A fájdalom az egyik legtöbb embert érintő egészségügyi probléma világszerte. A kutatók folyamatosan munkálkodnak olyan módszereken, amelyek enyhíthetik a fájdalmat és számos megoldási lehetőség merült már fel. A különböző gyógyszerektől, az elektromos ingerlésen keresztül egészen az akupunktúráig szinte mindennel próbálkoznak a szakértők, univerzális megoldás azonban még nincs. Egy nemzetközi együttműködés keretein belül ezúttal olyan beültethető eszközt fejlesztettek ki amerikai és kínai kutatók, amely az idegek hűtésével blokkolja a fájdalmat. A patkányokon végzett vizsgálatok biztató eredményeket hoztak, elképzelhető, hogy az eszköz az orvoslásban is hasznosítható lesz.
A fájdalom egyes felmérések szerint a felnőtt emberek ötödének keseríti meg az életét világszerte. A fájdalom lehet eseti, visszatérő vagy idült, általában ez utóbbi okozza a legnagyobb szenvedést. A leggyakoribb kiváltó ok a rák, az ízületi gyulladás, műtétek és sérülések, illetve a gerincproblémák. A súlyos fájdalom következtében gyakran alakul ki depresszió, csökkent munkaképesség és öngyilkossági szándék. Mindezek a tények teszik a fájdalmat az egyik legsúlyosabb egészségügyi problémává.
A fájdalom okait, a hátterében álló idegi mechanizmusokat számos kutató igyekszik feltárni. Az általuk nyert ismeretek több érdekes stratégiát szültek a fájdalom enyhítésére. Ismert például, hogy a fájdalom melyik idegpályák és agyterületek által létrehozott hálózat közreműködésével jön létre. E hálózat működését célozva, például mély agyi ingerléssel próbálják enyhíteni a krónikus fájdalmat. A mély agyi ingerlés lényege, hogy a páciens agyának bizonyos pontjára elektródát ültetnek be a fájdalomérzetet létrehozó hálózat működésének befolyásolása céljából. Ezzel az eljárással jellemzően a betegek nagyjából felénél csökken valamelyest a fájdalom súlyossága, maga a beavatkozás azonban túl drasztikus ahhoz, hogy a módszer a fájdalom ellenszere lehessen. Az ópioid gyógyszerek hatékonyan csillapítják a fájdalmat, azonban rendkívül nagy addiktív potenciállal bírnak, vagyis a használók közül sokan válnak függővé. A fájdalom enyhítésére tehát nincsen igazán jól bevált recept, ezért a kutatók igyekeznek újabb lehetőségek után nézni.
Hűteni kell az idegeket?
Úgy tűnik, hogy az idegek hűtése a legújabb lehetőség. A test különböző pontjain lévő fájdalomérzékelő receptorok jeleit idegek szállítják az agy felé és így elvileg a jeladás blokkolása megszüntethetné a fájdalmat. A hűtéssel azért lehet blokkolni az idegek jeladását, mert a hűtés hatására az idegekben lévő molekulák mozgása lelassul. Ez a lassulás azt eredményezi, hogy azok a folyamatok, amelyek egyébként a normális működéshez szükségesek kisebb valószínűséggel mennek végbe. Például, az akciós potenciál kialakulásához bizonyos ionoknak a sejten kívülről a sejten belülre kel jutniuk, míg másoknak épp fordítva. Az alacsonyabb hőmérsékleten az ionok mozgása is lassabb, ami megakadályozhatja az akciós potenciál kialakulását. Ezen felül az enzimatikus folyamatok is lelassulnak, ami szintén gátolja a jelátvitelt. A neurotranszmitterek ürítésében például enzimek sokasága vesz részt, a hűtés így az idegsejtek közötti kommunikációt is akadályozza, nem csak az akciós potenciál kialakulását és terjedését. Az eddigi ismeretek alapján 15 °C hőmérsékleten már akadozik az idegi jelátvitel, 5 °C-on pedig teljesen leáll.
Az idegek hűtésére többnyire műanyagból vagy fémből készült csövecskéket használtak, amelyekben alacsony hőmérsékletű folyadékot, például metanolt keringettek. Ezzel a megoldással egyrészt az a probléma, hogy a csövek szilárdsága jelentősen eltér a környező szövetektől, így hosszú távon nem maradhat a szervezetben az eszköz, mert szinte minden mozdulat veszélyt jelenthet. Másrészt a hűtés sem elég specifikus, a teljes idegre kiterjed, amiben számos sejtnyúlvány húzódik, így nem csak a fájdalomérző neuronok kommunikációját iktatja ki. Amerikai és kínai kutatók csoportja egy új eszközt fejlesztett az idegek hűtésére, ami kiküszöböli az említett problémákat.
A rugalmas hűtőszál
A kutatók egy rugalmas szerkezetet hoztak létre, amelynek a merevsége hasonló az idegekéhez. Ez azért jó, mert így az esetleges elmozdulások nem feltétlenül járnak az ideg és a környező szövetek sérülésével. Az eszköz maga tulajdonképpen egy lapos szál, ami körbe öleli az ideget. Az anyaga polioktándiol citrát, amely egy elasztomer, vagyis rugalmas polimer (ismétlődő elemekből felépülő vegyület). Ez az anyag egy idő után felszívódik a szervezetben és csak minimális gyulladást idéz elő. Maga az eszköz a célzott ideg köré tekeredik és így egy szakaszon hűti az ideget. A hűtési mechanizmus lényege, hogy a perfluoropentán nevű vegyületet tartalmazza a szál mikrofluidikus része, amibe nitrogéngázt juttatnak, hogy beinduljon a perfluoropentán párolgása. A perfluoropentán forráspontja alacsony (28 °C) és nagy mennyiségű energiát von el a környezetétől párolgás közben. A kutatók a rendszer segítségével másodpercenként 3 °C-kal tudták csökkenteni az idegek hőmérsékletét patkányokban. Egy fontos részlet, hogy az eszközbe egy hőmérő is be volt építve, így valós időben tudták követni a hűtés hatását.
A krónikus fájdalom egyik modellje a hátsó láb idege, az ún. ülőideg sértésén alapul. Az ideg részleges roncsolása után a kísérleti állatoknál kimutatható a fájdalomküszöb csökkenése, ami a krónikus fájdalom egyik jellemzője. Az állatoknak ezek után beültették az ideg hűtésére szolgáló eszközt, majd a von Frey filamentumok segítségével mérték a fájdalomküszöböt. A von Frey filamentumok változó szilárdságú szálak, amelyeket a kísérleti állat talpába nyomnak, hogy megállapítsák a láb elhúzása alapján, melyik szál vált ki fájdalmat. Az eredmények szerint a hűtés hatására a merevebb filamentumokat is jobban viselték a patkányok, vagyis a fájdalomküszöb megnőtt. Ugyanakkor megmérték az izomerőt és az idegben kialakuló elektromos jeleket is, ezek a vizsgálatok pedig azt mutatták, hogy az új eszköznél is gondot jelent a specificitás, vagyis a fájdalomérzékelés mellett akadályozza például a normális mozgást és érzékelést is.
Gyógyír a fájdalomra?
A kutatók által fejlesztett eszköz tehát hatékonyan növelte a fájdalomküszöböt, ráadásul a beültetést követően az eltávolításhoz újabb műtétre már nincs szükség, mert felszívódik. Ezeken túl azonban egyelőre problémás, hogy a hűtés nem csak a fájdalomérző nyúlványokra hat, hanem az adott idegben futó összes idegsejt működését blokkolja, vagyis gátolja a mozgást és az érzékelést is. Mindenesetre a módszernek lehet jövője a klinikumban és a szakértők szerint kutatási célokra is használható lehet. A hűtéssel visszafordítható módon lehet kiiktatni az idegi hálózatok elemeit és ez számos kutatási kérdés megválaszolása szempontjából fontos. Ráadásul a legtöbb esetben egyszerűbb is lenne ezt az eszközt beültetni, mint a géntechnológiai beavatkozásokat kivitelezni, amelyekkel hasonló hatást lehet elérni.
A fájdalom csökkentésére óriási igény van, ezért nagy remény fűződik minden innovatív megoldáshoz, ami enyhülést hozhat a fájdalomtól szenvedő emberek millióinak. Ezt az igény mi sem illusztrálja jobban, mint az Egyesült Államokban zajló ópioid epidémia. A probléma éppen abból adódik, hogy igény van a fájdalom csökkentésére, azonban a felelőtlen üzleti stratégiát folytató gyógyszercégek ezt az igényt olyan szerekkel elégítették ki, amelyek nagyon könnyen alakítanak ki függőséget. Sajnos továbbra is igaz, hogy nincs tökéletes megoldás a fájdalom ellen, de talán épp az idegek hűtésén alapuló technológiák hoznak majd áttörést a jövőben.
Ez a cikkem az Élet és Tudomány 2022/30. számában jelent meg, az Agyi aktualitások rovatban.
Források
Soft, bioresorbable coolers for reversible conduction block of peripheral nerves (science.org)
