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Was ist Schmerz?

Definition nach IASP

Für den Begriff „Schmerz“ gibt es zahlreiche Definitionen. International anerkannt ist die Definition der Internationalen Gesellschaft zum Studium des Schmerzes (IASP, International Association for the Study of Pain):

„Schmerz ist ein unangenehmes Sinnes- oder Gefühlserlebnis, das mit einer aktuellen oder potentiellen Gewebeschädigung einhergeht, oder mit Begriffen einer solchen Schädigung beschrieben wird.“

Akuter Schmerz gehört zum protektiven System des Körpers und hat in der Regel eine konkrete Ursache. Er dient als Warnsignal, das den Körper über drohenden oder bereits eingetretenen Schaden informiert. Ein solch akuter Schmerz hat somit eine wichtige Funktion, um die körperliche Unversehrtheit zu bewahren oder wieder herzustellen.

Schmerzen können jedoch auch ohne Ursache auftreten oder bestehen bleiben, obwohl die Ursache nicht mehr existiert. Diese chronischen Schmerzen haben ihre Warnfunktion verloren.

Ob akut oder chronisch, stark oder lang anhaltend, Schmerz stellt für die Betroffenen eine enorme körperliche und emotionale Belastung dar. Somit ist Schmerz nicht nur eine reine Sinnesempfindung, sondern auch ein unangenehmes Gefühlsereignis.

Schmerzentstehung

Die Schmerzentstehung folgt dem klassischen Reiz-Reaktions-Mechanismus. Wird der Körper mit einem schädlichen Reiz konfrontiert, registrieren dies die Nozizeptoren. Diese Schmerzrezeptoren sind sehr zahlreich in der Haut, aber auch in der Muskulatur, dem Periost, in den Kapseln innerer Organe und in den Gefäßwänden und Hohlorganen zu finden.

Nozizeptoren sind weitverzweigte Endigungen von speziellen Nervenzellen (Aδ- und C-Fasern), die auf verschiedene Schmerzursachen reagieren. Ursachen können chemische, thermische oder mechanische Reize sein (z.B. Verätzungen, Verbrennungen oder eine Verletzung durch einen Unfall oder eine Operation).

Durch den Reiz kommt es zu einer Änderung des Membranpotentials (Transduktion) und zu einer Umwandlung in Aktionspotentiale (Transformation). Der Reiz wird so über das Rückenmark ins Gehirn geleitet.

Je stärker der Reiz, desto höher ist die Aktivität des einzelnen Schmerzrezeptors. Die Anzahl der aktivierten Schmerzrezeptoren und freigesetzten Entzündungsmediatoren steigt, und damit auch die Stärke des empfundenen Schmerzes.

Schmerzweiterleitung

Grundsätzlich unterscheidet man drei Arten der Schmerzweiterleitung: Die periphere Weiterleitung, die spinale und die zentrale Weiterleitung.

1. Periphere Weiterleitung
Die Weiterleitung nozizeptiver Impulse zum Rückenmark erfolgt über typische regenerative Aktionspotentiale (Konduktion) der nozizeptiven Neurone. Je nach Beschaffenheit und Funktion sind sie in Aδ-, Aß- und C-Fasern klassifiziert.

Die Aδ-Fasern (2-40m/s) sind mit einer dünnen Myelinscheide versehen. Sie leiten den ersten Schmerz und lösen den „Fluchtreflex“ aus, wie z.B. das Wegziehen eines Körperteils von der Gefahrenquelle.

Die schnell leitenden Aß-Fasern (30-60 m/s) sind ebenfalls myelinisiert und leiten unter normalen Bedingungen Impulse von Berührung, Druck oder Muskelbewegungen weiter. Sie sind auch verantwortlich für die Allodynie (Empfindung von nicht schmerzhaften Reizen wie Druck, Berührung oder Bewegung als Schmerz), die bei länger anhaltenden Schmerzreizen beobachtet wird.

Die langsameren C-Fasern (0,5-1,5m/s) sind nicht myelinisiert und reagieren besonders empfindlich auf Histamin. Sie sind die Sensoren für den Juckreiz, eine Sinnesmodalität, die auf die oberflächlichen Hautschichten und die Übergangsschleimhäute beschränkt ist.

!! Durch die unterschiedliche Leitungsgeschwindigkeit der primären Afferenzen kann es zu dem sogenannten Doppelschmerzphänomen kommen: Nach dem Reiz setzt sofort eine „helle“, „stechende“ Schmerzempfindung ein (Aδ-Fasern), gefolgt von einem zweiten, oftmals als „brennend“ oder „bohrend“ empfundenen Schmerz (C-Fasern).

Eine Unterbrechung der Fortleitung durch Lokalanästhetika kann therapeutisch (Leitungsanalgesie), aber auch diagnostisch angewendet werden.


2. Spinale Verarbeitung
Die aus der Peripherie kommenden sensorischen Nervenfasern enden spinal im Hinterhorn des Rückenmarks. Die Nervenimpulse werden dort an erregendenSynapsen auf das zweite sensorische Neuron (nozizeptives Projektionsneuron) umgeschaltet. Interneurone sind in Reflexkreise eingeschaltet oder beeinflussen die Weiterleitung des Reizes ins Gehirn, indem sie diese fördern oder hemmen.

Rexed-Zonen
Die Lokalisation der zentralen Nervenendigungen im Hinterhorn ist je nach Funktion der Nerven ihrem rezeptiven Feld bestimmten Zonen zugeteilt, den sogenannten Rexed-Zonen:

  • Neurone mit nozizeptiven Input (= Aktionspotentiale): Zonen I, II und V
  • Neurone mit nicht-nozizeptiven, taktilen Input: Zonen IV und V.
  • Interneurone: Zonen II und III (Substantia gelatinosa).

Während die Neurone in Zone I nur durch Input aus Aδ- und C-Fasern erregt werden können (Nozizeptorspezifische Neurone: NS-Neurone), werden die Neurone in Zone IV und insbesondere Zone V zusätzlich auch durch Input aus Aß-Fasern erregt (“Wide dynamic range”-Neurone / WDR-Neurone).
Zusätzlich verschalten zahlreiche Interneurone die Neurone segmental und vertikal zu einem komplexen Netzwerk.

Viszero-somatische Konvergenz
Die Hinterhornneurone können Input sowohl von der Hautoberfläche als auch von den inneren Organen (viscerum) erhalten. In diesen Fällen können höhere Hirnzentren die Quelle der Schmerzerregung nicht mehr eindeutig zuordnen.
Diese sogenannte viszero-somatische Konvergenz wird als Ursache für den übertragenen Schmerz angesehen. Dies führt dazu, dass Betroffene den Schmerzreiz eines viszeralen Organs als Schmerz in einem Haut- oder Muskelareal empfinden können (Head-Zone).

Synaptische Übertragung
Ankommende Schmerzreize setzen erregende Neurotransmitter frei, die die nozizeptive Information (Aktionspotential) an den Synapsen der primären afferenten, nozizeptiven Fasersysteme vom ersten auf das zweite Neuron übertragen. Der wichtigste dieser Neurotransmitter ist Glutamat.
Bei länger andauerndem nozizeptiven Input kann die Aktivität durch verschiedene Mechanismen gesteigert werden, unter anderem durch die Freisetzung von Substanz P, Neurokinin A oder das Neuropeptid CGRP (Calcitonin Gene-Related Peptide).
Die Neurotransmitter binden postsynaptisch an verschiedene Glutamatrezeptoren, etwa AMPA-Rezeptoren oder NMDA-Rezeptoren und bewirken dort ein Aktionspotential, das über die nozizeptiven Projektionsneurone zum Gehirn weitergeleitet wird.

3. Zentrale Weiterleitung
Ausgehend vom Hinterhorn des Rückenmarks kreuzen die Axone 2. Ordnung über die vordere Kommissur die Mittellinie des Rückenmarks und bilden im Vorderseitenstrang den spino-thalamischen Trakt (Tractus spinothalamicus).
Die aufsteigenden Fasern des spino-thalamischen Trakts bilden Kollateralen in verschiedenen Höhen: Auf spinaler Ebene aktivieren sie komplexe motorische Reaktionen (Fluchtreflexe, Abwehrbewegungen) und sympathische Reflexe (z.B. Vasokonstriktion im Schmerzgebiet). Im Hirnstamm werden vegetative Reaktionen gesteuert (Herzfrequenz- und Blutdruckanstieg, Schweißproduktion).
Der nozizeptive Input aus dem Gesichts- und Hirnschädel verläuft im Wesentlichen im Nervus trigeminus, die Neurone bilden den trigemino-thalamischen Trakt.

Schmerzverarbeitung

Verarbeitung im Gehirn
Ein definiertes Schmerzzentrum im Gehirn gibt es nicht. In die Verarbeitung der Schmerzsignale sind verschiedene Strukturen mit einbezogen. Bei der Schmerzperzeption und -bewertung sind unterschiedliche Hirnregionen beteiligt. Man unterscheidet ein laterales System von einem medialen System schmerzleitender Nervenbahnen.

Laterales System
Der sogenannte Tractus spinothalamicus lateralis dient hauptsächlich der Schmerzwahrnehmung und Differenzierung von Schmerzreizen: Die in den Rexed-Zonen I, II und V beginnenden Fasern des Tractus spinothalamicus lateralis enden vorwiegend in den ventrobasalen Kernen des Thalamus („Tor zum Bewusstsein“). Dort erfolgt die Umschaltung auf das 3. Neuron, dessen Fasern direkt zum somatosensorischen Kortex mit den beiden Projektionsfeldern S1 und S2 ziehen. In den Projektionsfeldern findet sich eine exakte somatotopische Gliederung in Form des umgekehrten „Homunculus“.

Mediales System
Der Tractus spinothalamicus medialis dient der Bewertung und emotionalen Verarbeitung von Schmerzreizen: Die hauptsächlich in den Rexed-Zonen I und II beginnenden Fasern des Tractus spinothalamicus medialis ziehen zu den medialen Kernen des Thalamus sowie in die Formatio reticularis des Mittelhirns. Sie projizieren in das Vorderhirn (Inselregion, frontaler Kortex) und in limbische, subkortikale (Amygdala) und kortikale (Gyrus cinguli anterior) Kerngebiete.

Nicht nur der somatische Input beeinflusst das Schmerzerleben. Vielmehr ist das Schmerzempfinden von individuellen Hintergründen abhängig wie ethnische Herkunft, Erziehung und soziokulturelles Umfeld, aber auch von psychischen Faktoren: Lassen Angst, Trauer, Isolation, Sorgen und Schlaflosigkeit die Schmerzschwelle sinken, sorgen Entspannung, Freude, Zuwendung, Ablenkung und ausreichend Schlaf für eine Erhöhung der Schmerzschwelle.

Chronifizierung

Von einer Chronifizierung des Schmerzes spricht man, wenn der Schmerz seine eigentliche Funktion als Warn- und Schutzsignal verloren hat, keine erkennbare physiologische Ursache mehr besitzt und länger als drei Monate anhält oder über einen langen Zeitraum in Intervallen auftritt. Der Schmerz gilt dann als eigenständige Erkrankung.
Ursache für eine Chronifizierung kann zum einen eine unzureichende Schmerzbehandlung eines akuten Schmerzes sein, zum anderen eine unheilbare Erkrankungen wie etwa bösartige Tumore.
Zu den häufigsten chronischen Schmerzformen zählen Rückenschmerzen, Kopfschmerzen und Tumorschmerzen sowie Schmerzen aufgrund rheumatischer Erkrankungen. Mit zunehmendem Lebensalter nehmen chronische Verläufe zu.

Für Betroffene stellen die andauernden Schmerzen eine enorme Belastung dar, ihre Lebensqualität ist stark eingeschränkt. Dies kann zu weiteren Erkrankungen wie Depressionen führen.

Für eine korrekte Diagnosestellung ist beim chronischen Schmerz im Vergleich zum akuten Schmerz eine erweiterte Untersuchung nötig, die neben einer speziellen Schmerzanamnese auch eine psychosoziale Anamnese beinhaltet.

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