Schmerz entsteht, wenn mechanische, thermische, chemische oder elektrische Reize einen Schwellenwert, die Schmerzschwelle, überschreiten. Durch die Gewebeschädigung kommt es zur Freisetzung von Schmerzmediatoren und Bildung von afferenten Schmerzimpulsen. Die Mediatoren, die aus den geschädigten Zellen freigesetzt werden, stimulieren oder sensibilisieren spezifische Nervenendigungen, die Nozizeptoren. [2]

Als Nozizeption werden die Auslösung, Weiterleitung und zentrale Verarbeitung von Schmerzimpulsen bezeichnet.

1.4.1 „Schmerzrezeptoren“ = Nozizeptoren

Nozizeptoren sind freie Nervenendigungen von C- und Aδ-Fasern, die noxische Reize aufnehmen. Ihre Membranen sind mit zahlreichen Ionenkanälen und Rezeptoren für Schmerzmediatoren ausgestattet, die dazu beitragen, thermische, chemische und mechanische Reize in elektrische Signale (Aktionspotentiale) umzuwandeln. Die Nozizeptoren der Haut sind überwiegend polymodal und können durch verschiedene Reizarten (thermisch, mechanisch, chemisch) erregt werden. Der elektrische Impuls entsteht entweder direkt über spontane Aktivierung der Ionenkanäle oder indirekt über intrazelluläre Signaltransduktionswege, die die Erregungsschwelle des Nozizeptors herabsetzen. [2]

1.4.2 Schmerzverarbeitung und Reizweiterleitung

Elektrische Impulse, die von Nozizeptoren in Haut, Skelettmuskulatur oder Gelenken ausgehen, werden über markhaltige Aδ-Fasern (➔ schnelle Leitung, erster Schmerz) und marklose C-Fasern (➔ langsame Leitung, zweiter Schmerz/Tiefenschmerz) zum Rückenmark geleitet. Impulse, die aus den Eingeweiden kommen, werden vorwiegend über C-Fasern (➔ langsame Leitung, viszeraler Schmerz) weitergeleitet.

Die afferenten Fasern führen zum Hinterhorn des Rückenmarks und setzen dort Neuropeptide (z. B. Substanz P) und die exzitatorische (= stimulierende) Aminosäure Glutamat frei. Letztere vermittelt über postsynaptische NMDA-Rezeptoren (ionotrop/metabotrop) einen Calciumeinstrom, der zur vollständigen Depolarisation des Neurons führt.

Im Folgenden wird die Information über ein Neuron, dessen Axon auf die Gegenseite des Rückenmarks kreuzt und als Tractus spinothalamicus (lateralis) aufwärts zieht, zum Gehirn übertragen. Im lateralen Kerngebiet des Thalamus wird der Impuls auf die sensorischen Projektionsfelder der Großhirnrinde (Gyrus postcentralis) übertragen. Diese sind zusammen mit dem Thalamus für die bewusste Schmerzempfindung, Lokalisation und Registrierung der Stärke von Schmerzreizen verantwortlich. [2]

Abb. 1: Nozizeptor, der durch unterschiedliche Stimuli gereizt wird [2]