Ми можемо відчувати біль, як укол, пощипування, укус, опік. або ниючі почуття. Рецептори на шкірі викликають ряд подій, починаючи з електричного імпульсу, який проходить з шкіри в спинний мозок. Спинний мозок діє як свого роду реле центр, де сигнал болю може бути заблокований, посилений або іншим чином змінений до того, як передається в мозок. Одна з областей спинного мозку, яка називається спинним рогом, грає важливу роль в прийомі сигналів болю.
Найбільш поширеним місцем призначення больових сигналів в мозку є таламус, а звідти сигнал надходить в кору головного мозку. Таламус також служить в якості сховища мозку для зображення тіла і грає ключову роль у передачі повідомлень між мозком і різними частинами тіла. У людей. перенесли ампутацію, відображення ампутованою кінцівки зберігається в таламусі.
Біль являє собою складний процес, який включає в себе складну взаємодію ряду важливих хімічних речовин, виявлених в головному і спинному мозку. Загалом, ці хімічні речовини, звані нейромедиаторами, служать для передачі нервових імпульсів від однієї клітини до іншої.
В організмі людини є багато різних нейромедіаторів, деякі грають важливу роль в хворобах людини і, в разі болю, діють в різних комбінаціях для отримання больових відчуттів в організмі. Деякі хімічні речовини регулюють м'які відчуття болю, інші контролюють інтенсивну або сильний біль.
Хімічні речовини організму діють в передачі больових повідомлень, стимулюючи рецептори нейротрансмітера на поверхні клітин, кожен рецептор має відповідний медіатор. Рецептори працюють, як ворота і дозволяють больовим повідомленнями проходити і в сусідні клітини. Одним з хімічних речовин мозку, що представляють особливий інтерес для неврологів, є глутамат. В ході експериментів миші з заблокованими рецепторами глутамата показують зниження реакції на біль. Інші важливі рецептори в передачі болю є опиато-подібні рецептори. Морфій і інші опіоїдні препарати працюють, блокуючи ці опіоїдні рецептори, які переходять на ингибирующие схеми, і тим самим блокують біль.
Ще один тип рецептора, який реагує на больові подразники, називається ноцицепторами. Ноцицепторах - це тонкі нервові волокна в шкірі, м'язах і інших тканинах тіла, які при стимуляції проводять больові сигнали в спинний і головний мозок. Як правило, больові рецептори реагують тільки на сильні подразники, такі як щипок. Однак, коли тканини уражаються травмами або запаленнями, такими як загар або інфекція, вони виділяють хімічні речовини, які роблять ноцицептори набагато більш чутливими і змушують їх передавати больові сигнали у відповідь навіть на легкі стимули, такі як вітер або погладжування. Цей стан називається аллодінія-стан, при якому біль з'являється у відповідь на нешкідливі подразники.
Природні болезаспокійливі речовини організму можуть виявитися найбільш перспективними знеболюючими, що вказують на одне з найважливіших нових напрямків в розробці ліків. Мозок може сигналізувати про випуск знеболюючих речовин, що знаходяться в спинному мозку, в тому числі серотоніну, норадреналіну і опадів. Багато фармацевтичні компанії працюють, синтезуючи ці речовини, як майбутні ліки.
Ендорфіни, енкефаліни - це інші природні болезаспокійливі. Ендорфіни можуть бути відповідальні за ефект «гарного настрою», в якому перебувають багато людей після фізичних вправ, вони також причетні до приємних наслідків куріння.
Крім того, пептиди, сполуки, що входять до складу білків в організмі, грають важливу роль в реакції на біль.
Вчені працюють над створенням потужних знеболюючих препаратів, які діють на рецептори ацетилхоліну. Наприклад, досліджуючи вид жаб родом з Еквадору, в її шкірі було виявлено хімічну речовину, названу епібатідіном, відповідно до науковим назвою жаби, Epipedobates tricolor. Незважаючи на те, що ця речовина високотоксичних, епібатідін є потужним знеболюючим і, що дивно, нагадує хімічний склад нікотину, що міститься в сигаретах. У стадії розробки знаходяться інші, менш токсичні сполуки, які діють на рецептори ацетилхоліну і можуть виявитися сильніше, ніж морфін, але без звикання.
Ідея використання рецепторів як шлюзів для болезаспокійливих препаратів - це нова ідея, підтверджена експериментами з речовиною P. Дослідники змогли виділити крихітну популяцію нейронів, розташованих в спинному мозку, які разом складають більшу частину шляху, відповідального за проведення сигналів болю в мозок. Коли тваринам давали ін'єкції коктейлю, що містить речовину P, ця група клітин, чия єдина функція - повідомлення болю - були вбиті. Рецептори субстанції Р служили порталом або точкою для з'єднання. Через кілька днів після ін'єкції, цільові нейрони, розташовані в зовнішньому шарі спинного мозку по всій його довжині, ввібрали в себе з'єднання і були нейтралізовані. Поведінка тварин було абсолютно нормальним, вони не виявляли ознак болю після травми або перебільшеною реакції на біль. Важливо відзначити, що тварини реагували на уколи, тобто на нормальну біль. Це дуже важливий висновок, так як важливо зберегти здатність тіла для виявлення потенційно шкідливих подразників. Захист і ранній сигнал попередження, який забезпечує біль, має важливе значення для нормального функціонування. Якщо ці дослідження перейдуть в статус практичних випробувань, люди могли б отримати вигоду з подібних з'єднань, наприклад, при введенні через поперековий (спинний) прокол.
Інший перспективною галуззю досліджень з використанням природних болезаспокійливих здібностей організму, є трансплантація хромафинних клітин в спинний мозок тварин, що розводяться для експериментальних робіт над артритом. Хромафині клітини виробляють кілька болезаспокійливих речовин в організмі і є частиною мозкової речовини надниркових залоз, які знаходяться у верхній частині нирок. Протягом тижня або близько того, щури, які отримали пересадки цих клітин, перестають проявляти явні ознаки болю. Вчені вважають, що пересадка може допомогти тваринам оговтатися від пов'язаних з болем клітинних ушкоджень. Широкі дослідження на тваринах повинні показати, чи буде цей метод корисним для людей з сильним болем.
Одним із способів контролювати біль за межами головного мозку, тобто, периферії, є інгібування гормонів, які називаються простагландинами. Простагландини стимулюють нерви на місці пошкодження і викликають запалення і лихоманку. Деякі ліки, в тому числі НПЗЗ, діють проти таких гормонів, блокуючи фермент, необхідний для їх синтезу.
Стінки кровоносних судин розширюються або звужуються під час нападу мігрені, і вважається, що серотонін грає складну роль в цьому процесі. Наприклад, перед нападом мігрені рівень серотоніну падає. Лікарські засоби для лікування мігрені включають тріптани: суматриптан (Imitrix ®), наратриптан (Amerge ®), і золмитриптан (Zomig ®). Вони називаються агоністами серотоніну, тому що вони імітують ендогенне (природне) дію серотоніну і зв'язуються з конкретними підтипами серотонінових рецепторів.
Вибух знань про генетику людини допомагає вченим, які працюють в області розробки лікарських препаратів. Ми знаємо, наприклад, про те, що знеболюючі властивості кодеїну грунтується на печінкових ферментах, CYP2D6, які допомагають перетворювати кодеїн в морфін. У невеликої кількості людей генетично відсутній фермент CYP2D6, і при прийомі кодеїну ці люди не отримують полегшення болю. CYP2D6 також допомагає руйнувати деякі інші препарати. Люди, яким генетично не вистачає CYP2D6, не зможуть очистити свій організм від цих препаратів і можуть постраждати від токсичності препаратів. В даний час ведеться дослідження роль CYP2D6 в механізмі болю.
Зв'язок між нервової та імунної системами є дуже важливою. Цитокіни, тип білка, виявленого в нервовій системі, також являеются частиною імунної системи організму, захистом організму при боротьбі з хворобами. Цитокіни можуть викликати біль, просуваючи запалення, навіть при відсутності пошкодження або травми. Деякі види цитокінів були пов'язані з травмою нервової системи. Після травми рівні цитокінів зростали в головному і спинному мозку і в ділянці периферичної нервової системи, де сталося пошкодження. Покращення в нашому розумінні точної ролі цитокінів в механізмі болю, особливо болю в результаті травми, може привести до нових класів препаратів, які можуть блокувати дію цих речовин.