Wat is pijn?

Iedereen heeft wel eens last van pijn. Hoofdpijn, buikpijn, kiespijn of spierpijn. Pijn door een snijwond, een infectie of een andere ziekte. Pijn is dat onaangename gevoel dat alle aandacht opeist. En dat is niet voor niets. Pijn is een teken dat er iets mis is. Maar wat is pijn eigenlijk?

Wie een heet voorwerp aanraakt, een hete pan bijvoorbeeld, trekt zijn hand onbewust zo snel mogelijk terug. Dit is een reflex van het lichaam om ernstigere schade door verbranding te voorkomen. Via gespecialiseerde zenuwvezels in de huid die warmte kunnen waarnemen, gaat er in een fractie van een seconde een signaal naar het ruggenmerg waarin andere zenuwcellen, motorische of bewegingszenuwcellen, de armspieren aansturen om de hand terug te trekken of het voorwerp los te laten (reflexreactie). Het signaal naar de hersenen volgt iets later, net als de pijnsensatie van de verbrande huid.

Van gevaar tot een pijnervaring
Ons hele lichaam zit vol met dit soort gevoelszenuwvezels, de lange uitlopers van zenuwcellen die zich splitsen in talloze vrije dunne zenuwuiteinden in de huid, spieren, gewrichten, botten en inwendige organen (zie figuur 1). Deze zenuwvezels nemen, net als de zenuwvezels in de ogen, oren en neus, voortdurend allerlei prikkels uit de omliggende weefsels waar en waarschuwen direct de hersenen wanneer er gevaar dreigt.

Wanneer iemand zijn teen flink stoot of een snijwond oploopt, merken de dunne uiteinden van de gevoelszenuwen deze prikkels op. Deze zenuwuiteinden die allerlei mogelijke schadelijke prikkels kunnen waarnemen, heten nociceptoren. Er zijn verschillende soorten nociceptoren, ook wel gevaarreceptoren genoemd, die onder specifieke omstandigheden worden geactiveerd. Zo zijn er receptoren voor druk (stoten en bewegen), voor temperatuur (hitte en kou) en voor chemische stoffen (zoals de stof capsaïcine uit peper of ontstekingsstoffen), of voor een combinatie hiervan (zie figuur 2).

Is de uitlokkende prikkel in het weefsel sterk genoeg dan geven de nociceptoren dit via de gevoelszenuwvezels als een elektrisch signaal door aan het ruggenmerg. In het ruggenmerg wordt het elektrische signaal via een schakelstation aan een volgende zenuwcel overgedragen die het verder omhoog leidt via de hersenstam naar de hersenen.

Niet elke prikkel is pijnlijk
Niet elke potentieel schadelijke prikkel bereikt de hersenen. Pas als die prikkels een bepaalde grens- of drempelwaarde overgaan, wordt het elektrische signaal langs de zenuwvezel doorgegeven. De wand van de zenuwvezel zitten daarvoor vol kanaaltjes die positief en negatief geladen deeltjes naar binnen of naar buiten kunnen transporteren. Dit zorgt in de rustsituatie, als er geen prikkels worden doorgegeven, voor een ladingsverschil tussen de binnen- en buitenkant van de zenuwvezel. Aan de binnenzijde van de zenuwvezelwand is de elektrische lading negatief en aan de buitenzijde positief.

Ontvangt een gevaarreceptor een prikkel (een zacht stootje) dan gaan de kanaaltjes even open en schieten positief geladen deeltjes naar binnen om het ladingsverschil op te heffen. Hierdoor verandert lokaal de lading over de wand van de zenuw. Bij een hevige of langdurende prikkel, zoals een forse stoot tegen een steen, gaan de kanaaltjes lang genoeg open om een spanningsverschil op te bouwen tussen de plek waar de kanaaltjes openstonden en de plek ernaast. Dat spanningsverschil zet daar weer nieuwe kanaaltjes open en zo loopt het elektrische signaal verder langs de zenuwvezel richting het ruggenmerg. Hoe meer of intenser de prikkels, hoe meer het ruggenmerg wordt geactiveerd en hoe meer pijn er wordt ervaren (zie figuur 2).

Bij een wond of weefselschade is er nog een andere belangrijke factor die de activiteit van de gevaarreceptoren kan versterken. Uit kapotte lichaamscellen komen allerlei stoffen vrij, waaronder elektrolyten zoals waterstof-, natrium- en kaliumionen, die lokaal de zuurgraad (pH) veranderen en zo prikkeldetectie (nociceptie) versterken. Verder komen er stoffen vrij die betrokken zijn bij ontstekingsprocessen, zoals prostaglandinen, bradykininen, interleukinen (substance-P) en histaminen. Ook deze stoffen leiden tot een verhoogde prikkeling van de gevaarreceptoren en toename van de bloedtoevoer naar gewonde en omliggende weefsels, die daardoor zwellen en pijnlijk aanvoelen. Zo wordt bij een verwonding of een verstuikte enkel een groter gebied pijnlijk.

[Figuur 1] Het zenuwstelsel is onder te verdelen in het perifere zenuwstelsel (de zenuwcellen met uitlopers) en het centrale zenuwstelsel (het ruggenmerg en de hersenen). Een andere onderverdeling gaat uit van de werking en onderscheidt het animale zenuwstelsel (bewuste handelingen) en het autonome zenuwstelsel (onbewuste activiteiten zoals het regelen van de bloeddruk, hartslag, ademhaling en zweetproductie). Het autonome zenuwstelsel kan dan weer worden onderverdeeld in het (ortho)sympathische zenuwstelsel (actiemodus) en het parasympathische zenuwstelsel (rust) (© Stichting BWM).

Schakelstations voor signaaloverdracht
Op weg naar de hersenen via het ruggenmerg, passeert het gevaarsignaal een aantal synapsen. Dit zijn schakelstations tussen de zenuwcellen die het elektrische signaal van de ene aan de andere zenuwcel doorgeven via neurotransmitters (boodschapperstoffen). Een zenuwcel bestaat uit een centraal gelegen cellichaam met kortere uitlopers (dendrieten) die informatie uit de omgeving oppikken, en een lange uitloper (axon of zenuwvezel) die de signalen doorgeeft aan de volgende zenuwcel. Axonen kunnen wel een meter lang zijn (zie figuur 1). Het cellichaam van zenuwcellen in het perifere zenuwstelsel ligt vlak bij het ruggenmerg. Het ruggenmerg is een soort buis met in het midden een lichtgrijze vlindervormige structuur waarin de zenuwcellen liggen, de grijze stof. Daaromheen ligt een witte rand waar zich de meeste opstijgende en afdalende banen met de zenuwvezels bevinden.

Wanneer deze axonen omgeven zijn door een isolerend laagje myeline kunnen de spanningsverschillen zich snel langs de zenuwvezels verplaatsen naar de volgende synaps. De dikke A-deltavezels kunnen vanwege die vettige isolerende myelineschede een elektrisch signaal heel snel doorgeven, met wel twintig meter per seconde. Dat geeft een korte, scherpe pijn. Daarnaast zijn er dunne C-vezels, die een langzamere route naar de hersenen hebben. C-vezels hebben geen isolerende laag en het elektrische signaal sjokt er met ongeveer twee meter per seconde doorheen. Dat geeft een diffuse doffe pijn nadat de scherpe pijn is verdwenen. Iemand die zijn teen stoot, ervaart daardoor pijn in twee fasen: eerst de snelle scherpe pijn, gevolgd door een langerdurende, zeurende pijn.

In het ruggenmerg ligt het eerste belangrijke schakelstation van het pijnsysteem, dat zorgt voor de verbinding tussen de gevoelszenuwcellen en de hersenen. Dit station fungeert ook als een soort volumeknop, het kan het gevaarsignaal versterken of verzwakken voordat dat naar de hersenen gaat. Ook in het ruggenmerg wordt pas na het overschrijden van een bepaalde sterkte van het signaal en afhankelijk van signalen van zenuwvezels uit de hersenen, het gevaarsignaal doorgegeven aan de hersenen.

De uitlopers van deze gevoelszenuwcellen, die aan de achterzijde in het ruggenmerg liggen, steken eerst over naar de andere kant van het ruggenmerg (van links naar rechts of vice versa) en liggen vervolgens in bundels dicht bij elkaar in een opstijgende baan naar de hersenen. Deze lopen via de hersenstam onderaan de hersenen door naar de thalamus, het grote schakelcentrum in de hersenen zelf. De thalamus stuurt de prikkels verder naar verschillende hersengebieden en daardoor word je je bewust op welke plek de pijn zich voordoet (zie figuur 2).

De hersenstam ontvangt ook het gevaarsignaal en is onder meer betrokken bij de ademhaling, de bloeddruk en het hartritme. Daarom ga je bij acute pijn na een ongeval sneller ademen en zweten, en gaan ook je bloeddruk en hartfrequentie omhoog.

Aan de achterzijde van het ruggenmerg bevinden zich nog andere opstijgende zenuwbanen, die de informatie uit gewrichten, spieren en het gevoel bij lichte aanraking naar de hersenen doorsturen. De spieren worden actief aangestuurd door een afdalende baan aan de zijkant van het ruggenmerg, die de bewegingszenuwen in de grijze stof van het ruggenmerg activeren. Dit zijn dezelfde zenuwcellen die worden geactiveerd bij een reflexreactie, bijvoorbeeld bij het onoplettend aanraken van die te hete pan waarbij je direct en onbewust je hand terugtrekt.

Bij zenuwpijn ontstaan er ook veranderingen in het doorgeven van deze signalen tussen de zenuwcellen in het ruggenmerg en de hersenen onderling. Dit noemen we centrale sensitisatie.

Het brein beslist: wel of geen pijn
De hersenen interpreteren het gevaarsignaal en beslissen of dat tot een pijnervaring leidt. Dat is een uiterst complex proces waarbij ook andere informatie die de hersenen hebben ontvangen wordt meegenomen. Over de manier waarop we pijn ervaren en hoe dat in de hersenen werkt, is nog steeds weinig bekend. Met hersenscans zijn er wel veranderingen in de activiteit in hersengebieden te zien wanneer iemand zegt pijn te voelen, maar deze hersenactiviteit is ook waarneembaar bij mensen die angst of spanning ervaren. Ook zeggen deze veranderingen niets over de intensiteit van de ervaren pijn.

Wat wel bekend is, is dat de thalamus hierbij als schakelcentrum tussen verschillende hersengebieden een grote rol speelt. Zo stuurt de thalamus het gevaarsignaal door naar zowel de sensorische hersenschors (gevoel) als naar hersengebieden die betrokken zijn bij herinnering, emoties, het leren en het herkennen van onaangename, (pijnlijke) ervaringen uit het verleden. Op die manier interpreteren de hersenen de gevaarsignalen en beslissen ze of dit een pijnervaring wordt. Ook emoties of herinneringen kunnen een pijnervaring oproepen, zonder dat er (nog) sprake is van gevaar of weefselschade. Daarnaast kunnen de hersenen de overdracht van het elektrische signaal in het ruggenmerg stimuleren of remmen.

Pijnremmende mechanismen
Wanneer het weefsel na een operatie of verwonding herstelt, neemt normaliter het gevaarsignaal uit de weefsels weer af en daarmee de pijn. Maar het lichaam heeft ook mechanismen die pijngewaarwoording kunnen dempen. Wie bijvoorbeeld na het stoten over de pijnlijke plek wrijft, kan hierdoor vreemd genoeg de pijn verminderen. Dat komt doordat er in de huid naast de A-deltavezels ook A-bètavezels aanwezig zijn, die gewone prikkels zoals aanraking en wrijving doorgeven aan de hersenen. Al in de jaren zestig, toen over het fenomeen pijn nog veel minder bekend was dan nu, is daarvoor een theorie bedacht: de poorttheorie. Uit deze theorie zijn moderne behandelingen voortgekomen die de verschillende zenuwvezels selectief kunnen beïnvloeden.

Het lichaam heeft nog een effectief pijndempend systeem waardoor we in acute stresssituaties – zoals na een ongeval – in eerste instantie geen pijn ervaren. Dit komt doordat er in de hersenstam een lichaamseigen morfineproductie in de vorm van endorfinen op gang komt. Ook produceren de hersenen de belangrijke neurotransmitters serotonine (5-HT) en noradrenaline, die de pijn doen afnemen (zie figuur 2).

[Figuur 2] De route van pijn. Een gevaarsignaal, zoals het stoten van je teen, gaat via de zenuwcellen door het ruggenmerg naar de hersenen. Dan pas ervaar je pijn. 1) Detectie (nociceptie) door nociceptoren die bij het overschrijden van een drempelwaarde het signaal doorgeven. 2) In het ruggenmerg wordt het signaal bewerkt en doorgegeven. 3) In de hersenstam zijn er verbindingen met het onwillekeurige, autonome zenuwstelsel (verantwoordelijk voor onder andere hartritme, bloeddruk, zweten). Het signaal wordt verwerkt in de hersenen, die bepalen of je pijn ervaart. Verschillende hersendelen (pijnnetwerk) worden bij dit proces geactiveerd. Daaropvolgende activiteit in de hersenen leidt tot het afremmen van de gevaarsignalen in het ruggenmerg via afdalende banen die door de hersenstam naar het ruggenmerg lopen (© Stichting BWM).

Verder zijn er afdalende zenuwvezelbanen in het ruggenmerg die een remmend effect hebben op de zenuwcellen in het ruggenmerg. Hierbij zijn activerende (glutamaat) en remmende neurotransmitters (gammahydroxyboterzuur, GABA) betrokken, die langer aanwezige pijn kunnen verminderen. Ook de motorische hersenschors remt via afdalende banen de activiteit van zenuwcellen in het ruggenmerg, waardoor pijn kan afnemen. Waarschijnlijk is het positieve effect van sporten, bewegen, ontspanning en afleiding op de pijnbeleving mede te danken aan de productie van dit soort remmende stoffen in het zenuwstelsel.

Chronische pijn en sensitisatie
Wanneer een pijnklacht na herstel van een ongeval of operatie langer duurt dan verwacht, meestal langer dan drie tot zes maanden, spreekt men van chronische pijn. Dit kunnen ‘restklachten’ zijn van een pijnlijke operatie, maar de pijn kan ook optreden zonder dat er nog een duidelijke lichamelijke oorzaak is te vinden. Ziektes zoals reuma, lagerugpijn en artrose geven vaak chronische pijnklachten doordat de zenuwuiteinden overgevoelig worden en eerder gevaarsignalen produceren. Dat noemen we perifere sensitisatie.

Bij zenuwpijn ontstaan er ook veranderingen in het doorgeven van deze signalen tussen de zenuwcellen in het ruggenmerg en de hersenen onderling. Dit noemen we centrale sensitisatie. Niet alleen de zenuwcellen zelf, maar ook de cellen die een ondersteunende rol hebben in ruggenmerg en hersenen, de gliacellen, gaan hierbij anders functioneren. Uiteindelijk speelt ook mee hoe we met pijn hebben leren omgaan in onze jeugd en hoe onze stemming en persoonlijke situatie op een bepaald moment zijn. Dit, samen met erfelijke factoren, kan leiden tot het complexe probleem van chronische pijn.