Физкультура облегчает боль

Таким средством могли бы стать физические упражнения: медики давно заметили, что они смягчают как обычную боль, возникающую при раздражении чувствительных нейронов в ответ на повреждение органов или тканей (порез, ожог, нарыв, воспаление и т.п.), так и нейропатическую. Нейропатические боли возникают в результате повреждений периферической или центральной нервной системы. Причины их могут быть различны: спинномозговые травмы, остеохондроз и другие болезни позвоночника, рассеянный склероз, инсульт, герпес и метаболические нарушения, такие как диабет. При нейропатиях часто возникают аллодинии — болевая реакция на стимул, который у здорового человека обычно боли не вызывает, например, на легкое прикосновение.

К сожалению, не зная молекулярных механизмов обезболивающего действия физических упражнений, медики не могут использовать их в клинической практике. Изучать эти механизмы по всем правилам, со всеми необходимыми контролями, сложно, таких работ немного, поэтому внедрение метода происходит очень медленно. Недавно специалисты медицинского центра университета Канзаса (University of Kansas Medical Center) обобщили все известные данные о влиянии физических упражнений на боли разной природы и опубликовали свою работу в журнале "Frontiers in Neuroscience» [1].

Влияние физических упражнений на сенсорные пути

Болевой нервный импульс проходит по чувствительному афферентному нерву, через спинной мозг и таламус и оканчивается в соответствующей зоне коры. Физические упражнения также активируют чувствительные нервы, идущие от мышц, при этом вдоль всего нервного пути происходят определенные изменения. Все, что на сегодняшний день известно об этих изменениях, ученые выяснили в экспериментах на мышах и крысах. Итак, тренировки позволяют нормализовать количество эпидермальных рецепторов, воспринимающих боль. В сенсорных нейронах спинномозговых ганглиев они активируют синтез различных факторов роста нервов и нейротрофических факторов. Физические упражнения активизируют деление шванновских клеток, которые поддерживают аксоны и питают нейрон. Таким образом, тренировки стимулируют регенерацию периферических нервов, что актуально при нейропатиях.

Нейропатические боли часто возникают при диабете. Этот недуг и его последствия исследуют на грызунах, которых раскармливают жирной пищей. Но у мышей, которые при этом бегали в колесе, не развивалась инсулиновая резистентность и ничего не болело.

Физическая нагрузка благотворно действует не только на периферическую нервную систему, но и на центральную. Исследований на эту тему немного. Известно, например, что упражнения сокращают фосфорилирование субъединицы NR1 рецептора NMDA в стволе мозга, ослабляя тем самым восприятие боли.

Аэробные упражнения или упражнения на выносливость повышают уровень нитратов в плазме крови и спинномозговой жидкости. Когда ученые проводили эти опыты на крысах, которые не могли синтезировать оксид азота, упражнения теряли свои обезболивающие свойства, поэтому исследователи полагают, что оксид азота может действовать как анальгетик.

Физическая нагрузка стимулирует синтез эндогенных опиоидных пептидов в стволе мозга. Они обладают обезболивающими свойствами, однако, по мнению некоторых специалистов, существенную роль в обезболивании может играть и каннабиоидная система, которая также активируется в процессе тренировок.

По-видимому, обезболивающее действие упражнений складывается из нескольких факторов и удачно сочетается с приемом лекарств. Например, ризедронат, препарат, назначаемый при остеопорозе, эффективнее повышает минерализацию костей, когда принимавших его крыс заставляли тренироваться на беговой дорожке.

Более подробные сведения о влиянии физической нагрузки на нервную систему приведены на рисунке 1.

Физические упражнения и воспаление

Хронические боли всегда сопровождаются воспалением. Поврежденные ткани выделяют биологически активные молекулы, цитокины воспаления (фактор некроза опухолей ФНО-α, интерлейкин1-бета ИЛ1-β и другие), которые воздействуют на нервную систему, вызывая боль. При нейропатических болях многие провоспалительные цитокины, особенно ФНО-α, активно синтезируются в спинном мозге. Но те же ткани синтезируют и противовоспалительные цитокины (ИЛ-10, ИЛ-6), некоторые белковые медиаторы и опиоидные пептиды, которые подавляют возникновение боли, вызванной действием факторов воспаления. Общий эффект зависит от того, какие факторы преобладают. Физическая нагрузка нередко способствует мощному выбросу противовоспалительных цитокинов, ослаблению воспалительной реакции и боли.

Правда, люди по-разному реагируют на физическую нагрузку, у некоторых воспалительные реакции усиливаются, но целом упражнения могут облегчить состояние пациента с хроническими болями. Полезны и силовые упражнения, и тренировки на выносливость. И те, и другие сокращают уровень цитокинов воспаления и повышают содержание противовоспалительных молекул, высокое содержание которых сохраняется еще долго после завершения тренировки. Этот эффект исследователи наблюдают и у молодых, и у старых людей.

Эксперименты показали, что тренировки, снижающие содержание факторов воспаления, ослабляют холодовую и механическую аллодинию и повышенную чувствительность к боли. Более подробно взаимодействие воспаления, боли и физической нагрузки представлено на рисунке 2.

Влияние упражнений на нейропатические боли

Знания о молекулярных основах анальгезирующего действия упражнений еще неполны, исследования в этой области продолжаются, но известные факты позволяют использовать физическую нагрузку как обезболивающее средство. Проверка любого нового лекарства начинается в лаборатории, испытывают его, прежде всего, на мышах и крысах. Тренировки не стали исключением. Особое внимание исследователи уделили болям, возникающим при диабете. В одном эксперименте бег на дорожке ослаблял у больных крыс многие формы аллодинии, в том числе механическую, холодовую и тепловую. Однако перегрузка может повредить, и боль возвращается. Определить нагрузку, при которой тренировка больше не имеет лечебного эффекта, исследователи пока не могут.

Нейропатические боли часто вызывает цитостатик паклитаксел, он же приводит к потере чувствительных рецепторов на коже. Упражнения на беговой дорожке смягчают эти симптомы.

При боли, вызванной повреждением спинного мозга, упражнения на беговой дорожке снижают силу боли и улучшают функционирование нервной ткани в течение пяти недель после травмы.

Как правило, эффективными оказываются и аэробные тренировки, и занятия на выносливость. Только статические нагрузки при болях вредны, они только повышают болевую чувствительность. Большое значение имеет интенсивность и длительность тренировок. Например, занятия на беговой дорожке стимулируют рост нервов при низкой интенсивности, но не при высокой. Интенсивные кратковременные тренировки значительно ослабляют механические аллодинии при хроническом сжатии тканей. Но все это предварительные замечания, а для подробных инструкций необходимы дальнейшие исследования.

Особого одобрения удостоилось плавание. Оно помогает при повреждении нервов, сокращая как механическую аллодинию, так и повышенную чувствительность к высокой температуре; снижает гиперчувствительность к боли, вызванной повреждением нервов, холодом, высокой температурой. Плавание подавляет синтез некоторых факторов воспаления и стимулирует синтез аденозина, взаимодействие которого с аденозиновыми рецепторами снижает механическую аллодинию. Плавание может быть оптимальным вариантом для пациентов с нейропатиями, поскольку позволяет снизить нагрузку на больные конечности. Оно также позволяет избежать проблем с координацией движений, которые присущи многим пациентам, особенно пожилым. Но, чтобы плавание можно было использовать в клинике, нужны дополнительные исследования.

Еще один вопрос, на который предстоит ответить — как скоро после получения травмы можно начать тренировки. Есть много исследований, сообщающих о положительных результатах занятий, начатых в первую неделю после травмы. Упражнения на беговой дорожке, начатые через три дня после повреждения седалищного нерва, оказывают немедленный и долговременный эффект независимо от длительности тренировки. Упражнения, начатые спустя пять дней, предотвращают развитие нейропатической боли. Спустя неделю после повреждения удалось снизить температурную и тактильную гиперчувствительность. Эти исследования показывают, что ждать нет необходимости. Однако разные нарушения по-разному влияют на контроль движений, поэтому программу занятий надо подбирать индивидуально.

Физические упражнения в клинике

Использование тренировок для лечения боли — относительно новая область исследования. Медики пока не могут давать однозначные рекомендации, кому какие упражнения выполнять, как долго и с какой интенсивностью. Большинство исследований периферической боли у людей связано с диабетом, но таким пациентам медики неохотно предписывают физические нагрузки из-за риска осложнений, таких как язвы на ногах или усиление боли. Однако есть многочисленные свидетельства, что больные диабетом второго типа могут заниматься потихоньку, с малой нагрузкой, и в результате добиваются ослабления болей и значительного улучшения некоторых нервных функций.

Больным диабетом, как правило, назначают аэробные упражнения, они замедляют развитие диабетической нейропатии и увеличивают плотность эпидермальных нервных окончаний, то есть кожную чувствительность, облегчают движение, улучшают подвижность и чувство равновесия. Правильно подобранные аэробные упражнения помогают больным диабетом 2-го типа сохранить функции периферических нервов. Есть также сообщения о том, что больные диабетом могут сочетать аэробные упражнения с тренировками на выносливость без увеличения вредных эффектов. Комбинируя упражнения на выносливость и равновесие с занятиями на виброплатформе, удалось добиться укрепления мышц, улучшения чувства равновесия, увеличение уровня гемоглобина по сравнению с вибрационной тренировкой.

В 2013 году исследователи обнаружили, что четырехнедельная вибрационная тренировка, которая имитирует движение ног больного диабетической периферической нейропатией, значительно ослабляет боль и облегчает ходьбу. Другое исследование сообщает, что вибрация всего тела значительно ослабляет острую боль и снижает хроническую. Еще лучших результатов можно достичь, если сочетать физическую нагрузку с приемом лекарств. Так, сочетание терапии антиоксидантами с упражнениями более эффективно, чем одни антиоксиданты, улучшает давление в подошве у пациентов с диабетическими нейропатиями.

Физическую активность успешно используют при лечении многих заболеваний, но как обезболивающее средство она только начинает свой путь. Основная проблема, с которой сталкиваются медики — непонимание молекулярных механизмов, с помощью которых упражнения ослабляют боль. Того, что они знают, явно недостаточно. Однако практика показывает, что некоторые типы боли упражнения могут исцелить, хотя механизмы, посредством которых они действуют, в разных случаях различны. Использование тренировок в клинической практике требует активного участия пациентов. Чтобы вынудить больных заниматься, их следует убедить, что в результате они будут чувствовать себя гораздо лучше. Для выполнения этой задачи исследователи и клиницисты должны продолжать работу, чтобы иметь возможность предъявить пациенту полный перечень симптомов, от которых избавятся благодаря упражнениям.

Подписи к рисункам

Рисунок 1

Физические тренировки вызывают изменения во всех отделах чувствительной нервной системы.

• BDNF — нейротрофический фактор мозга
• GAP43 — нейромодулин, многофункциональный белок, регулирующий, в том числе, рост аксонов
• GDNF — глиальный нейротрофический фактор
• NGF — фактор роста нервов
• NR1 — субъединица рецептора NMDA, регулирующего ноцицепцию
• SNAP1 — синапсин 1, регулирует выброс нейромедиаторов в синаптическую щель
• TrkA — тропомиозин-рецепторная киназа A , участвует в восприятии боли
• TrkВ — тропомиозиновый тирозинкиназный рецептор, рецептор нейротрофического фактора мозга
• TRPV1 — рецептор, чувствительный к капсаицину, участвует в проведении болевого стимула
• TRPМ8 — рецептор, отвечающий за чувствительность организма к холоду
• ИФР-1 — инсулиноподобный фактор роста
• Суб Р — субстанция Р, — многофункциональный нейропептид, в том числе отвечает за передачу болевых импульсов в центральную нервную систему.

Рисунок 2

Тренировки нормализуют содержание цитокинов и факторов роста сенсорной нервной системы, измененные при воспалении. Данные получены на крысах, но справедливы и для людей.

А. Воспаление вызывает изменения в сенсорной нервной системе грызунов. При болезненных состояниях, в том числе механической и термальной гиперчувствительности, в спинномозговых ганглиях, спинном мозге и периферических тканях возрастает содержание цитокинов воспаления.

В. После тренировки у крыс синтезируются противовоспалительные цитокины, которые могут снизить содержание провоспалительных молекул. Повышенное содержание белка теплового шока HSP70 и Т-клеток снижает механическую и термальную гиперчувствительность, обычно свойственную воспаленным тканям.

• ИФ-γ — гамма-интерферон
• ТГФ-β — трансформирующий фактор роста
• ИФР-1 — инсулиноподобный фактор роста.