Schwerpunkt Schmerz 2014 DOI 10.1007/s00482-014-1402-x

W. Jänig

© Deutsche Schmerzgesellschaft e.V.   Published by Springer-Verlag Berlin Heidelberg all rights reserved 2014

Zusätzliche Abbildungen zu:

Physiologisches Institut, Christian-Albrechts-Universität, Kiel

Neurobiologie viszeraler Schmerzen Empfindung Kognition Affekte Emotion

Endogene Kontrolle durch Vorderhirn und Hirnstamm

Kortex

LS Thal NDNV DNS

NTS

c

N. vagus t DNS

Sy.

RM l

Parasy. s

Abb. 1 8 Periphere und zentrale neuronale Systeme, die an der Erzeugung des viszeralen Schmerzes (hier des Magen-Darm-Trakts als Modell) beteiligt sind. Nozizeptive Information wird in der Aktivität thorakolumbaler und sakraler spinaler viszeraler Afferenzen (aber nicht oder wenig vagaler Afferenzen; . Abb. 2 und 3) sowie viszerosomatischer Neurone in Rückenmark, Thalamus und Großhirn codiert [Neokortex, limbisches System (LS); rote Neurone]. Die synaptische Übertragung dieser Information von den Viszera wird im spinalen Hinterhorn und vermutlich anderen Schaltstellen des nozizeptiven Systems durch das endogene Kontrollsystem moduliert, das im Hirnstamm repräsentiert ist und unter der Kontrolle des Telencephalons steht (limbisches System und Neokortex; grüne Neurone). Dieses endogene Kontrollsystem erhält auf allen Integrationsebenen synaptische Eingänge von den aszendierenden Systemen. Autonome Systeme (Sy. sympathisch, Parasy. parasympathisch; blau) können indirekt über Effektorantworten (hier: Magen-Darm-Trakt) die afferente Aktivität beeinflussen. c zervikal, DNS Darmnervensystem, l lumbal, LS limbisches System, NDNV Nucleus dorsalis nervi vagi, NTS Nucleus tractus solitarii, RM Rückenmark, s sakral, t thorakal, Thal Thalamus. (Adaptiert nach [91])

Diese Publikation ist eine aktualisierte Version von Jänig W, Häbler HJ (2002) Physiologie und Pathophysiologie viszeraler Schmerzen. Schmerz 16:429–446. Der Schmerz 3 · 2014 

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Schwerpunkt Afferente Eingänge

Hinterhorn

Haut

Viszera Tief somatisch

Aδ C

Aδ C

C

I

NS,MR

II

NS,MR

Projektion

Thalamus Hirnstamm

III

AE

o i

IV

AE

(NS,MR) Aδ

Aδ

C

C

V

Thalamus Hirnstamm

MR

Aδ Aδ Aδ C C C

Lam I

NS

m at ut isch Ha

so

sz Lam V (tiefer) (Lam I)

Ti

Vi Somatoviszeral

ef

er

a

m at ut isch Ha

er sz

ef

Ti

Vi Somatoviszeral

so

a

a

Aδ Aδ AE C C Aδ C

MR (WDR)

Lam I

b

Zu Hirnstamm und Thalamus

Abb. 4 8 Aktivierung von sakralen viszeralen Afferenzen der Harnblase bei Katzen auf Dehnung und Kontraktion. a Erregung einer einzelnen niederschwelligen Afferenz (Aδ-Faser) bei langsamer Füllung und bei intravesikalen Drucksprüngen. a1 Originalaktivität während Füllung (2 ml/min) durch einen urethralen Katheter; untere Kurve, intravesikaler Druck mit isovolumetrischer Kontraktion. a2 Neuronale Aktivität während langsamer Füllung (Balken) und während einer Serie von intravesikalen Drucksprüngen (rechts). Pfeil, Blasenentleerung. Bei leerer Blase hatte die Afferenz keine Spontanaktivität. a3 Reiz-Antwort-Beziehung bei Füllung (Drucksprünge, Quadrate) und langsamer Dehnung der Harnblase (ausgezogene Kurve). b Reiz-Antwort-Kurven nieder- und hochschwelliger sakraler Blasenafferenzen bei Blasendehnung durch intravesikale Drucksprünge. Alle niederschwelligen Afferenzen waren dünn myelinisiert (Aδ-Fasern). Fünf von 7 der hochschwelligen Afferenzen waren C-Fasern (Kreuz), 2 Aδ-Fasern (Asteriskus). Hochschwellige afferente sakrale Aδ- und C-Fasern von der Harnblase sind selten. (Adaptiert nach Häbler et al. [55, 57])

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Der Schmerz 3 · 2014

a1

a3

Kontraktion

10 Hz 25

0 40

Reiz-Antwort-Kurven

Neuronale Aktivität Drucksprünge Füllung

20

5

mmHg 5s

0 50

Reiz-Antwort-Kurve

0

Imp/s

N = 39

Intravesikaler Druck (mmHg) 0

25

50

+ +

Intravesikaler Druck (mmHg) 10 Imp/2 s Neuronale Aktivität

Langsame Füllung

*

+ +

Drucksprünge

+ *

0

a2

0 2 ml/min

5 min

b

0

50 Intravesikaler Druck (mmHg)

100

Abb. 5 8 a Projektion primär afferenter Neurone von Haut, tiefen somatischen Geweben und Eingeweiden zum Hinterhorn. Das Hinterhorn ist nach zytologischen Kriterien in mehrere Schichten organisiert [Lamina I, Lamina marginalis; Lamina II, Substantia gelatinosa Rolandi (aufgeteilt in äußere Schicht IIo und innere Schicht IIi); Lamina III und IV, Nucleus proprius; Lamina V; tiefere Laminae]. Die meisten Neurone (≥90%) in Laminae I und V sind segmentale Interneurone oder propriospinale Neurone. Die restlichen Neurone sind Traktneurone, die zum Hirnstamm (Tractus spinomesencephalis, spinotegmentalis, spinoreticularis), Hypothalamus und/oder Thalamus (Tractus spinothalamicus) projizieren. Viszerale afferente Neurone und tiefe somatische afferente Neurone mit dünnen Axonen projizieren in Laminae I und IIo (rot) und Lamina V (grün). Aδ dünnmyelinisierte Afferenzen, C unmyelinisierte Afferenzen. (Modifiziert nach Jänig [80]). b Somatoviszerale nozizeptive oder multirezeptive Traktneurone in Lamina I oder V. Die meisten synaptischen Verbindungen von primär afferenten Neuronen zu Traktneuronen in Lamina I sind monosynaptisch. Die meisten synaptischen Verbindungen von afferenten Neuronen zu MRNeuronen in Lamina V sind nicht monosynaptisch. Lam Lamina, NS nozizeptivspezische Neurone, MR multirezeptive Neurone, WDR „wide dynamic range“

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Schwerpunkt Insula Ant. ZING. K. Lat./med. PFK Thalamus

Hypothalamus

Amygdala

ZHG

DLPT NA nicht-NA

RVM 5-HT nicht-5-HT

+

Aufsteigende Bahn

+ Hinterhorn

+ Primär afferente Neurone

Abb. 7 8 Das endogene Kontrollsystem der Übertragung nozizeptiver (und nichtnozizeptiver) Impulsaktivität von primär afferenten Neuronen auf Sekundärneurone im Hinterhorn. Schematische und vereinfachte Darstellung. Rot nozizeptives System, grün endogenes Kontrollsystem, violett kortikales Kontrollsystem. Ant. ZING. K. anteriorer zingulärer Kortex, DLPT dorsolaterales pontomesenzephales Tegmentum [Area 5, Area 7, Nucleus cuneiformis (lateral vom ventrolateralen zentralen Höhlengrau); Nucleus parabrachialis, Nucleus coeruleus], Lat./med. PFK lateraler/medialer präfrontaler Kortex, NA Noradrenalin, RVM rostroventromediale Medulla (Nucleus raphe magnus, Nucleus paragigantocellularis medialis, Nucleus parapyramidalis), 5-HT Serotonin, ZHG zentrales Höhlengrau. (Adaptiert nach [63])

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SI SII

INS

PPK

? MCK CC ACK Frontal

Thalamus

VMPO VPL

MDVC

PFK

Okzipital

AMYG

Pons Zerebellum Medulla oblongata Lamina I

HSK Lamina V

Abb. 8 8 Bereiche des Großhirns, die an der Erzeugung von Schmerzen der Extremitäten und des Rumpfes beteiligt sind. ACK anteriorer cingulärer Kortex, AMYG Amydala, CC Corpus callosum, HSK Hinterstrangkerne, INS Inselkortex, MDvc Nucleus mediodorsalis (ventrokaudaler Teil), MCK mittlerer cingulärer Kortex, PFK präfrontaler Kortex, PPK posteriorer parietaler Kortex, SI, SII primärer und sekundärer somatosensorischer Kortex, VMpo Nucleus ventromedialis posterior, VPL Nucleus ventralis posterolateralis

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