Цивилизация
Мы чувствуем боль каждый день. Она контролирует наше поведение, формирует наши привычки и помогает нам выжить. Благодаря боли мы вовремя накладываем гипс, берем больничный, отдергиваем руку от горячего утюга, боимся стоматологов, убегаем от осы, сочувствуем персонажам фильма «Пила» и сторонимся банды хулиганов.
Рыбы — первые организмы на Земле, которые почувствовали боль. Живые существа эволюционировали, становились все сложнее, и их образ жизни тоже. И чтобы предостерегать их об опасности, появился простой механизм для выживания — боль.
Почему мы чувствуем боль?
Наше тело состоит из огромного количества клеток. Для того чтобы они могли взаимодействовать, существуют специальные белки в клеточной мембране — ионные каналы. С помощью них клетка обменивается ионами с другой клеткой и контактирует с внешней средой. Растворы внутри клеток богаты калием, но бедны натрием. Определенные концентрации этих ионов поддерживаются калий-натриевым насосом, который выкачивает избыточные ионы натрия из клетки и заменяет их на калий.
Работа калий-натриевых насосов настолько важна, что половина съеденной еды и около трети вдыхаемого кислорода идет на обеспечение их энергией.
Ионные каналы — это настоящие врата чувств, благодаря которым мы можем ощущать тепло и холод, аромат роз и вкус любимого блюда, а еще — испытывать боль.
Когда на мембрану клетки что-то воздействует, структура натриевого канала деформируется и он открывается. Вследствие изменения ионного состава возникают электрические импульсы, которые распространяются по нервным клеткам. Нейроны состоят из клеточного тела, дендритов и аксона — самого длинного отростка, по которому и движется импульс. На конце аксона находятся пузырьки с нейромедиатором — химическим веществом, участвующим в передаче этого импульса от нервной клетки к мышечной или к другой нервной клетке. Например, сигнал от нерва к мышце передает ацетилхолин, а между нейронами в мозге много других медиаторов, например глутамат и «гормон радости» серотонин.
Порезать палец во время приготовления салата — такое было почти с каждым. Но вы не продолжаете резать палец, а отдергиваете руку. Это происходит потому, что нервный импульс бежит по нейронам от чувствительных клеток, детекторов боли, до спинного мозга, где уже двигательный нерв передает команду мышцам: убери руку! Вот вы залепили палец пластырем, но по-прежнему чувствуете боль: ионные каналы и нейромедиаторы шлют сигналы в головной мозг. Болевой сигнал проходит через таламус, гипоталамус, ретикулярную формацию, участки среднего и продолговатого мозга.
И наконец, боль достигает пункта назначения — чувствительных участков мозговой коры, где мы осознаем ее в полной мере.
Жизнь без боли
Жизнь без боли — мечта многих людей: ни страданий, ни страха. Это вполне реально, и среди нас живут люди, которые не чувствуют боли. Например, в 1981 году в США родился Стивен Пит, и, когда у него прорезались зубы, он стал жевать свой язык. К счастью, его родители вовремя это заметили и отвели мальчика в больницу. Там им сказали, что у Стивена врожденная нечувствительность к боли. Вскоре родился брат Стива Кристофер, и у него обнаружили то же самое.
Мама всегда говорила мальчикам: инфекция — тихий убийца. Не зная боли, они не могли увидеть у себя симптомы заболеваний. Частые медицинские обследования были необходимы. Не представляя, что такое боль, парни могли драться до полусмерти или, получив открытый перелом, ковылять с торчащей костью, даже не заметив этого.
Один раз, работая с электропилой, Стив распорол себе руку от кисти до локтя, но зашил ее самостоятельно, поленившись идти к врачу.
«Мы часто пропускали школу, потому что оказывались на больничной койке с очередной травмой. Мы провели там не одно рождественское утро и день рождения», — говорит Стивен. Жизнь без боли — это не жизнь без страданий. У Стива тяжелый артрит и больное колено — это грозит ему ампутацией. Его младший брат Крис покончил с собой, узнав, что может оказаться в инвалидном кресле.
Оказывается, у братьев дефект гена SCN9A, который кодирует белок Nav1.7 — натриевый канал, участвующий в восприятии боли. Такие люди отличают холодное от горячего и чувствуют прикосновения, но вот болевой сигнал не проходит. Эта сенсационная новость была опубликована в журнале Nature в 2006 году. Ученые установили это в процессе исследования шестерых пакистанских детей. Среди них был фокусник, который развлекал толпу, прохаживаясь по раскаленным углям.
В 2013 году в Nature было опубликовано другое исследование, объектом которого стала маленькая девочка, незнакомая с чувством боли. Немецкие ученые Йенского университета обнаружили у нее мутацию гена SCN11A, который кодирует белок Nav1.9 — еще один натриевый канал, ответственный за боль. Гиперэкспрессия этого гена предотвращает накопление зарядов ионов, и электрический импульс не проходит по нейронам — боли мы не чувствуем.
Выходит, что свою «суперспособность» наши герои получили из-за сбоя работы натриевых каналов, которые участвуют в передаче болевого сигнала.
Что позволяет нам чувствовать боль меньше?
Когда нам больно, организм вырабатывает особые «внутренние наркотики» — эндорфины, которые связываются с опиоидными рецепторами в мозге, притупляя боль. Морфин, выделенный в 1806 году и завоевавший славу эффективного болеутоляющего вещества, действует подобно эндорфинам — присоединяется к опиоидным рецепторам и подавляет выделение нейромедиаторов и активность нейронов. При подкожном введении действие морфина начинается через 15–20 минут и может длиться до шести часов. Только не следует увлекаться таким «лечением», это может плохо кончиться, как в рассказе Булгакова «Морфий». После нескольких недель применения морфина организм перестает вырабатывать эндорфины в достаточном количестве, появляется зависимость. И когда действие наркотика заканчивается, множество тактильных сигналов, которые поступают в мозг, уже не защищенный антиболевой системой, причиняют страдания — возникает ломка.
Спиртные напитки тоже воздействует на эндорфиновую систему и повышают порог болевой чувствительности. Алкоголь в небольших дозах, как и эндорфины, вызывает эйфорию и позволяет нам быть менее восприимчивым к удару кулаком по лицу после свадебного застолья. Дело в том, что алкоголь стимулирует синтез эндорфинов и подавляет систему обратного захвата этих нейромедиаторов.
Однако после выведения алкоголя из организма пороги болевой чувствительности снижаются за счет угнетения синтеза эндорфинов и повышения активности их захвата, что не облегчает похмелье, типичное для следующего утра.
Кому больнее: мужчинам или женщинам?
Женщины и мужчины ощущают боль по-разному — об этом говорит исследование ученых из Университета Макгилла, которые обнаружили, что восприятие боли у самок и самцов мышей начинается с разных клеток. На сегодняшний момент проведено много исследований о природе женской и мужской боли, и большинство из них указывает на то, что женщины страдают от нее больше, чем мужчины.
В ходе масштабной работы 2012 года, когда ученые анализировали записи более чем об 11 тыс. пациентов больниц Калифорнии, ученые выяснили, что женщины переносят боль хуже и сталкиваются с ней чаще, чем мужчины. А пластические хирурги из США установили, что у женщин на коже лица в два раза больше нервных рецепторов на один квадратный сантиметр, чем у мужчин. Девушки уже с рождения такие чувствительные — согласно исследованию, опубликованному в журнале Pain, у новорожденных девочек мимические реакции на уколы в стопу были выражены сильнее, чем у мальчиков. Также известно, что женщины чаще жалуются на боль после операции и хуже чувствуют себя в кресле у стоматолога.
На помощь бедным женщинам приходят гормоны.
Например, один из половых женских гормонов, эстрадиол, уменьшает активность болевых рецепторов и помогает женщинам легче переносить высокие уровни боли.
Например, уровень эстрадиола резко возрастает перед родами и действует как своего рода обезболивающее. К сожалению, после менопаузы уровень этого гормона в организме становится меньше, и женщины переносят боль тяжелее. Кстати, у мужчин похожая ситуация с тестостероном. Уровень этого мужского полового гормона снижается с возрастом, и некоторые болевые симптомы становятся более выраженными.
Но боль — это не только передача нервных импульсов в головной мозг, это также психологическое восприятие болевых ощущений. К примеру, у участников одного интересного исследования в три раза повышался болевой порог после того, как им показывали, как другой участник спокойно переносил такое же болевое воздействие. Мальчиков с рождения учат быть мужественными: «мальчики не плачут», «ты должен терпеть», «плакать стыдно». И это вносит свой существенный вклад: мужчины стойко терпят боль, и мозг «думает», что им не так уж и больно.
Ознакомиться с другими материалами отдела науки можно на страницах нашей официальной группы «ВКонтакте».