疼痛发生的病理生理学基础

疼痛不是单独孤立的临床症状，而是参与病理过程的环节之一。疼痛本身即可启动病理的演化，同时也参与了病变的恶性循环，成为器质性病变的恶化因素。疼痛的病理生理学基础包括疼痛发生的机制和疼痛的主要病理生理改变两个方面。

一、疼痛发生的机制

迄今为止，尚无任何一种学说能全面合理地解释疼痛发生的机制，随着新的实验方法和技术发展，已从神经生理、神经病理、神经内分泌、受体分子生物学、精神心理行为等多方面对疼痛进行了深入研究，在旧学说正确部分的基础上不断充实和完善而创立的新学说，使人们对疼痛本质的认识逐步深入提高。以下是几种有代表性的痛觉学说。

（一）特异学说（specificity theory）

19世纪就有人提出疼痛发生的特异学说。认为对痛觉而言，特异的感受器是游离神经末梢，触觉和冷热觉有各自的感受器，各有生理特性，对某种特定的刺激最敏感。该学说对疼痛解释为机体组织的特异感受器，经痛纤维和痛通路投射到脑的痛中枢，曾在20世纪初颇占学术上的优势，成为疼痛的传统概念。尽管其较为清楚地阐明了疼痛的生理特点，但缺乏痛觉信息传递神经元的解剖生理特性依据。某些事实也对该学说提出了疑问如游离神经末梢不仅对伤害性刺激反应，也能对非伤害性刺激反应。痛觉的中枢传导非单一性，表现为周围神经和中枢神经的病损经手术切除后不一定能永久消除疼痛。例如，临床上为治疗恶性痛而切断脊丘侧束时，确能缓解疼痛，但往往复发。该学说难以圆满解释慢性外周或中枢病变所致的躯体深部痛和内脏痛等慢性疼痛以及临床上的幻肢痛。

（二）刺激增强（积聚）学说

又称为强度（调整）学说，此学说认为感觉器官受到过度刺激即可导致疼痛。即当刺激逐渐增加或积聚到一定水平方可诱发疼痛。试验还证实当感觉刺激达到足够的强度可导致痛觉。如眼、耳是视觉和听觉器官，但受过强刺激时（强光、噪声）也可诱发痛觉。

（三）型式学说（pattern theory）

型式学说的主要论点在于产生疼痛的神经冲动具有特殊的型式，认为疼痛的关键性决定因素是刺激强度与中枢总和，在正常情况下受非伤害性温度和触摸刺激所激活的感受器，当受到过度刺激时，或者发生了可引起冲动总和的病理情况时，中枢细胞的发放便会超过一定的临界水平从而产生疼痛。其核心是把刺激强度与中枢对痛觉信息的调整作用看作是疼痛产生与否的决定性因素。但此学说不能解释脊髓外科手术后往往不能清除脑存在的异常活动机构所引起的疼痛。

（四）疼痛第四学说（the fourth theory of pain）

疼痛第四学说的核心是将特异学说与精神因素相融合。认为对疼痛而言，机体存在感知和反应两大系统。疼痛的感知具有特殊结构功能和识别特性，借助于较简单、原始的神经感受和传导机制即可完成。而疼痛反应则包括复杂的心理因素，涉及个体认知功能的复杂的生理心理活动过程，受既往的体验、文化和各种心理状态的影响，并使个体间反应性痛阈差异相差甚远。

（五）疼痛的闸门学说

疼痛闸门学说（gate control theory）首先由Mehack与Wall（1965）提出，经过Wall（1978）修改，比较符合疼痛规律和解释疼痛的问题。

闸门学说认为，来自外周（如皮肤）的疼痛信息，经有髓鞘Aδ传入纤维和无髓鞘C传入纤维传至脊髓进入3个系统：①后角中的胶质细胞区（SG细胞）；②后角中的第一级中枢传递细胞（T细胞）；③后索纤维向脑的投射。这三个系统相互作用控制疼痛的产生（详细内容已在疼痛发生生理学机制中叙述）。不过闸门不仅受到外周传入信息影响，还受到来自中枢信息的注意、情绪和暗示通过中枢下传冲动到闸门，影响了痛觉的感受。这样就可以理解大脑和心理因素对疼痛的影响。

二、疼痛的病理生理改变

（一）疼痛神经结构的病理改变

神经系统的基本结构是神经元和神经间质，神经元有胞体和胞突，神经间质则包括神经胶质、血管和结缔组织（周围神经）。当间质组织发生缺血、缺氧、渗出、水肿和生化物质析出时，首先引起神经元的功能障碍，早期为刺激性传导，使兴奋频率增强，不断发放疼痛冲动，尔后随着组织损伤和局部压力的持续和加重，便可引起神经元的变性，称walter变性。开始轴索膨胀、纡曲，相继出现纤维崩裂，同时髓鞘退变，胞体随即固缩、液化，尼氏体及核体溶解消失。胞体和胞突的病理变化是互为因果的。胞体脱离轴索即变性，轴索脱离胞体即裂解，此时，传导功能即丧失，当解除压迫或恢复血运时周围神经纤维可望再生。完全断裂的神经纤维常在近端形成瘤状增殖，造成异常传导，是持续性顽固性疼痛的根源。因瘤状组织中包含新生血管、结缔组织和神经胶质，它们不断刺激引起冲动传导。

（二）疼痛的主要病理反应

1．神经损伤　神经组织本身受损，产生病理性冲动传向神经中枢，引起脊髓侧角、丘脑、大脑皮质处于过度兴奋状态。如反射性交感神经萎缩症、灼性神经痛、带状庖疹后遗痛、幻肢痛等。

2．组织损伤　缺血、炎症等组织损伤致使细胞受损，释放致痛物质。如钾离子、氢离子、组胺、5－羟色胺缓激肽等，作用于游离神经末梢而产生痛觉信号。

3．理化刺激　酸碱、冷热、电流等，对人体可成为一种伤害性刺激，经感觉神经传入中枢引起痛觉。也容易形成疼痛的恶性循环造成顽固性疼痛。

4．末梢神经的机械刺激　局部张力的增高及组织炎症水肿，可使末梢神经因压迫刺激而产生疼痛。

（三）疼痛冲动传导的病理生理

感觉冲动在临界水平以下只选择性兴奋少量的神经元，沿正常传递途径完成感觉传导功能。当强烈刺激所引起的痛冲动高频发放时则会兴奋较多的神经元，使多条纤维兴奋传导，并引起多项反应，相继发生有关的病理机制。

1．疼痛传导的辐散和聚合机制　每个神经元末梢所形成的突触多达千万条，并与许多神经元建立联系，可同时将信息传向其他多个神经元，称为辐散性传递。因此，当疼痛信号较强时，传递过程中在其所达经的每个环节和层面上可向其邻近的其他神经元传递，以致同时兴奋感觉、运动或躯体、内脏等神经元，从而引起多部位多器官多系统的异常变化，造成多项反应。与辐散机制相反的是聚合机制，即多项神经冲动聚集在一个神经元上，也就是某一神经元与多个神经元的末梢发生突触联系，接受多项冲动的传导，使其他信号也易化为疼痛信号，从而呈现疼痛过敏或疼痛增强。

2．疼痛形式的变异及其病理机制

（1）投射性疼痛：这种疼痛的形式是在没有周围性刺激的情况下却强烈感受到周围部位疼痛的存在，其中包括截肢后的幻肢痛和中枢性自发病。这种疼痛的病理机制十分复杂，既与心理过程有关，也与中枢的病理性损害有关。对截肢后幻肢病的解释除经验性感受（兴奋灶）的心理因素外，有证据表明由残肢至大脑的传导环节上，存在着兴奋性较高的神经元；也有人提示是由于残端神经瘤的异常放电所致。中枢性自发痛自然也有心理过程的参与，但是典型的丘脑综合征是生物学因素为主，此症所引起的投射痛是在对侧肢体，且有严重的痛觉过敏。另外当其他中枢通路被阻断时可因远侧端被释放而引起肢体的投射性疼痛。

（2）转移性疼痛：是指内脏疼痛的部位变化。随着内脏疾病的病理演化，从开始的疼痛部位转移到另外的部位，并成为内脏病变的临床特征。其机制是病变早期疼痛是由内脏神经传导，疼痛部位是在内脏神经分布的部位，然而定位并不十分清楚。当病变侵及体腔的壁层被膜组织时，疼痛则沿脊神经传导，其疼痛部位与脊神经分布一致且定位明确。这种转移痛以阑尾炎的腹痛过程最为典型。

（3）放射性疼痛：此乃根性疼痛的特征。疼痛自神经干根部向远端放射，患者描述为电击样疼痛。这种疼痛多在神经根受挤压或其周围受病变刺激所引发，常见于神经根型颈椎病。椎间盘侧后突出、椎管狭窄症等。

（4）牵涉性疼痛：内脏器官的疼痛往往会出现与刺激部位远隔的部位疼痛或痛敏区，一般多反应在体表的某些部位，这种疼痛称为牵涉痛。其牵涉部位与内脏器官之间有一定规律性，该器官的牵涉区相对固定。关于牵涉痛的发生机制，学者们有许多不同的解释，除在内脏痛章节叙述的两点外还可补充以下几点：①神经元的会聚：内脏器官的痛传入纤维与躯体牵涉区的痛传入纤维都在脊髓背角同一脊节的二级神经元上相会聚。最近的研究证明：在脊髓的第五层同一神经元上有来自内脏、皮肤和肌肉的痛纤维。②闸门机制：依据闸门学说的原理，当c类纤维（内脏痛纤维）传来冲动时，使闸门开放，使Aδ类纤维（躯体痛纤维）的传导易于通过，因此内脏疼痛的冲动在同一脊节上造成了躯体的痛敏区。③周围突分支的逆向传导：一级感觉神经元的分支可分别按体表、肌肉和内脏，当其中的一个分支接受冲动后可逆向传入另一分支，引起另一区域的疼痛。因此，牵涉痛不仅发生在此内脏—体表，也可发生在躯体（肌肉）—体表。

（四）疼痛反应过程的病理生理

疼痛引发的机体反应与疼痛性质有关，快痛反应局限，慢痛反应弥散，较轻的疼痛反应小且局限，剧烈疼痛反应大而广泛。这种反应差别显然与神经元的“承载”阈值有关。当痛冲动高频发放时，由于超阈值传导，痛冲动即易化和辐散于其他神经元，从而引起大范围的病理性反应。

1．躯体反应　轻度疼痛或快痛只引起局部反应：如局部充血、少量活性物质的析出使局部在疼痛的基础上又附加瘙痒和其他不适感；当疼痛强度加大时则呈现肌肉收缩、肢体呈强迫体位，同时由于生化物质、血管活性物质的增高引起缺血、缺氧使疼痛加重。

2．内脏反应　疼痛所引发的内脏反应在病理过程中具有重要的临床意义。这种变化以自主神经的异常活动为先导，引起一系列的器官、组织的反应：心率加快、血压升高、心律失常、恶心呕吐、出汗、便意，在强烈疼痛时甚至可出现心搏骤停。

3．生化反应　研究证明慢性疼痛和剧烈疼痛中机体内源性镇痛物质减少，而抗镇痛物质和致痛物质增高，血管活性物质和炎性物质释放，不但加重了原病灶的病理变化（局部缺血、缺氧、炎性渗出、水肿），而且对各组织器官功能产生影响，出现激素、酸类和代谢系统生化紊乱，使病理变化向更加广泛、复杂、严重的方面发展。

4．免疫系统的反应　有人观察到慢性疼痛的患者体内免疫球蛋白下降，其下降的程度和种类可因疼痛病源、病灶性质有所不同。同时还发现其吞噬细胞功能也有不同程度下降。由于疼痛皮质激素增高而抑制抗体反应，影响淋巴细胞成熟，使机体免疫功能下降。

5．心理、行为反应　疼痛对情绪的影响会形成因果环路，不论急性或慢性疼痛都有不同程度地沮丧、抑郁、烦躁、暴怒、恐惧、焦虑、易激惹。在行为反应方面除了反射性动作外可出现神经症、变态行为、自伤行为，特别是那些因长期使用麻醉、镇痛药而成瘾的人，多有人格变态丧失自尊，甚至轻生行为。

三、疼痛对全身各系统的影响

（一）精神心理状态

急性剧烈的疼痛可以引起患者精神兴奋、烦躁不安以及强烈的反应大哭大喊。慢性疼痛大部分患者呈抑制状态，情绪低落，表情淡漠。

（二）神经内分泌系统

急剧强烈的刺激，中枢神经系统表现为兴奋状态，其中表面痛多表现为交感神经兴奋，深部痛为副交感神经兴奋。内分泌系统，由于疼痛刺激兴奋交感神经和肾上腺髓质，儿茶酚胺分泌增多，肾上腺素抑制胰岛素分泌促进胰高血糖素分泌，增强糖原分解和异生、血糖升高，呈负氮平衡。另外，皮质醇、醛固酮、抗利尿激素和甲状腺激素增加。

（三）循环系统

心脏在剧烈疼痛时心电图可出现T波变化，特别是冠状动脉病变患者。脉搏频率在浅表痛时增快，深部痛时减弱，变化与疼痛程度有关，强烈的内脏痛可以引起心跳停止。血压与脉搏变化一致，高血压患者因疼痛而血压升高，反之剧烈的深部疼痛引起血压下降，发生虚脱、休克、失神。

（四）呼吸系统

强烈疼痛时呼吸快而浅，特别是发生在胸壁或腹壁痛时明显，一般每分钟通气量无变化，但是与呼吸系统无关部位的疼痛，由于精神紧张、兴奋不安也可以产生过度换气。

（五）消化系统

强烈的深部疼痛引起恶心、呕吐一般多伴有其他自主神经症状，表现为消化功能障碍，消化管运动和腺体分泌停止或延续。

（六）泌尿系统

由于反射性血管收缩，垂休抗利尿激素增加，尿量减少。