侵害受容器
侵害受容器 （「疼痛受容器」）は、「可能性のある脅威」信号を脊髄と脳に送信することにより、損傷または潜在的に損傷を与える刺激に反応する感覚ニューロンです。脳が脅威を信頼できるものと認識した場合、身体の部分に注意を向けるために痛みの感覚を作り出します。このプロセスは侵害受容と呼ばれます。
歴史
侵害受容器はチャールズスコットシェリントンによって1906年に発見されました。何世紀も前、科学者は、動物は感覚刺激のエネルギーを運動反応に変換する機械装置のようなものだと信じていました。シェリントンは、多くの異なる実験を使用して、求心性神経線維の受容野への異なるタイプの刺激が異なる応答をもたらしたことを実証しました。いくつかの強い刺激は、反射性の引きこもり、特定の自律神経反応、および痛みを引き起こします。これらの強い刺激に対する特定の受容体は、侵害受容器と呼ばれていました。
ロケーション
哺乳動物では、侵害刺激を感知できる身体のあらゆる領域に侵害受容器があります。外部侵害受容器は、皮膚（皮膚侵害受容器）、角膜、粘膜などの組織に見られます。内部侵害受容器は、筋肉、関節、膀胱、腸、消化管などのさまざまな臓器に見られます。これらのニューロンの細胞体は、後根神経節または三叉神経節のいずれかに位置しています。三叉神経節は顔の特殊な神経であり、後根神経節は体の他の部分と関連しています。軸索は末梢神経系に伸び、枝で終結して受容野を形成します。
開発
侵害受容器は、神経冠幹細胞から発生します。神経堤は、脊椎動物の初期発達の大部分を担っています。末梢神経系（PNS）の発達に特に責任があります。神経冠幹細胞は神経管が閉じると神経管から分裂し、侵害受容器はこの神経冠組織の背部から成長します。それらは神経発生の後半に形成されます。この領域からの以前の形成細胞は、痛みを感じない受容体、固有受容体または低閾値機械受容体になります。胎児の侵害受容器を含む神経堤に由来するすべてのニューロンは、神経成長因子（NGF）の受容体であるTrkAを発現します。ただし、侵害受容器の種類を決定する転写因子は不明のまま。
感覚神経発生に続いて、分化が起こり、2種類の侵害受容器が形成されます。それらはペプチド作動性または非ペプチド作動性侵害受容器として分類され、それぞれがイオンチャネルおよび受容器の異なるレパートリーを発現します。それらの特殊化により、受容体は異なる中枢および末梢の標的を支配することができます。この分化は、周産期と生後期の両方で起こります。非ペプチド性侵害受容器は、TrkAをオフにし、グリア細胞由来成長因子（GDNF）の発現を可能にする膜貫通シグナル成分であるRetの発現を開始します。この移行は、非ペプチド性侵害受容器の開発に不可欠なRunx1によって支援されます。それどころか、ペプチド作動性侵害受容器は引き続きTrkAを使用し、完全に異なるタイプの成長因子を発現します。現在、侵害受容器の違いに関する多くの研究があります。
タイプと機能
成熟した侵害受容器の末梢末端は、有害な刺激が検出され、電気エネルギーに変換される場所です。電気エネルギーがしきい値に達すると、活動電位が誘導され、中枢神経系（CNS）に向かって駆動されます。これは、痛みの意識的な認識を可能にする一連のイベントにつながります。侵害受容器の感覚特異性は、刺激の特定の特徴に対する高い閾値によってのみ確立されます。化学的、熱的、または機械的環境のいずれかによって高しきい値に達した場合のみ、侵害受容器がトリガーされます。侵害受容器の大部分は、どの環境様式に反応するかによって分類されます。一部の侵害受容器は、これらの複数のモダリティに応答し、結果としてポリモーダルと呼ばれます。他の侵害受容器は、これらの様式のいずれにも反応せず（炎症の条件下で刺激に反応する可能性があるが）、睡眠または無音と呼ばれる。
侵害受容器には2種類の軸索があります。 1つ目はAδ線維軸索です。それらは有髄であり、活動電位がCNSに向かって約20メートル/秒の速度で移動することを可能にします。もう1つのタイプは、C繊維軸索の伝導がより遅いものです。これらは、約2メートル/秒の速度でのみ伝導します。これは、軸索の軽度または無髄化によるものです。その結果、痛みには2つの段階があります。最初のフェーズは、高速伝導Aδファイバーと（ポリモーダル）Cファイバーによる2番目の部分によって媒介されます。 Aδ線維に関連する痛みは、最初の非常に鋭い痛みに関連している可能性があります。 2番目のフェーズは、急性の損傷の結果として、より長く持続し、痛みの感覚がわずかに少なくなります。 C線維への大量または長期の入力がある場合、脊髄後角に進行性の蓄積があります。この現象は筋肉の破傷風に似ていますが、ワインドアップと呼ばれます。ワインドアップが発生した場合、痛みに対する感受性が高まる可能性があります。
サーマル
熱侵害受容器は、さまざまな温度で有害な熱または冷気によって活性化されます。特定の神経終末が熱刺激にどのように、また反応するかを担当する特定の侵害受容器トランスデューサがあります。最初に発見されたのはTRPV1であり、42°Cの熱痛温度と一致するしきい値があります。温熱範囲内の他の温度は、複数のTRPチャネルによって媒介されます。これらの各チャネルは、温熱感度に対応する特定のC末端ドメインを表します。これらのすべてのチャネル間の相互作用と、温度レベルが疼痛閾値を超えると判断される方法は、現時点では不明です。クールな刺激はTRPM8チャネルによって感知されます。そのC末端ドメインは、熱に敏感なTRPとは異なります。このチャネルは冷刺激に対応していますが、激しい寒さの検出にも寄与するかどうかはまだ不明です。寒冷刺激に関連する興味深い発見は、痛みの知覚が持続する一方で、触覚感度と運動機能が低下することです。
機械的
機械的侵害受容器は、過剰な圧力または機械的変形に反応します。また、皮膚表面を破壊する切開にも反応します。刺激に対する反応は、化学反応や熱反応と同様に、皮質によって痛みとして処理されます。これらの機械的侵害受容器は、しばしば多峰性の特性を持っています。そのため、熱刺激用のトランスデューサの一部は、機械刺激用のものと同じである可能性があります。 TRPA1は機械的変化と化学的変化の両方を検出するため、化学刺激についても同じことが言えます。
ケミカル
化学侵害受容器には、多種多様なスパイスに反応するTRPチャネルがあります。最も反応がよく、非常に広くテストされているのはカプサイシンです。他の化学刺激剤は、アクロレイン、第一次世界大戦の化学兵器、タバコの煙の成分などの環境刺激物です。これらの外部刺激薬とは別に、化学的侵害受容器は、内因性リガンド、および内部組織の変化から生じる特定の脂肪酸アミンを検出する能力を持っています。熱侵害受容器と同様に、TRPV1はカプサイシンやクモ毒素などの化学物質を検出できます。
睡眠/サイレント
各侵害受容器にはさまざまな閾値レベルがありますが、実際に損傷が発生しない限り、化学的、熱的、または機械的刺激にまったく反応しないものもあります。これらの反応は通常、周囲の組織への炎症の発症時にのみ起こるため、無音または睡眠侵害受容器と呼ばれます。
ポリモーダル
多くのニューロンは単一の機能のみを実行します。したがって、これらの機能を組み合わせて実行するニューロンには、分類「ポリモーダル」が与えられます。
小道
求心性侵害受容線維（脳からではなくに情報を送るもの）は脊髄に戻り、後角でシナプスを形成します。この侵害受容線維（末梢に位置する）は一次ニューロンです。後角の細胞は、薄層と呼ばれる生理学的に異なる層に分かれています。異なる繊維タイプは異なる層でシナプスを形成し、神経伝達物質としてグルタミン酸またはサブスタンスPのいずれかを使用します。 Aδ線維は薄層IとVでシナプスを形成し、C線維は薄層IIのニューロンと接続し、Aβ繊維は薄層I、III、Vと接続します。脊髄内の特定の薄層に到達した後、1次侵害受容プロジェクトは2次ニューロンになります前方の白い交連で正中線を横切る。 2次ニューロンは、視床への2つの経路を介して情報を送信します。すなわち、背柱の内側-レムニスカルシステムと前外側システムです。前者は、通常の痛みを伴わない感覚のためにより多く予約されており、一方、外側は痛みの感覚のために予約されています。視床に到達すると、情報は腹側後核で処理され、内包の後肢の繊維を介して脳の大脳皮質に送信されます。意識的な痛みの認識を開始する脳への上昇経路があるため、痛みの感覚を調節する下降経路もあります。脳は、痛みの感覚を軽減または抑制する鎮痛効果を持つ特定のホルモンまたは化学物質の放出を要求できます。これらのホルモンの放出を刺激する脳の領域は視床下部です。
下行性抑制のこの効果は、中脳の中脳水道周囲の灰色領域を電気的に刺激することにより示すことができます。次に、中脳水道周囲の灰色は、同様に、網状核パラギガントセルラーリス（NPG）から同様の求心性神経を受け取る大脳核などの疼痛調節に関与する他の領域に投射します。次に、大縫線核は後角の膠様質領域に突出し、視床下部入力の感覚を媒介します。中脳水道周囲の灰色には、モルヒネやジアセチルモルヒネなどのオピオイドが鎮痛効果を示すメカニズムの1つを説明するオピオイド受容体も含まれています。
感度
侵害受容ニューロンの感度は、細胞外空間の多種多様なメディエーターによって調節されます。末梢感作は、侵害受容器の機能的可塑性の一形態を表します。侵害受容器は、単に有害な刺激の検出器から、非有害な刺激の検出器に変わる可能性があります。その結果、通常の活動からの低強度刺激が痛みを伴う感覚を開始します。これは一般に痛覚過敏として知られています。炎症は、侵害受容器の感作を引き起こす一般的な原因の1つです。通常、炎症が低下すると痛覚過敏は止まりますが、時には遺伝的欠陥および/または損傷の繰り返しが異痛症を引き起こす可能性があります。軽いタッチのような完全に非有害な刺激は極度の痛みを引き起こします。アロディニアは、侵害受容器が末梢神経で損傷している場合にも発生します。これは、求心路遮断を引き起こす可能性があります。つまり、生き残った求心性神経とは異なる中枢プロセスが発達します。この状況では、侵害受容器の生存している後根軸索が脊髄と接触する可能性があり、したがって通常の入力が変化します。
他の動物
侵害受容は、魚やヒル、線虫、ウミウシ、幼虫ミバエなどの広範囲の無脊椎動物を含む非哺乳類動物で記録されています。これらのニューロンは、哺乳類の侵害受容器とは異なる経路と中枢神経系との関係を持っている可能性がありますが、非哺乳類の侵害受容ニューロンは、高温（40°C以上）、低pH、カプサイシンなど、哺乳類と同様の刺激に反応して発火することがよくあります、および組織の損傷。
用語
痛みの歴史的な理解のため、侵害受容器は痛み受容器とも呼ばれます。痛みは本物ですが、心理的要因が主観的強度に強く影響する可能性があります。
