C群神経線維

C群神経線維
C 線維はラベル付けされていませんが、ロランド膠様質はRexed 板II であり、左上にラベル付けされています。
詳細
場所中枢神経系と末梢神経系
機能神経線維
神経解剖学の解剖用語

C群神経線維は、中枢神経系（CNS）と末梢神経系（PNS）の3つの神経線維クラスの1つです。C群線維は無髄で、直径が小さく伝導速度が低いのに対し、A群とB群は有髄です。C群線維には、自律神経系（ANS）の節後線維と、後根の神経線維（IV線維）が含まれます。これらの線維は感覚情報を伝達します

神経線維の損傷は神経障害性疼痛を引き起こします。カプサイシンはC線維バニロイド受容体を活性化し、唐辛子特有の灼熱感を引き起こします。

構造と解剖

場所

C線維は、体性感覚系の神経に見られる神経線維の一種です。[ 1 ] C線維は求心性線維であり、末梢から中枢神経系に入力信号を伝達します。[ 2 ]

構造

C線維は、神経系の他のほとんどの線維とは異なり、髄鞘を形成していません。 [ 1 ]この髄鞘形成の欠如が、伝導速度が遅くなる原因であり、その速度は最大でも1/4程度です2  m/s [ 1 ] C線維の直径は 平均0.2～1.5 μmである。

Remakバンドル

C 線維軸索は、レマック束と呼ばれるものにまとめられます。[ 3 ]これは、非髄鞘形成シュワン細胞が軸索を囲むことで、軸索を近くに束ねるときに発生します。[ 4 ]シュワン細胞は、軸索の間で細胞質を圧迫することで、軸索が互いに接触しないようにします。 [ 4 ]レマック束の状態は年齢によって異なります。[ 4 ]各レマック束の C 線維軸索の数は、場所によって異なります。[ 3 ]たとえば、ラットモデルでは、20 本を超える軸索の大きな束が L5背根神経節から出ているのが見られますが、平均 3 本の軸索の小さな束が遠位神経節に見られます。[ 3 ]複数のニューロンがレマック束に軸索を提供し、平均して束あたり約 2 本の軸索が提供されます。[ 3 ]レマック束の断面積は、その中に含まれる軸索の数に比例します。[ 3 ]末梢神経のレマック束は、他のレマック束と密集しています。[ 3 ]レマックシュワン細胞は、その中に含まれる軸索の活動電位に対して電気化学的に反応することが示されている。 [ 3 ]

神経損傷が生じても近くのC線維が無傷のままである実験では、C線維の自発活動の増加が観察されています。[ 3 ]この現象は、損傷した神経線維が、隣接する損傷を受けていない線維の機能を変える因子を放出する可能性があるという理論を支持しています。[ 3 ]レマーク束の研究は、損傷を受けた後の神経再生に重要な意味を持ちます。[ 3 ]現在、遠位C線維機能の回復には何ヶ月もかかり、それでも不完全な機能しか回復しない可能性があります。[ 3 ]これにより、異常な感覚機能や神経障害性疼痛が発生する可能性があります。[ 3 ]レマーク束は、損傷した軸索の再生を促進する特定の栄養因子を放出すると考えられています。[ 3 ]

経路

C線維は、膠様質の後角上部板にある脊髄の二次投射ニューロンにシナプス結合する。[ 5 ]二次投射ニューロンはワイドダイナミックレンジ（WDR）型であり、痛覚終末と髄鞘形成A型線維の両方から入力を受け取る。[ 5 ]脊髄視床路には、ワイドダイナミックレンジ（WDR）、高閾値（HT）、および低閾値（LT）の3種類の二次投射ニューロンがある。 [ 6 ]これらの分類は、機械的刺激に対する反応に基づく。[ 6 ] 二次ニューロンは、脊髄の反対側半分の腹外側または前外側象限で脳幹と視床に上昇し、脊髄視床路を形成する。[ 1 ]脊髄視床路は、痛みや温度の知覚に関わる主要な経路であり、脊髄をすぐに横方向に横切ります。[ 1 ]この交差特性は、損傷部位の特定を可能にするため、臨床的に重要です。

機能

Aδ線維は、強い髄鞘形成と異なる活性化条件による高い伝導速度のため、一領域に特異的な、一次疼痛と呼ばれる、素早い浅い痛みの感覚に広く関与しています。[ 1 ] Aδ線維はより弱い刺激強度に反応します。[ 1 ] C線維はより強い刺激強度に反応し、ゆっくりと持続し、広がる二次疼痛を担っています。[ 1 ]これらの線維は実質的に無髄であり、その結果、伝導速度は非常に遅くなります。そのため、より遅い痛みの感覚を伝導すると考えられます。[ 7 ]

C線維は様々な刺激に反応するため、ポリモーダルであると考えられています。熱刺激、機械的刺激、化学的刺激など、様々な刺激に反応します。[ 1 ] C線維は体内のあらゆる生理学的変化に反応します。[ 8 ]例えば、低酸素症、低血糖、低浸透圧、筋代謝産物の存在、さらには軽い触覚や敏感な触覚にも反応します。[ 8 ] C線維受容体には以下のものがあります。

  • C線維痛受容器
    • 2番目の灼熱痛を担う
  • C線維の温熱特異的受容体
    • 温かさを司る
  • 超低速ヒスタミン選択性C線維
    • かゆみを司る
  • 触覚C線維
    • 感覚的触覚
    • CT線維（C低閾値機械受容器（CLTM）としても知られる）が含まれます。これは、ヒトの有毛皮膚に見られる無髄求心性神経であり、5ミリニュートン未満の低い機械的閾値を持っています。CT線維は中程度の適応性があり、反復刺激に対して疲労を示し、刺激後数秒間の「後放電」を示すことがあります。[ 9 ]
  • 筋肉や関節のCメカノ受容体とメタボ受容体
    • 筋肉の運動、火傷、けいれんを引き起こす[ 8 ]

この入力信号の多様性は、ラミナ1の皮質の多様な細胞に異なるモダリティ選択性と形態を持たせることを要求する。[ 8 ]これらの多様なニューロンは、私たちが体内で知覚するさまざまな感覚に関与しており、刺激の範囲に対する反応によって分類することができる。[ 8 ]脳はこれらの信号を統合することで、体温や痛みなど、体内の恒常性を維持している。 [ 8 ]

バニロイド受容体

バニロイド受容体(VR-1、TRPV1) は、C 線維と Aδ 線維の両方の自由神経終末に存在する受容体で、高温 (> 43 °C) と化学物質カプサイシンに反応します。[ 10 ]カプサイシンは、リガンド依存性イオンチャネルを開き、活動電位を発生させることで C 線維を活性化します。[ 10 ]この受容体はカプサイシンと熱の両方に反応するため、唐辛子は辛いと感じられます。[ 10 ] VR-1 は細胞外酸性化にも反応し、3 つの感覚刺激すべてへの同時曝露を統合することができます。[ 11 ] VR1 は、有害な熱刺激に対する炎症性感作に不可欠です。[ 11 ] 2 番目のタイプの受容体であるバニロイド様受容体(TRPV2、VRL-1) は、約 52 °C の熱に関する活性化閾値が高く、カプサイシンと低 pH にも反応します。[ 1 ]どちらのタイプの受容体も膜貫通型受容体であり、安静時には閉じている。[ 1 ]開いているときは、これらの受容体にナトリウムとカルシウムが流入し、線維全体に活動電位が発生する。[ 1 ]どちらの受容体も、一過性受容体電位（TRP）受容体と呼ばれる受容体のより大きなファミリーの一部である。 [ 1 ]これらの熱変換受容体が損傷すると、リン酸化の熱痛閾値が低下し、慢性神経障害性疼痛を引き起こす可能性がある。[ 9 ] [ 12 ]

神経障害性疼痛における役割

痛覚を引き起こすのに、痛覚受容器の活性化は必ずしも必要ではない。[ 12 ]軽い接触などの無害な刺激に通常反応する神経線維が損傷または傷害を受けると、反応に必要な活性化閾値が低下する可能性がある。この変化により、生物は最も軽い接触でも激しい痛みを感じるようになる。[ 12 ] 神経障害性疼痛症候群は、通常、痛みの信号を送る神経系の部分の病変または疾患によって引き起こされる。[ 13 ] 4つの主要なクラスがある。

C線維またはAδ線維のいずれかの神経損傷後、それらの神経は異常に敏感になり、病的な自発活動を引き起こします。[ 5 ]この正常活動の変化は、神経損傷に対する一次求心性痛覚受容体の分子的および細胞的変化によって説明されます。 [ 5 ]損傷神経の異常な活動は、電位依存性ナトリウムチャネルのmRNAの存在増加と関連しています。[ 14 ]異常活動部位におけるこれらのチャネルの不規則なグループ化は、活性化閾値の低下に関与し、結果として過活動につながる可能性があります。[ 14 ]

中枢感作

神経損傷または反復刺激の後、WDR（広ダイナミックレンジ）ニューロンは全般的に興奮性が増加します。[ 5 ]この過興奮性は、侵害刺激に対するニューロン反応の増加（痛覚過敏）、ニューロン受容野の拡大、または他の節への過興奮性の広がりによって引き起こされる可能性があります。 [ 5 ]この状態はC線維によって維持されます。[ 5 ]

C 線維は、その活動亢進に反応して脊髄後角の中枢感作を引き起こす。[ 5 ]この現象の基礎となるメカニズムには、病的に感作された C 線維からのグルタミン酸の放出が関与している。 [ 5 ]グルタミン酸はシナプス後NMDA 受容体と相互作用し、これが脊髄後角の感作を助ける。[ 5 ]シナプス前ニューロンの電位依存性 N カルシウム チャネルは、このグルタミン酸および神経ペプチドであるサブスタンス Pの放出に大きく関与している。[ 5 ]シナプス前ニューロンの電位依存性 N カルシウム チャネルの発現は、神経損傷または反復刺激の後に増加する。[ 5 ] NMDA 受容体の活性化 (グルタミン酸による) は、シナプス後一酸化窒素合成酵素を増強する。一酸化窒素はシナプス前膜へ逆流し、電位依存性N-カルシウムチャネルの発現を増強することで、疼痛ワインドアップ現象を引き起こすと考えられています。この異常な中枢感作サイクルは、疼痛の増強（痛覚過敏）と、以前は非侵害性であった刺激に対する疼痛反応（アロディニア）を引き起こします。[ 5 ]

C線維活動によって引き起こされる背角ニューロンの中枢感作は、「第2の痛み」（TSSP）の時間的加算の原因です。 [ 15 ]このイベントは「ワインドアップ」と呼ばれ、刺激の周波数が0.33 Hz以上の場合 に発生します。 [ 15 ]ワインドアップは慢性疼痛と中枢感作に関連しています。[ 15 ]この最小周波数は、さまざまな周波数の熱パルスにさらされた健康な患者のfMRIを比較することで実験的に決定されました。 [ 15 ] fMRIマップには、TSSP反応によって活性化される共通領域が示されており、対側視床（THAL）、S1、両側S2、前部および後部島皮質（INS）、中前部帯状皮質（ACC）、補足運動野（SMA）が含まれます。[ 15 ] TSSPイベントは、体性感覚処理、痛みの知覚と調節、認知、皮質の運動前活動などの機能を処理する脳の他の領域とも関連している。 [ 15 ]

処理

現在、神経障害性疼痛の治療に効果が実証されている薬剤は限られており、患者によって効果が大きく異なります。[ 12 ]開発された薬剤の多くは、偶然または観察によって発見されました。[ 12 ]過去の治療法としては、ケシ抽出物などのオピオイド、サリチル酸などの非ステロイド性抗炎症薬、コカインなどの局所麻酔薬などがあります。[ 12 ]最近の治療法としては抗うつ薬や抗けいれん薬がありますが、これらの治療法の実際のメカニズムに関する実質的な研究は行われていません。[ 12 ]しかし、性差や遺伝的背景のためか、患者によってこれらの治療法に対する反応は異なります。 [ 12 ]そのため、研究者は、1つの薬剤または1つのクラスの薬剤ですべての疼痛を軽減することはできないことに気づき始めています。[ 12 ]現在、神経障害性疼痛に苦しむ患者に適切な薬剤を開発するために、疼痛知覚に関与する根本的なメカニズムと、それがどのように機能不全に陥るかに焦点を当てた研究が行われています。[ 12 ]

微小神経記録法

マイクロニューログラフィーは、金属電極を用いて皮膚や筋肉の求心性および遠心性ニューロンにおける有髄軸索と無髄軸索の両方の神経伝達を観察する技術です。 [ 16 ]この技術は、C線維に関する研究において特に重要です。[ 16 ]無髄軸索からの単一の活動電位を観察できます。[ 16 ]筋肉や皮膚の遠心性節後交感神経C線維からの記録は、血管や汗腺などの自律神経効果器の神経制御に関する知見をもたらします。[ 16 ]マーキング法によって識別されたC痛覚受容器からの求心性放電の読み取りは、かゆみなどの感覚の根底にあるメカニズムを明らかにするのにも役立つことが証明されています。[ 16 ]

残念ながら、この方法では軸索膜電位を決定できないため、微小神経記録の読み取り値の解釈は難しい場合があります。[ 17 ]これらの読み取り値をよりよく理解するために使用される補足的な方法は、スパイク後興奮性と潜時のシフトの記録を調べることです。これらの特徴は、C線維などの無髄軸索の膜電位の変化に関連しています。[ 17 ] Moalem-Taylor らは、膜電位に対する効果が知られている化学修飾物質を実験的に使用して、C線維のスパイク後超興奮性を調べました。[ 17 ]研究者らは、結果として3つのイベントを発見しました。[ 17 ]化学修飾物質は、膜の脱分極を示唆する軸索興奮性の増加とともに、超興奮性の喪失を組み合わせることができます。[ 17 ]第2に、膜過分極は、軸索過分極活性化電流の遮断によって発生する可能性があります。[ 17 ]最後に、カルシウムの投与により、非特異的な表面電荷の増加とナトリウムチャネルの電圧依存性活性化の変化が生じる。[ 17 ]

哲学的関連性

C線維は心の理論に関する哲学的議論の中で繰り返し登場してきました[ 18 ]。イシュトヴァーン・アランヨシは、C線維の使用を「哲学者が好む民間神経科学の一形態」と呼んでいます[ 19 ] 。20世紀の唯物論の議論の中には、痛みを「C線維の発火」など、神経系における物理的な出来事として特定する慣習的な議論もありました[ 20 ] [ 21 ] 。この分野におけるほとんどの反応は、哲学的な根拠に基づいてこの同一性に異議を唱えてきました[ 22 ]が、科学的に正当化されていないとして反論する人もいます[ 19 ]

参照

参考文献

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