的活动释放P 物质，又导致血管舒张和组织水肿，有利于炎症的消除。因此，伤害性感受器不仅传递组织损伤的信息，而且在局部组织防御和修复机制中也起一定的作用。

第三节痛觉的初级中枢

一、伤害性感受器传入末梢与背角浅层细胞发生突触联系
脊髓背角是痛觉的初级中枢。R ? d 将脊髓分为10 层。与感受传入有关的主要是背角的第I 一班层和X 层。第1 层中的边缘细胞的轴突投射到脑干和丘脑。第n 层也叫胶质层，由排列紧密的小细胞和纤维组成，其外层（Ho ）中的柄细胞（stalked cefl ) ，多数是兴奋性中间神经元，内层（ni ）中的岛细胞（islet ）是抑制性中间神经元。第m 层由大量的有髓鞘纤维、投射神经元和类似第11 层的中间神经元组成。第W 层是背角中最厚的一层，由多种大和小的神经元组成，大的投射细胞的轴突伸延到第n 层广泛分布。在第I 一W 层（特别是第n ）中，有一种背允特有球团状（91 二～le : ）结构，它是由居中的初级传入末梢和包围在四周的许多树突和轴突组成，相互构成轴突一轴突、轴突一树突和树突一轴突型的突触。这种突触球在感觉信息调制中起重要作用。第V 层在背角是最狭窄的部分，其投射神经元是背角中最大的，树突与第W 层的相似。第M 层是背角中的最后一层，只在颈腰膨大部分存在，有大量来自脑的下行纤维终止在这一层。第姐层是脊髓灰质中心部分的一个不规则区域。第M 层和第W 层中有投射神经元和中间神经元存在。脊髓腹角的第租和玫层是运动神经元集中的区域。第I 层是围绕中央导水管周围的灰质。
应用切断背根追踪变性纤维、标记氨基酸注射到背根神经节作初级传人末梢放射自显影和HRp 纤维内注射等技术，结合电生理机能鉴定，已明确了感觉初级传人在脊髓的投射分布．戊和C 伤害性感受器的传人纤维由背根经李骚厄氏束进人背角，皮肤传人的鸽维终止在第I 、V 、X 层。伤害性感受器的C 传人纤维终止在n 。层，低闭值机械感受器的C 纤维终止在第ni 层。传递非伤害性信息的娜纤维终止在第111 一V 层。内脏传人纤维主要投射到第I 、R 、V 和X 层，肌肉传人主要在第I 和第V 层的外侧部。
众所周知，感觉传人由背根传导。近来的研究表明在腹根中有30 ％是无髓鞘纤维，其中大多数是背根神经节细胞的轴突。伤害性传人的一部分也由腹根C 纤维传人，终止在背角的浅层。但是电刺激切断的腹根中枢段并不引起背角神经元兴奋，说明腹根传人并非经腹根直接进人脊髓，而是在腹根中延伸一段后又返回到背根。
二、P 物质和兴奋性氨基酸介导伤害性初级传入向背角的传递
随着神经化学解剖学的进展，已发现在初级感觉神经元中有十几种生物活性物质存在。

目前只有谷氨酸和P 物质较多地符合作为伤害性信息传递信使的条件。如前所述，小的背根

神经节神经元是伤害性感受器，其中20 ％和70 ％分别含有谷氨酸和P 物质。近来发现在一些一120 一

传人末梢中两种物质共存，分布在背角第2 层中。谷氨酸在娜、戊和C 纤维末梢中均存在。超显微观察表明，小清亮囊泡含有谷氨酸，而大致密核心囊泡含有P 物质。