疼痛的細胞及分子機制

神經系統可以感知很多溫度和機械刺激以及外源或內源性化學刺激。如果刺激強度過大就產生急性疼痛。在持續出現的損傷過程中，疼痛傳遞通路的外周和中樞神經系統都表現出來了極大的可塑性，擴大了疼痛的信號并且產生痛覺過敏。這種可塑性可以促進防御反射的形成，從這點來說是有益的，但是如果這種變化持續下去就導致慢性疼痛。遺傳學、電生理學和藥理學的研究都在試圖解釋產生疼痛的傷害性刺激被感受、編碼及調節的分子機制。

初級傳入神經感受到環境中的刺激（溫度、機械或化學）后把它轉換成神經系統的信號，即感受器電流，后者激活電壓門控離子通道，在傳遞傷害感受器的信號到背側角突觸的動作電位過程中，鉀通道和鈉通道非常關鍵。中樞或外周的傷害感受器終端釋放神經遞質，分別產生痛覺和神經源性炎癥，在此過程中，電壓門控鈣通道起了關鍵的作用。

在疼痛的傳導通路上，有證據支持存在專用路線。比如：熱覺和冷覺大多是被一定亞型的初級傳入纖維所感知。另外，傷害感受器的某些亞型的缺失也能導致機體無法對相應的損傷做出行為反應。比如與熱感覺相關的特異感覺通道(TRPV1)表達的傷害感受器損傷后，就會產生一個嚴重的熱覺痛的缺失（包括熱覺過敏），但是對機械刺激和冷覺刺激的痛覺感受的靈敏性不受影響。反之，傷害感受器中的Mrg?prD亞型的缺失可產生對機械刺激的高選擇性的缺失，而熱覺感受器的靈敏性不受影響。對2種阿片受體亞型的分析進一步支持了存在不同功能的傷害感受器。在肽能傷害感受器中MOR(mu opioid receptor)占優勢，在非肽能傷害感受器中DOR（delta opioid receptor）表達較多。MOR的選擇性激動劑可以阻斷熱痛覺，DOR的選擇性激動劑可以阻斷機械痛，研究結果在分子水平上說明了不同亞型的傷害感受器存在功能上的分離。

雖然這些觀察支持存在特定功能的傷害感受器，但是至少有2個理由證明這種解釋可能過于簡單化。第一，許多傷害感受器都是多功能的，可以感知溫度、機械以及化學刺激，但是不清楚一組傷害感受器缺失只引起特定痛覺缺失的原因，這說明脊髓環路可能也參與這個過程。因為不同的疼痛信號在脊髓環路中按不同的模式編碼。第二，疼痛系統表現出極大的可塑性，尤其在損傷的情況下。探討這種可塑性的機制需要綜合解剖學、神經電生理學以及行為學的方法，來構建傷害感受和疼痛產生的生理和功能上的電流環圖。對標記不同類型神經細胞的分子和基因的不斷識別，給筆者的研究提供了必要的工具，運用這些工具筆者可以對這些神經元進行遺傳學或藥理學的處理，來研究在正常和病態的情況下，疼痛產生時不同的成分是如何起作用的。這些研究能讓研究者更好地理解急性痛是如何轉變成慢性痛的，以及這種轉變能否避免或逆轉。