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疼痛,这一伴随人类进化历程的复杂生理心理活动,被国际疼痛研究协会(IASP)定义为“与实际或潜在组织损伤相关的不愉快感觉与情感体验”。它既是生命的保护神,也可能是难以忍受的折磨。理解疼痛的生理学机制,不仅有助于我们认识这一普遍现象,更为现代疼痛管理提供了科学基础。
疼痛的双重面孔:从急性预警到慢性疾病
从生物学意义看,疼痛具有双重性。急性疼痛作为生存预警系统,通过激活交感神经-肾上腺髓质轴,促使机体迅速启动逃避或防御反应。然而,当疼痛持续超过3个月,便演变为慢性疼痛——一种独立的病理状态。临床分类上,疼痛主要分为三类:伤害性疼痛(由组织损伤直接激活伤害感受器)、神经病理性疼痛(源自神经系统损伤)以及混合性疼痛(兼具多机制特征)。
疼痛信号的产生与传导:精密的三级系统
第一级:外周信号转导
伤害性刺激通过三类分子传感器实现信号转换:机械敏感离子通道(如PIEZO2受体介导压力刺激)、温度敏感TRP通道(TRPV1在43℃激活介导热痛觉)以及化学敏感受体。组织损伤时,局部释放的钾离子、缓激肽、前列腺素等化学物质直接兴奋痛觉感受器,完成机械/化学刺激到电信号的转换。
第二级:脊髓整合与门控
脊髓背角作为初级处理中心,其著名的“闸门控制学说”揭示了疼痛调控的奥秘:传导触觉的Aβ纤维可激活抑制性中间神经元,关闭疼痛传递闸门;而传导痛觉的C纤维则抑制这些神经元,增强痛信号传递。
第三级:大脑感知与情绪整合
痛觉信号经脊髓丘脑束上传至丘脑,再分两路传递:躯体感觉皮层负责定位疼痛位置和强度;边缘系统(如杏仁核、前扣带回)则引发焦虑、恐惧等情绪反应。
从急性到慢性:病理生理学的转变
当疼痛持续存在,生理性疼痛信号系统会发生病理性重塑:
外周敏化:炎症微环境通过多途径增强伤害感受。神经生长因子(NGF)可上调TRPV1膜表达量,Nav1.8钠通道mRNA水平升高,导致伤害感受器激活阈值显著降低。
中枢敏化:持续痛刺激引发脊髓神经元突触长时程增强(LTP)。具体机制包括NMDA受体NR2B亚基磷酸化导致钙离子内流增加、脑源性神经营养因子(BDNF)上调TrkB受体表达、小胶质细胞释放IL-1β促进AMPA受体膜转运。
神经免疫交互:近年研究发现,免疫细胞与神经元的双向对话在慢性疼痛中起关键作用。趋化因子CCL2及其受体CCR2在慢性疼痛发病机制中起着关键作用,通过调节TRPV1、Nav1.8和HCN2通道,增加外周伤害感受器的神经元兴奋性。巨噬细胞释放的TNF-α通过p38 MAPK通路增强Nav1.8电流;而IL-10可通过激活STAT3抑制NF-κB信号,发挥镇痛作用。
慢性疼痛的神经环路机制
最新研究揭示了慢性疼痛与情绪障碍共病的神经环路基础。西安交通大学王昌河教授团队发现,前扣带回皮层(ACC)谷氨酸能神经元与腹侧被盖区(VTA)多巴胺能神经元之间形成的正反馈神经闭环,是痛觉感知与情绪状态交互调控的核心机制。
同济大学熊利泽教授团队的研究进一步揭示,内侧眶额皮层至伏隔核投射中胃泌素释放肽(GRP)的下调参与了异常性疼痛和负性情绪的产生。慢性疼痛会抑制伏隔核中GRPR神经元的活性并减少GRP释放,而激活这些神经元或补充GRP均可显著缓解疼痛及情绪症状。
表观遗传调控与疼痛慢性化
中山大学信文君教授团队在《Advanced Science》上发表的研究发现,mRNA的N4-乙酰胞嘧啶(ac4C)修饰参与神经损伤诱导的大鼠神经病理性疼痛进程。Vegfa mRNA 3'UTR的特定位点在疼痛模型中表现出ac4C修饰水平的显著增加,通过影响翻译效率来调节下游VEGFA蛋白表达,增强脊髓中枢敏化。
疼痛管理:从传统靶点到前沿策略
传统疼痛治疗主要针对三个关键靶点:COX-2抑制剂阻断前列腺素合成、钙通道调节剂减少神经递质释放、钠通道阻滞剂抑制异常放电。
随着对疼痛机制理解的深入,新型治疗策略不断涌现:
靶向神经免疫通路:CXCL13/CXCR5信号通路在多种疼痛模型中呈现显著上调,基因敲低或药理学抑制该通路能显著减轻多种疼痛模型的痛觉超敏。
生物电子学技术:可穿戴设备、植入式神经接口通过精准神经调节实现个性化疼痛管理。
神经环路调控:针对ACC-VTA正反馈环路、MO-NAc的GRP-GRPR通路等特定神经环路的干预,为同时缓解疼痛感觉和情感成分提供了新思路。
展望未来:从机制解析到精准医疗
疼痛生理学研究已从单一通路解析转向“神经-免疫-内分泌-心理”多维度系统整合。基于病理生理特征的纳米联合疗法标志着疼痛治疗进入“机制导向型”新时代。随着组学生物标志物、机器学习预测模型等技术的发展,个体化精准疼痛医疗正成为可能。
疼痛,这一古老而复杂的生命现象,正逐渐揭开其神经密码。从预警信号到慢性折磨,理解其背后的生理学机制,不仅是对人类感官的探索,更是对生命质量的深切关怀。
参考文献
1. 宋学军, 樊碧发, 万有, 等. 国际疼痛学会新版疼痛定义修订简析[J]. 中国疼痛医学杂志, 2020, 26(9): 641-644.
2. 疼痛机制研究进展[J]. 素问网, 2022.
3. 孟笑炎, 耿武军, 李校堃, 等. 细胞因子在慢性疼痛发病机制中的研究进展[J]. 中华麻醉学杂志, 2025, 45(9): 1207-
1211.
4. 陈向东, 孙树俊. CXCL13/CXCR5: a new target for pain treatment-a review article[J]. International Journal of
Surgery, 2025.
5. 信文君, 谢敬敦, 谢丹. Ac4C Enhances the Translation Efficiency of Vegfa mRNA and Mediates Central
Sensitization in Spinal Dorsal Horn in Neuropathic Pain[J]. Advanced Science, 2023.
6. 王昌河团队. 痛觉与情绪交互调控及慢性痛长期维持的正反馈神经闭环机制[J]. Nature Neuroscience, 2024.
7. 熊利泽, 高霄飞, 冯恩铎. Down-regulation of gastrin-releasing peptide in medial orbitofrontal cortex to nucleus
accumbens projections contributes to allodynia and negative affect[J]. Science Advances, 2025.
8. 张艳, 刘新峰, 张智. A glutamatergic DRN–VTA pathway modulates neuropathic pain and comorbid anhedonia-like
behavior in mice[J]. Nature Communications, 2023.
9. 解柔刚. Chemokine CCL2 Mediates Neuroglial Crosstalk and Drives Chronic Pain Pathogenesis[J]. 神经科学通报,
2025.
10.杨春, 曹君利. 急性和慢性应激差异性调控疼痛反应的环路机制[J]. Molecular Psychiatry, 2025.
11. 疼痛的病理生理学与神经调节机制:一篇叙述性综述[J]. 神经元项目, 2024.
12. 中间神经元在慢性疼痛及其所致认知功能损伤中的作用及机制[J]. 中南大学, 2025.
13. 神经-免疫机制在慢性疼痛中的研究进展[J]. 免疫学杂志, 2026.
14. 补体系统干预疼痛的相关作用机制研究进展[J]. 国际麻醉学与复苏杂志, 2026, 47(1): 77-85.
15. Flavin MT, et al. Bioelectronics for targeted pain management[J]. Nature Reviews Electrical Engineering, 2025.