ประเภทและการทำงาน ของ ตัวรับความรู้สึกเจ็บปวด

ปลายสุดของโนซิเซ็ปเตอร์ที่พัฒนาเต็มที่แล้วในระบบประสาทส่วนปลาย จะเป็นส่วนที่ตรวจจับตัวกระตุ้นอันตราย (noxious stimuli) แล้วถ่ายโอนให้เป็นพลังงานไฟฟ้า[11]ซึ่งเมื่อถึงขีดเริ่มเปลี่ยน ก็จะมีการสร้างศักยะงานเพื่อส่งไปยังระบบประสาทกลาง นี่ก็จะนำไปสู่กระบวนการตามลำดับขั้นที่ยังให้รู้สึกเจ็บได้ นั่นก็คือ โนซิเซ็ปเตอร์จะตอบสนองต่อตัวกระตุ้นทางเคมี ทางอุณหภูมิ หรือทางแรงกลที่เฉพาะเจาะจงและที่ถึงระดับขีดเริ่มเปลี่ยนเท่านั้น โดยการยิงศักยะงานไปทางไขสันหลังหรือก้านสมอง

โนซิเซ็ปเตอร์โดยทั่ว ๆ ไปสามารถจัดประเภทหลัก ๆ เป็น 4 ประเภท คือ ที่ไวอุณหภูมิ ที่ไวแรงกล ที่ไวสิ่งเร้าหลายแบบ (polymodal) และอีกประเภทที่เข้าใจน้อยกว่าก็คือ โนซิเซ็ปเตอร์แฝง (silent nociceptor)[12]

โนซิเซ็ปเตอร์ไวอุณหภูมิตอบสนองต่ออุณหภูมิเย็นหรือร้อนมาก คือ น้อยกว่า 5 องศาเซลเซียส (°C) หรือมากกว่า 45 °C มีใยประสาทเป็นแบบ Aδ ที่มีปลอกไมอีลินบาง
โนซิเซ็ปเตอร์ไวแรงกลตอบสนองต่อแรงกลที่รุนแรง เป็นใยประสาทแบบ Aδ เช่นกัน
โนซิเซ็ปเตอร์ไวสิ่งเร้าหลายแบบ (polymodal) ไวต่อแรงกลที่รุนแรง ไวสารเคมี และไวอุณหภูมิทั้งที่ร้อนและเย็นมาก เป็นใยประสาทแบบ C ที่ไร้ปลอกไมอีลิน
โนซิเซ็ปเตอร์แฝง (silent) พบในอวัยวะภายใน (viscera) ไม่ตอบสนองต่อสิ่งเร้าของโนซิเซ็ปเตอร์ดังที่กล่าวมาแล้ว แต่การอักเสบและสารเคมีต่าง ๆ จะลดระดับขีดเริ่มเปลี่ยนที่ทำให้โนซิเซ็ปเตอร์เริ่มส่งศักยะงาน การทำงานของมันเชื่อว่ามีส่วนต่อภาวะรู้สึกเจ็บมากกว่าปกติทุติยภูมิ (secondary hyperalgesia) และการไวเจ็บเหตุประสาทส่วนกลาง (central sensitization)

หรืออีกอย่างหนึ่ง อาจจัดรูปแบบโนซิเซ็ปเตอร์เป็น 3 ประเภท คือ[1][3]

โนซิเซ็ปเตอร์ไวแรงกลที่มีใยประสาทแบบ Aδ
โนซิเซ็ปเตอร์ไวแรงกลและอุณหภูมิที่มีใยประสาทแบบ Aδ
โนซิเซ็ปเตอร์ไวสิ่งเร้าหลายแบบ (polymodal) มีใยประสาทแบบ C

โนซิเซ็ปเตอร์มีแอกซอนสองแบบ แบบแรกคือแบบเอ-เด็ลตา (A delta fiber) ซึ่งเป็นแอกซอนมีปลอกไมอีลิน ที่ยิงศักยะงานไปด้วยความเร็วประมาณ 5-30 เมตรต่อวินาทีไปยังระบบประสาทกลาง อีกแบบหนึ่งเป็นแบบซี (C fiber) ซึ่งไม่มีปลอกไมอีลิน จึงส่งสัญญาณได้ช้ากว่าด้วยความเร็วประมาณ 2 เมตรต่อวินาทีผลของการมีแอกซอนสองแบบก็คือ ความเจ็บปวดเกิดขึ้นเป็นสองระยะ ระยะแรกสื่อโดยแอกซอนแบบเอ-เด็ลตาที่รวดเร็ว และระยะที่สองสื่อโดยแอกซอนแบบซีที่ช้ากว่า ความเจ็บปวดที่สัมพันธ์กับแอกซอนแบบเอ-เด็ลตาเป็นความเจ็บปวดเบื้องต้นที่เจ็บเร็วแต่ไม่คงอยู่นาน ส่วนที่สัมพันธ์กับแอกซอนแบบซีเป็นความรู้สึกที่ยาวนานกว่า และบ่งจุดที่เจ็บได้ชัดเจนน้อยกว่า (diffuse)[1]

การถ่ายโอนความรู้สึก

เมื่อโนซิเซ็ปเตอร์ได้สิ่งเร้าที่เหมาะสม ไม่ว่าจะเป็นแรงกล อุณหภูมิ หรือสารเคมีที่เป็นอันตราย ช่องไอออนที่เยื่อหุ้มปลายก็จะถ่ายโอนสิ่งเร้านั้นเป็นกระแสไฟฟ้าที่ลดขั้วเซลล์ ซึ่งเมื่อถึงจุดเริ่มเปลี่ยนก็จะเกิดศักยะงานส่งตามแอกซอนไปทางระบบประสาทกลางไม่ว่าจะผ่านไขสันหลังหรือก้านสมอง แม้ว่าช่องไอออนที่ตอบสนองต่อสิ่งเร้าต่าง ๆ และการทำงานของพวกมันจะยังไม่ชัดเจนทั้งหมด แต่งานศึกษาเมื่อไม่นานก็ได้เพิ่มความเข้าใจเกี่ยวกับช่องไอออนที่มีการแสดงออกในโนซิเซ็ปเตอร์ ซึ่งอำนวยให้เซลล์ตอบสนองต่อสิ่งเร้ารวมทั้ง[12]

ช่องไอออน TRPV1 ในตระกูล TRP (ดูรายละเอียดเพิ่มในหัวข้อ "ประเภทรับรู้อุณหภูมิ") อำนวยให้รู้ความร้อนแสบเนื่องกับสารแคปไซซิน (จากพริก) สารเคมีที่ทำให้เจ็บแสบอื่น ๆ และความร้อนเกินขีด ซึ่งแสดงนัยว่าเป็นช่องไอออนที่ถ่ายโอนสิ่งเร้าไปเป็นความรู้สึกร้อนแสบ
ช่องไอออน TRPV2 ที่รับรู้อุณหภูมิระดับสูง พบในใยประสาทแบบ Aδ และช่อง TRPM8 ที่รับรู้ความเย็นจัด ทั้งสองอยู่ในตระกูล TRP เช่นกัน
ช่อง SCN9A หรือ Nav1.7 ในตระกูล tetradotoxin-resistent Na+ channel มีบทบาทสำคัญต่อการรับรู้ความเจ็บปวด เพราะว่า ผู้ที่ยีนกลายพันธุ์จะมีความบกพร่องไม่ว่าจะไม่สามารถรู้สึกเจ็บปวด หรือมีความเจ็บปวดอย่างรุนแรงในส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย
ช่อง PTX8 ในตระกูล ionotropic purinergic receptor มีสิ่งเร้าเป็น ATP ที่หลั่งออกจากเซลล์รอบ ๆ เนื้อเยื่อที่เสียหาย
ช่องไอออนในตระกูล Mas-related G protein-coupled receptor (Mrg) ที่มีสิ่งเร้าเป็นลิแกนด์แบบเพปไทด์ ซึ่งทำให้โนซิเซ็ปเตอร์ไวต่อสารเคมีต่าง ๆ ที่อยู่รอบ ๆ

ประเภทรับรู้อุณหภูมิ

โนซิเซ็ปเตอร์รับอุณหภูมิจะเริ่มทำงานเมื่อได้สิ่งเร้าที่เป็นความร้อนอันตรายหรือความเย็นอันตราย ในระดับอุณหภูมิต่าง ๆ โนซิเซ็ปเตอร์จะถ่ายโอนพลังงานความเย็นร้อนไปเป็นสัญญาณประสาทอาศัยช่องไอออนต่าง ๆ ที่ไม่เหมือนกัน

งานวิจัยปี 2544[13] พบว่าความร้อนเย็นจะกระตุ้นช่องไอออนกลุ่ม TRP (Transient potential receptor) ซึ่งให้แคตไอออนซึมผ่านได้อย่างไม่เลือก (รวมทั้งแคลเซียมและแมกนีเซียม [14]) และมีโครงสร้างคล้ายกับช่องที่เปิดปิดด้วยศักย์ไฟฟ้า (voltage-gated channel) โดยช่อง TRP แต่ละอย่างจะไวความเย็นร้อนต่าง ๆ กัน คือ เมื่อถึงขีดเริ่มเปลี่ยนทางอุณหภูมิ ช่องก็จะเปิดให้แคตไอออนไหลผ่านเข้ามากขึ้น[13]

ช่องไอออนกลุ่ม TRP (Transient potential receptor)[15]
ช่องไอออน	อุณหภูมิ (°C)	สาร/เคมี	หมายเหตุ
TRPA1	<17	กระเทียม (allicin), ผักกาด (allyl isothiocyanate), icilin[16], ขิง (gingerol), cinnamic aldehyde, เมทิลซาลิไซเลต, ยูเจนอล (น้ำมันกานพลู)[17]	พบในปลายประสาทรับเย็นที่มีขีดเริ่มเปลี่ยนสูง
TRPM8	8-28	เมนทอล, พืชวงศ์กะเพรา (กะเพรา โหระพา แมงลักเป็นต้น), icilin[16]	พบในปลายประสาทรับเย็นทั้งมีขีดเริ่มเปลี่ยนสูงและต่ำ
TRPV4	>27	cytochrome P450 metabolites of arachidonic acid, 4α-phorboldibutyryl didecanoate[18]	รับรู้สัมผัส/แรงกล
TRPV3	>31/39	การบูร, 2-aminoethoxydiphenyl borate (2-APB)[18]	พบในปลายประสาทรับร้อน
TRPV1	>43	แคปไซซิน (จากพริก), สารประกอบ vanilloid, โปรตอน (กรด), anandamide, N-arachi-donyl dopamine, 12-HPETE, เอทานอล, การบูร, 2-APB[18], resiniferatoxin[16]	พบในโนซิเซ็ปเตอร์รับร้อนทั้งแบบ Aδ และ C[19]
TRPV2	>52	2-APB[18]	พบในโนซิเซ็ปเตอร์รับร้อนแบบ Aδ[19] ทำให้รู้สึกร้อนลวก

กลไกการทำงานของช่องไอออนเหล่านี้ยังไม่ชัดเจน รวมทั้ง

ยังไม่ชัดเจนว่า ความร้อนเย็นเปิดปิดช่องเหล่านี้ได้อย่างไร
ถึงแม้จะรู้ว่า ช่องไอออนแต่ละอย่างเหล่านี้ไวอุณหภูมิในช่วงไหน แต่ก็ยังไม่รู้กระบวนการทำงานร่วมกันของช่องเหล่านี้ และกระบวนการที่ตัดสินว่าอุณหภูมิหนึ่ง ๆ มีระดับเกินขีดริ่มเปลี่ยนของโนซิเซ็ปเตอร์ได้อย่างไร
แม้จะได้ระบุช่องไอออน TRPV1 และ TRPV2 ในโนซิเซ็ปเตอร์รับร้อนแล้ว และได้พบ TRPA1 และ TRPM8 ในปลายประสาทรับเย็น (ที่ไม่ใช่เป็นโนซิเซ็ปเตอร์) ถึงอย่างนั้น เราก็ยังไม่รู้ว่าช่อง TRP มีบทบาทในการตรวจจับความเย็นจัดในโนซิเซ็ปเตอร์รับเย็นหรือไม่

การค้นพบที่น่าสนใจอีกอย่างหนึ่งเกี่ยวกับการตอบสนองของร่างกายต่อตัวกระตุ้นเย็นก็คือ ถึงแม้ว่า ความไวของเซลล์รับสัมผัสและเซลล์ประสาทสั่งการเคลื่อนไหว จะลดสมรรถภาพไปเมื่อประสบกับตัวกระตุ้นเย็น แต่ว่า การรู้สึกความเจ็บปวดที่เบื้องต้นสื่อโดยโนซิเซ็ปเตอร์นั้น ยังดำรงสมรรถภาพอยู่

ประเภทเชิงกล

โนซิเซ็ปเตอร์เชิงกลรับรู้แรงกดดันหรือความแปรรูปของเนื้อเยื่อที่เกินพิกัด และการกระทบที่ทะลุผ่านผิวหนัง เปลือกสมองจะประมวลผลปฏิริยาต่อตัวกระตุ้นเช่นนั้นและอาจให้ผลเป็นความเจ็บปวด (ซึ่งเหมือนกับสิ่งเร้าเชิงเคมีหรือเชิงอุณหภูมิ)โนซิเซ็บเตอร์เดียวกันบ่อยครั้งสามารถตอบสนองต่อตัวกระตุ้นหลายประเภท ดังนั้น จึงเป็นไปได้ที่ช่องไอออนซึ่งต่อสนองต่ออุณหภูมิ จะตอบสนองต่อแรงกลด้วย โดยโนซิเซ็บเตอร์เชิงเคมีก็มีนัยเหมือนกัน เพราะช่อง TRPV4 ดูเหมือนจะตรวจจับความเปลี่ยนแปลงทั้งเชิงกลทั้งเชิงอุณหภูมิ

ประเภทเชิงเคมี

โนซิเซ็ปเตอร์เชิงเคมีมีช่องทีอาร์พี [upper-alpha 1]ที่ตอบสนองต่อเครื่องเทศหลายอย่างหลายชนิดที่ใช้ในการปรุงอาหาร เครื่องเทศที่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาตอบสนองระดับสูง และที่มีการศึกษาวิจัยกันมากที่สุดก็คือ แคปไซซินตัวกระตุ้นเชิงเคมีบางอย่างเป็นสารระคายเคือง เป็นต้นว่า อะโครลีน ที่เป็นอาวุธเคมีในสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง และเป็นองค์ประกอบอย่างหนึ่งในควันบุหรี่

นอกจากตัวกระตุ้นภายนอกเหล่านี้แล้ว โนซิเซ็ปเตอร์เชิงเคมีมีความสามารถในการตรวจจับลิแกนด์ภายใน และกรดไขมัน อะมีน [upper-alpha 2]เหมือนกับในโนซิเซ็บเตอร์รับอุณหภูมิ โนซิเซ็ปเตอร์เชิงเคมีมีช่องทีอาร์พีวี 1 ที่สามารถตรวจจับสารเคมีอย่างเช่นแคปไซซินและพิษแมงมุม [20]

ประเภทมีปฏิกิริยาหลายแบบ

มีโนซิเซ็ปเตอร์จำนวนมากที่ตอบสนองต่อตัวกระตุ้นเพียงแค่อย่างเดียว ดังนั้น โนซิเซ็ปเตอร์ที่สามารถทำงานได้หลายหน้าที่จึงจัดอยู่ในพวก โนซิเซ็ปเตอร์ไวสิ่งเร้าหลายแบบ (polymodal nociceptor) ที่มีปฏิกิริยาหลายแบบ[21]