Nozizeptoren

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 12. März 2024

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Nozizeptoren sind Schmerzsensoren, die tatsächliche oder drohende Gewebeverletzungen als Schmerzreiz zur Weiterverarbeitung an das Gehirn melden. Drei Gruppen von Nozizeptoren sind in der Lage, zwischen mechanischen, thermischen und chemischen Überbelastungen zu differenzieren. Nozizeptoren sind im gesamten Gewebe verteilt, außer im Mesenchym von Gehirn, Lunge und Leber, eine besondere Anhäufung findet sich in der Haut.

Was sind Nozizeptoren?

Nozizeptoren sind sensorische Nervenenden, die zur Klasse der Mechanorezeptoren gezählt werden und im gesamten Gewebe des Körpers, außer im Mesenchym von Leber, Lunge und Gehirn, dem spezialisierten Funktionsgewebe der Organe, zu finden sind. Eine besondere Häufung der Nozizeptoren findet sich in der Haut. Anders als die übrigen Mechanorezeptoren verfügen die Nervenenden der Nozizeptoren nicht über spezielle Sensorköpfe, sondern es handelt sich um sogenannte freie Nervenenden, die sich zur Peripherie hin verzweigen.

Drei verschiedene Gruppen von Nozizeptoren lassen eine Differenzierung der Schmerzempfindung zwischen mechanisch, thermisch oder chemisch ausgelösten tatsächlichen oder drohenden Verletzungen zu. Je nach Art und Lage der Nozizeptoren sind Schmerzreize gut oder weniger gut lokalisierbar. Die dichte Verteilung von Nozizeptoren in der Haut lässt in der Regel eine gute Lokalisierung zu, während weit innen liegende Nozizeptoren in den Muskeln, an den Knochen und im Bindegewebe meist nur ein dumpfes, nicht genau lokalisierbares, Schmerzempfinden auslösen.

Es handelt sich dabei um den sogenannten Tiefenschmerz, während der gut lokalisierbare Schmerz in der Haut auch als Oberflächenschmerz bezeichnet wird. Darüber können Nozizeptoren in den Eingeweiden den ebenfalls schlecht lokalisierbaren viszeralen Schmerz auslösen, der teilweise sehr heftig sein kann wie etwa bei einer Nierenkolik oder Blinddarmentzündung.

Anatomie & Aufbau

Nozizeptoren bestehen je nach Funktion aus unterschiedlich aufgebauten afferenten Nervenfasern, die sich in ihrem Reizerzeugungs- und Reizweiterleitungsverhalten unterscheiden. Eine Gruppe von Mechano-Nozizeptoren, die auf starke mechanische Reize wie Druck, Schlag, Stechen und Ziehen sowie Verwinden reagieren, fallen unter die Kategorie A-Delta-Fasern mit einem Durchmesser von 3 – 5 µm und sind von einer dünnen Myelinschicht umgeben. Ihre Reizübertragungsgeschwindigkeit liegt bei 15 m/sec.

Schwächere mechanische Reize werden von Mechanorezeptoren des taktilen Systems erfasst, mit denen das Nozizeptorsystem eng über Synapsen verbunden ist. Die Gruppe der Thermo-Nozizeptoren, die auf Temperaturreize über 45 Grad Celsius und auf Kältereize reagieren, gehören in der Regel den C-polymodalen Afferenzen an, die auch auf starke mechanische und auf chemische Reize reagieren. Die Nervenfasern sind mit 0,1 bis 1 µm extrem dünn, haben keine Markscheide und zeichnen sich durch eine langsame Übertragungsgeschwindigkeit von etwa 1 m/sec aus, die zur Erzeugung von Schutzreflexen ungeeignet ist. C-Fasern herrschen auch bei viszeralen Nozizeptoren vor, die für die Erzeugung dumpfer, ziehender Tiefenschmerzen verantwortlich sind.

Charakteristisch für Nozizeptoren aller Kategorien sind ihre freien verzweigten Nervenendigungen, die keine spezialisierten Sensorköpfe tragen. Substanzen, die Nozizeptoren erregen, werden Algogene genannt. Bekannte Algogene sind Neurotransmitter wie Serotonin, Histamin und Bradykinin, ein blutgefäßverengendes Polypeptid.

Funktion & Aufgaben

Die Nozizeption überschneidet sich vielfach mit dem taktilen und haptischen Sensorsystem, weil beide Systeme qualitativ ähnliche sensorische Fähigkeiten besitzen müssen. Allerdings geht es bei der Nozizeption darum, Situationen, die zu einer Verletzung geführt haben, zukünftig zu vermeiden oder Situationen, die bei einer Weiterführung zu einer Verletzung führen würden, sofort – bei Bedarf sogar reflexhaft – zu unterbrechen.

Die Hauptaufgabe der verschiedenen Nozizeptoren besteht deshalb darin, mechanische, thermische oder chemische Reize, die zu einer Verletzung geführt haben, als Schmerzreiz an das ZNS zu melden und nicht wie das haptische und taktile System als quantitaven sensorischen Reiz. Das ZNS fasst dann alle verfügbaren Informationen zusammen und setzt den entsprechenden Schmerzreiz. Gleichzeitig werden die sensorischen Parameter, die zu der Verletzung geführt haben, im Schmerzgedächtnis gespeichert, um zukünftig derartige Situationen zu vermeiden. Das bedeutet, dass die Nozizeptoren entsprechend sensibilisiert werden.

Ein empfundener Schmerz kann nicht direkt von den Nozizeptoren ausgelöst werden, sondern ist Ausdruck eines Verarbeitungsprozesses bestimmter Zentren im ZNS. Es kommt dabei nicht nur zum „Schmerz“, sondern es können weitere vegetative Reaktionen wie Blutdruck- und Herzfrequenzänderungen, Änderungen der Darmperistaltik, motorische Reaktionen wie reflexartige Bewegungen, Mimik und vieles mehr gleichzeitig ausgelöst werden. Nozizeptoren dienen dem Schutz des Körpers vor Verletzungen. Sie übernehmen eine Warnfunktion bei drohender Überschreitung von Parametern, die zu Verletzungen führen können.

Krankheiten

Probleme, die im Zusammenhang mit der Schmerzempfindung stehen, können direkt die Nozizeptoren über eine Herab- oder Heraufsetzung ihrer Ansprechschwelle oder durch eine allgemeine Funktionsstörung betreffen. Häufiger als eine generelle Funktionsstörung der Nozizeptoren sind Probleme bei der Weiterverarbeitung der nozizeptiven Aktionspotenziale. Es handelt sich dann nicht mehr um den klassischen nozizeptiven Schmerz, sondern um neuropathischen Schmerz, der häufig chronisch ist, also auch dann anhält, wenn die unmittelbare Ursache der Schmerzauslösung bereits behoben ist.

Wodurch ein chronischer neuropathischer Schmerz verursacht wird, ist (noch) nicht vollständig geklärt. Der neuropathische Schmerz kann mit Positiv- oder Negativsymptomen assoziiert sein, das heißt, dass sich im Falle der Positivsymptome die Reizschwelle für die Auslösung von Schmerzempfinden in Form einer Hyperalgesie verringert, es also bei geringen Reizen zu Schmerzempfinden kommt. Auch gegenteilige Symptome sind bekannt, die zu einer verringerten Schmerzempfindung bis hin zur völligen Schmerzunempfindlichkeit, der Analgesie, führen kann.

Bei der bekannten diabetischen Neuropathie, die durch eine Schädigung der schmerzmeldenden Nerven verursacht wird, treten Positiv- und Negativsymptome nebeneinander auf. Eine Fibromyalgie oder Weichteilrheuma ist ebenfalls mit neuropathischen Schmerzempfindungsstörungen verbunden. Meist handelt es sich dabei um eine Form der Hyperalgesie. Ein Beispiel für Negativsymptome bis hin zur Analgesie bietet die psychische Erkrankung an der Borderline-Störung. Betroffene können sich sogar Schnittverletzungen zufügen, ohne Schmerzen zu empfinden.

Quellen

Frotscher, M., et al.: Taschenatlas Anatomie, Band 3: Nervensystem und Sinnesorgane. Thieme, Stuttgart 2018
Schmidt, R., et al.: Physiologie des Menschen. Springer, Heidelberg 2010
Wolff, H.-P., Weihrauch, T.R. (Hrsg.): Internistische Therapie. Urban & Fischer, München 2012

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