근육통 .. 연관통, 통증의 만성화...

[문형철]

Dtsch Arztebl Int. 2008 Mar; 105(12): 214–219.

Published online 2008 Mar 21. doi: 10.3238/artzebl.2008.0214

PMCID: PMC2696782

PMID: 19629211

Muscle Pain: Mechanisms and Clinical Significance

Siegfried Mense, Prof. Dr. med.*,1

Author information Article notes Copyright and License information PMC Disclaimer

See letter "Correspondence (reply): In Reply" in volume 105 on page 510.

See letter "Correspondence (letter to the editor): Myofascial Trigger Points Can Be Treated" in volume 105 on page 510.

See letter "Correspondence (letter to the editor): The Situation Is More Complex in Patients With Chronic Pain" in volume 105 on page 510.

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Abstract

Introduction

Muscle pain is common, but the understanding of its causes is still patchy. This article addresses the mechanisms of some important types of muscle pain.

Methods

Selective literature review, predominantly of data derived from neuroanatomical and electrophysiological experiments on anesthetized rats.

Results

Muscle pain is evoked by specialized nerve endings (nociceptors). Important stimuli for muscle pain are adenosintriphosphate (ATP) and a low tissue pH. Excitation of muscle nociceptors leads to hyperexcitability of spinal sensory neurones (central sensitization). Low frequency activity in muscle nociceptors is sufficient to induce central sensitization.

Discussion

Central sensitization leads to increased excitation in the spinal cord and to referral of muscle pain. The motoneurones of a painful muscle are centrally inhibited. Muscular spasm is mostly secondary to a painful lesion in another muscle or joint. The pain of fibromyalgia is assumed to relate to a dysfunction of central nociceptive processing. Psychosocial factors also contribute to pain.

소개
근육통은 흔한 증상이지만 그 원인에 대한 이해는 여전히 부족합니다. 이 글에서는 몇 가지 중요한 유형의 근육통의 메커니즘에 대해 설명합니다.

연구 방법
주로 마취된 쥐를 대상으로 한 신경해부학 및 전기생리학 실험에서 도출된 데이터를 중심으로 선별적인 문헌 검토를 실시했습니다.

결과
근육통은 

특수한 신경 종말(통각 수용체)에 의해 유발됩니다. 

근육통의 중요한 자극은 

아데노신트리인산(ATP)과 

낮은 조직 pH입니다. 

근육 통각 수용체의 흥분은 

척추 감각 뉴런의 과흥분성(중추 감작)으로 이어집니다. 

근육 통각 수용체의 저주파 활동은 

중추 감작을 유도하기에 충분합니다.

토론

중추 감작화는 

척수의 흥분 증가와 근육통의 유발로 이어집니다. 

통증이 있는 근육의 운동신경은 

중추적으로 억제됩니다. 

근육 경련muscle spasm은 

대부분 다른 근육이나 관절의 통증성 병변에 의해 

이차적으로 발생합니다. 

섬유 근육통 fibromyalgia 의 통증은 

중추 통각 처리의 기능 장애와 관련이 있는 것으로 추정됩니다. 

심리사회적 요인도 

통증의 원인이 됩니다.

Keywords: muscle pain, nociceptor, sensitization, myofascial trigger point, muscle spasm, fibromyalgia

Muscle pain is a major medical problem: in, the majority (60% to 85%) of the population has had (nonspecific) back pain of muscular origin at some time or other (lifetime preval‎ence) (1). Pain evoked by myofascial trigger points has a point preval‎ence of approximately 30% (2). More than 7% of all women aged 70 to 80 years suffer from the fibromyalgia syndrome (e1). In an Italian study, musculoskeletal pain was found to be the most common reason that patients consulted a doctor (3). Thus, treating physicians should be aware of the mechanisms of muscle pain, insofar as they are currently understood.

This article provides an overview of the more common types of muscle pain. It is not intended as a comprehensive guide to all that is known about muscle pain, including both basic research and clinical aspects. Psychosocial factors, in particular, are not discussed here, even though they often play an important role in chronic pain. Because most of the results discussed here were obtained in animal experiments, one must be cautious in assuming that they apply to human beings as well. Nevertheless, experience has shown that the pain mechanisms revealed by basic research fit in well with the corresponding clinical observations. Thus, we will draw a number of explicit parallels between experimental findings and clinical symptoms, even though these parallels will not be entirely free of speculative content. Only a small number of therapeutic recommendations can be made on the basis of the available data. The main purpose of this article is to deepen physicians’ knowledge of the anatomical and physiological processes underlying muscle pain.

근육통은 주요 의학적 문제로,

인구의 대다수(60%~85%)가 한 번쯤은

근육 기원의 (비특이적) 요통을 경험한 적이 있습니다(평생 유병률)(1).

근막 유발점에 의해 유발되는 통증은

약 30%의 유병률을 보입니다(2).

70~80세 여성의 7% 이상이

섬유근육통 증후군을 앓고 있습니다(e1).

이탈리아의 한 연구에서는

근골격계 통증이 환자가 의사와 상담하는

가장 흔한 이유인 것으로 밝혀졌습니다(3).

따라서

치료하는 의사는 현재 이해되는 한도 내에서

근육통의 메커니즘을 알고 있어야 합니다.

이 글에서는 보다 일반적인 유형의 근육통에 대한 개요를 제공합니다.

기초 연구와 임상적 측면을 포함하여 근육통에 대해 알려진 모든 것을 포괄적으로 안내하는 것은 아닙니다. 특히 심리사회적 요인은 만성 통증에 중요한 역할을 하는 경우가 많지만 여기서는 다루지 않습니다. 여기서 논의되는 대부분의 결과는 동물 실험에서 얻은 것이므로 사람에게도 적용된다고 가정하는 데 주의해야 합니다. 그럼에도 불구하고 경험에 따르면 기초 연구를 통해 밝혀진 통증 메커니즘은 해당 임상 관찰과 잘 맞아떨어지는 것으로 나타났습니다. 따라서 우리는 실험 결과와 임상 증상 사이에 여러 가지 명백한 유사점을 도출할 것이며, 이러한 유사점에는 추측적인 내용이 완전히 배제되지는 않겠지만 말입니다. 이용 가능한 데이터에 근거하여 소수의 치료 권장 사항만 제시할 수 있습니다. 이 글의 주된 목적은 근육통의 근본이 되는 해부학적 및 생리적 과정에 대한 의사의 지식을 심화시키는 것입니다.

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Muscle pain versus cutaneous pain

The scientific understanding of pain has changed. "Pain" is no longer a unitary entity; rather, there are different types of pain that come about through different mechanisms, and that accordingly must be treated in different ways.

Muscle pain differs in many ways from pain in the skin or viscera. These differences concern not just the underlying mechanisms, but also a number of subjective features. The main subjective differences between muscle pain and cutaneous pain are listed in the table. One example is that pain arising in muscle tends to be referred pain more often than does pain arising in the skin. Objective differences are found at all levels of the nervous system. Thus, one cannot simply assume that the mechanisms of cutaneous pain are shared by muscle pain.

근육통과 피부 통증

통증에 대한 과학적 이해가 바뀌었습니다. “통증"은 더 이상 하나의 단일 실체가 아니라 다양한 메커니즘을 통해 발생하는 다양한 유형의 통증이 있으며, 그에 따라 다른 방식으로 치료해야 합니다.

근육통은 피부나 내장의 통증과는 여러 가지 면에서 다릅니다. 이러한 차이점은 근본적인 메커니즘뿐만 아니라 여러 가지 주관적인 특징과도 관련이 있습니다. 근육통과 피부 통증의 주요 주관적 차이점은 표 에 나와 있습니다. 한 가지 예는 근육에서 발생하는 통증이 피부에서 발생하는 통증보다 더 자주 통증을 유발하는 경향이 있다는 것입니다. 객관적인 차이는 신경계의 모든 수준에서 발견됩니다. 따라서 단순히 피부 통증의 메커니즘이 근육통과 공유된다고 가정할 수는 없습니다.

Table

Subjective differences between muscle pain and cutaneous pain

Muscle pain

Cutaneous pain

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Peripheral mechanisms

Muscle pain is produced by the activation of specific receptors (so-called nociceptors): these receptors are specialized for the detection of stimuli that are objectively capable of damaging tissue and that are subjectively perceived as painful. They consist of free nerve endings and are connected to the central nervous system (CNS) by way of unmyelinated (group IV) or thinly myelinated (group III) fibers. They can be sensitized and activated by strong mechanical stimuli, such as trauma or mechanical overloading, as well as by endogenous inflammatory mediators including bradykinin (BK), serotonin, and prostaglandin E2 (PGE2).

Two activating chemical substances are particularly important for the generation of muscle pain: adenosine triphosphate (ATP) and protons (H+ ions). These chemical irritants activate nerve endings by binding to receptor molecules located in the membrane of the nerve ending. ATP activates muscle nociceptors mainly by binding to the P2X3 receptor molecule, H+ mainly by binding to the receptor molecules TRPV1 (transient receptor potential vanilloid 1) and ASICs (acid-sensing ion channels) (4). These receptor molecules are channel proteins that span the membrane of the nerve ending and mainly permit Na+ ions to enter the neuron. These Na+ ions then induce neural excitation.

ATP is found in all cells of the body and is released whenever bodily tissues of any type are injured. Rat muscle nociceptors can be activated by the injection of ATP in a concentration corresponding to that found in muscle cells (5) (figure 1). Weakly acidic solutions (pH 6 to 5) are also effective activators of muscle nociceptors (6). A drop in pH is probably one of the main activators of peripheral nociceptors, as many painful disturbances of muscle are associated with low pH in muscle tissue. Nerve growth factor (NGF) also has a connection to muscle pain: NGF is synthesized in muscle and activates muscle nociceptors (e2). NGF synthesis is increased when a muscle is inflamed (e3).

말초 메커니즘

근육통은

특정 수용체(소위 통각 수용체)의 활성화에 의해 발생합니다.

이 수용체는 객관적으로 조직을 손상시킬 수 있고

주관적으로 고통스러운 것으로 인식되는 자극을 감지하는 데

특화되어 있습니다.

자유 신경 종말로 구성되어 있으며

비수초화(그룹 IV) 또는 얇은 수초화(그룹 III) 섬유를 통해

중추신경계(CNS)에 연결됩니다.

이들은 외상이나 기계적 과부하와 같은

강한 기계적 자극뿐만 아니라

브라디키닌(BK), 세로토닌, 프로스타글란딘 E2(PGE2) 등의

내인성 염증 매개체에 의해 민감하게 반응하고 활성화될 수 있습니다.

근육통 발생에 특히 중요한 두 가지 활성화 화학 물질은

아데노신 삼인산(ATP)과 양성자(H+ 이온)입니다.

이러한 화학 자극제는

신경 종말의 막에 있는 수용체 분자에 결합하여

신경 종말을 활성화합니다.

ATP는

주로 P2X3 수용체 분자에 결합하여

근육 통각 수용체를 활성화하고,

H+는

주로 수용체 분자 TRPV1(과도 수용체 전위 바닐로이드 1) 및 ASIC(산 감지 이온 채널)에 결합하여

근육 통각 수용체를 활성화합니다(4).

이러한 수용체 분자는

신경 종말의 막에 걸쳐 있는 채널 단백질로

주로 Na+ 이온이 뉴런으로 들어가는 것을 허용합니다.

이러한 Na+ 이온은 신경 흥분을 유도합니다.

ATP는

신체의 모든 세포에서 발견되며

모든 유형의 신체 조직이 손상될 때마다 방출됩니다.

쥐의 근육 통각 수용체는

근육 세포에서 발견되는 농도에 해당하는 ATP를 주입하면

활성화될 수 있습니다(5)(그림 1).

약산성 용액(pH 6 ~ 5)도

근육 통각 수용체의 효과적인 활성화제입니다(6).

근육의 많은 통증 장애가

근육 조직의 낮은 pH와 관련이 있기 때문에

pH 강하가 말초 통각 수용체의 주요 활성화 요인 중 하나일 수 있습니다.

신경 성장 인자(NGF)도

근육통과 관련이 있습니다:

NGF는

근육에서 합성되어 근육 통각 수용체를 활성화합니다(e2).

근육에 염증이 생기면

NGF 합성이 증가합니다(e3).

Figure 1

The activation of a single muscle nociceptor by adenosine triphosphate (ATP). a) The impulse-firing activity of single nociceptors was recorded from sciatic nerve filaments in anesthetized rats. The gastrocnemius-soleus (GS) muscle was dissected free, the receptive nerve ending was localized within it with mechanical stimuli, and the excitatory substance was injected in the vicinity of the nerve ending. b) The nociceptive ending was found in the medial head of the gastrocnemius muscle (MG; black spot). The injection of the solvent Tyrode (control substance) had no effect, but the injection of a 7.6 mM solution of ATP induced activity lasting for minutes (modified after [5]). RF, receptive field.

아데노신 삼인산(ATP)에 의한 단일 근육 통각 수용체의 활성화.

a) 마취된 쥐의 좌골 신경 필라멘트에서 단일 통각 수용체의 임펄스 발사 활동을 기록했습니다. 비복근-가자미근(GS) 근육을 자유 해부하고 기계적 자극으로 수용성 신경 종말을 그 안에 국한시킨 후 신경 종말 부근에 흥분성 물질을 주입했습니다.

b) 비복근의 내측 머리(MG; 검은 반점)에서 통각 수용성 종말이 발견되었습니다. 용매 타이로드(대조 물질)의 주입은 효과가 없었지만 7.6 mM의 ATP 용액을 주입하면 몇 분 동안 활동이 지속되었습니다([5]에 따라 수정됨). RF, 수용 필드.

Muscle nociceptors contain neuropeptides, including substance P (SP) and calcitonin-gene-related peptide (CGRP). These peptides are released when nerve endings are activated and induce local edema by dilating the local blood vessels and increasing their permeability. Thus, a nociceptor can alter the microcirculation in its immediate neighborhood by releasing neuropeptides. Endogenous substances such as BK and E2 prostaglandins are released by muscle lesions of all kinds. BK is synthesized from plasma proteins by the action of the enzyme kallikrein, while prostaglandins are synthesized from arachidonic acid by the action of cyclooxygenase. These two activating substances increase the sensitivity of nociceptors to external stimuli (peripheral sensitization).

근육 통각 수용체에는

물질 P(SP)와 칼시토닌 유전자 관련 펩타이드(CGRP)를 포함한

신경 펩타이드가 포함되어 있습니다.

이러한 펩타이드는

신경 종말이 활성화될 때 방출되어

국소 혈관을 확장하고 투과성을 증가시켜 국소 부종을 유도합니다.

따라서

통각 수용체는

신경 펩타이드를 방출하여 주변 미세 순환을 변화시킬 수 있습니다.

BK 및 E2 프로스타글란딘과 같은 내인성 물질은

모든 종류의 근육 병변에 의해 방출됩니다.

BK는 효소 칼리크라인의 작용에 의해

혈장 단백질에서 합성되는 반면,

프로스타글란딘은 시클로옥시게나제의 작용에 의해

아라키돈산에서 합성됩니다.

이 두 가지 활성화 물질은

외부 자극에 대한 통각 수용체의 민감도를 증가시킵니다(말초 감작).

Clinical significance

Because ATP is released in any kind of tissue injury, it can be considered a universal pain-inducing substance (7). ATP is found in particularly high concentration in muscle cells; it can cause pain in muscle trauma (e.g., a bruise or tear of muscle fibers) as well as in other types of pathological change in muscle (e.g., necrotizing myositis) (e4).

Acidic tissue pH is one of the main activating factors leading to muscle pain. Practically all pathological and pathophysiological changes of skeletal muscle are accompanied by a drop in pH, among them

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The neuropeptides stored in muscle nociceptors are released not only when peripheral stimuli activate the nerve endings, but also when spinal nerves are compressed. In this type of neuropathic pain, action potentials are generated at the site of compression and spread not only centripetally, i.e., toward the central nervous system, but also centrifugally, i.e., toward the nociceptive endings, where they induce the release of vasoactive neuropeptides. In this way, neurogenic inflammation comes about, characterized by hyperemia, edema, and the release of inflammatory mediators (8). The inflammatory mediators sensitize the muscle nociceptors and thereby increase neuropathic pain.

The sensitization of the muscle nociceptors by endogenous mediators such as BK and PGE2 is one of the reasons why patients with muscle lesions suffer from tenderness to pressure on the muscle, and from pain on movement or exercise. It is also the reason why many types of muscle pain respond well to the administration of non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAID), which block prostaglandin synthesis. Sensitization manifests itself clinically in two closely related phenomena: stimuli that normally do not cause pain are perceived as painful (allodynia), while stimuli that are normally painful cause more severe pain than before (hyperalgesia). The principal mechanism for allodynia and hyperalgesia, however, is thought to be located in the central nervous system.

In general, physicians should become more aware of possible muscular causes for symptoms affecting the musculoskeletal system, e.g., back pain.

임상적 중요성

ATP는

모든 종류의 조직 손상에서 방출되기 때문에

보편적인 통증 유발 물질로 간주할 수 있습니다(7).

ATP는

근육 세포에서 특히 높은 농도로 발견되며,

근육 외상(예: 타박상 또는 근섬유 파열)과 근육의 다른 유형의 병리학적인 변화(예: 괴사성 근염)에서

통증을 유발할 수 있습니다(e4).

산성 조직 pH는

근육통을 유발하는 주요 활성화 요인 중 하나입니다.

실제로 골격근의 거의 모든 병리학 적 및 병리 생리 학적 변화는 다음과 같은 pH 강하를 동반합니다.

• 만성 허혈 상태,
• 긴장성 수축 또는 경련
• 근막 트리거 포인트,
• (직업적으로 유발 된) 자세 이상 및
• 미오시타이드.

근육 통각 수용체에 저장된 신경 펩타이드는

말초 자극이 신경 종말을 활성화할 때뿐만 아니라

척추 신경이 압박될 때에도 방출됩니다.

이러한 유형의 신경병증성 통증에서 활동 전위는

압박 부위에서 생성되어 구심성,

즉 중추 신경계로 퍼질 뿐만 아니라 원심성,

즉 통각 종말 쪽으로 퍼져 혈관 활성 신경 펩타이드의 방출을 유도하는 방향으로도 퍼집니다.

이러한 방식으로

충혈, 부종 및 염증 매개체의 방출을 특징으로 하는

신경성 염증이 발생합니다(8).

염증 매개체는

근육 통각 수용체를 감작시켜

신경병증성 통증을 증가시킵니다.

BK 및 PGE2와 같은 내인성 매개체에 의한 근육 통각 수용체의 민감화는

근육 병변이있는 환자가

근육의 압력에 대한 압통과 움직임이나 운동시

통증으로 고통받는 이유 중 하나입니다.

또한

많은 유형의 근육통이

프로스타글란딘 합성을 차단하는 비스테로이드성 항염증제(NSAID)의 투여에

잘 반응하는 이유이기도 합니다.

감작은

임상적으로 두 가지 밀접하게 관련된 현상으로 나타납니다.

일반적으로 통증을 유발하지 않는 자극이

통증으로 인식되는 반면(이질통),

일반적으로 통증이 있는 자극이

이전보다 더 심한 통증을 유발하는 현상(통각 과민증)이 그것입니다.

그러나

이질통과 통각 과민증 allodynia and hyperalgesia의 주요 메커니즘은

중추 신경계에 있는 것으로 알려져 있습니다.

일반적으로 의사는 요통과 같이 근골격계에 영향을 미치는 증상에 대해 가능한 근육성 원인을 더 잘 알고 있어야 합니다.

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Central nervous mechanisms

Mechanisms of chronification

An influx of nervous impulses from muscle nociceptors into the spinal cord increases the excitability of posterior horn neurons to a greater extent than one from cutaneous nociceptors (9). Persistent muscle nociceptor activation in experimental myositis in rats leads within a few hours to an increase in the number of neurons that can be activated by impulses coming from muscle (10) (figure 2). This spread of excitation is due in part to an overexcitability of the sensory neurons of the spinal cord, which, in turn, is brought about by the effect of glutamate on NMDA (N-methyl-D-aspartate) receptors and of substance P on NK1 (neurokinin 1) receptors in the membranes of the spinal neurons (central sensitization).

중추 신경 메커니즘

만성화 메커니즘

근육 통각 수용체에서

척수로 신경 자극이 유입되면

후각 뉴런의 흥분성이 피부 통각 수용체보다 더 많이 증가합니다 (9).

쥐의 실험적 근염에서 지속적인 근육 통각 수용체 활성화는

몇 시간 내에 근육에서 오는 자극에 의해 활성화될 수 있는

뉴런 수의 증가로 이어집니다(10)(그림 2).

이러한 흥분의 확산은

부분적으로는 척수 감각 뉴런의 과도한 흥분성 때문이며,

이는 다시 척수 뉴런 막의 NMDA(N-methyl-D-aspartate) 수용체에 대한 글루타메이트의 효과와 NK1(neurokinin 1)

수용체에 대한 물질 P의 효과(중심 감작)에 의해 유발됩니다(중추 민감화).

Figure 2

The mechanism of generation of referred muscle pain. Normally, the L4 and L5 segments are the main area in which the GS nerve exerts its effects in the rat (GS, gastrocnemius-soleus muscle), characterized by effective synapses (grey triangles) that reliably excite the postsynaptic neurons. Local pain arising in these segments is felt at the site of the lesion (black arrows). In animals with an inflamed GS muscle, the area of influence of the GS nerve was found to have expanded into the L3 segment, which contains only ineffective synapses (open triangles) of GS afferent fibers. These synapses do not normally induce any action potentials in the L3 neurons. In the presence of a lesion in the muscle, the muscle afferents in the L4 and L5 segments secrete substances (e.g., SP = substance P, black dots) that diffuse to the L3 segment and convert the ineffective synapses there into effective ones. Thus, it was newly possible for impulses from GS nociceptors (open arrows) to excite the L3 neurons, ultimately giving rise to referred pain that was felt in the distribution of the fibular nerve (lateral calf and foot).

근육통의 생성 메커니즘. 

일반적으로 L4 및 L5 세그먼트는 쥐에서 GS 신경이 효과를 발휘하는 주요 영역(GS, 비복근-가자미근)으로, 시냅스 후 뉴런을 안정적으로 흥분시키는 효과적인 시냅스(회색 삼각형)가 특징입니다. 이 부위에서 발생하는 국소 통증은 병변 부위에서 느껴집니다(검은색 화살표). GS 근육에 염증이 생긴 동물의 경우, GS 신경의 영향 영역이 GS 구심성 섬유의 비효율적인 시냅스(열린 삼각형) 만 포함하는 L3 세그먼트까지 확장된 것으로 밝혀졌습니다. 이러한 시냅스는 일반적으로 L3 뉴런에서 활동 전위를 유도하지 않습니다. 근육에 병변이 있는 경우, L4 및 L5 세그먼트의 근육 구심체는 L3 세그먼트로 확산되는 물질(예: SP = 물질 P, 검은 점)을 분비하여 비효율적인 시냅스를 효과적인 시냅스로 전환합니다. 따라서 GS 통각 수용체(열린 화살표)의 자극이 L3 뉴런을 자극하여 궁극적으로 비골 신경(외측 종아리 및 발)의 분포에서 느껴지는 통증을 유발하는 것이 새롭게 가능해졌습니다.

Two main mechanisms underlie the overexcitability of spinal nociceptive neurons:

A structural change of ion channels, rendering them more permeable to Na+ and Ca2+, is the short-term result of an influx of nociceptive impulses into the spinal cord. Among other effects, this causes originally ineffective ("silent" or "dormant") synapses to become effective. A silent synapse cannot generate an action potential in the postsynaptic neuron; at most, synaptic activity in it leads to only a small excitatory post-synaptic potential. One of the mechanisms by which silent synapses become functional is an upward shift in the membrane potential of the postsynaptic cell that is brought about by a steady stream of action potentials impinging on it. This persistent depolarization activates intracellular enzymes, which, in turn, increase the permeability of the ion channels. The result is that subthreshold potentials become larger and exceed the excitation threshold. This process can generate new functional connections in the CNS. Because the membrane potential of the depolarized cell is near its excitation threshold, the cell is overexcitable and can become activated – producing pain – even in response to a weak stimulus.

A change of gene transcription in the neuronal nucleus, leading to a modification of synthetic processes, causes new ion channels to be synthesized and incorporated into the nerve cell membrane. The long-term result of central sensitization is a nociceptive cell whose membrane contains a higher density of ion channels that are also more permeable to ions. This explains the hyperexcitability of the cell. Glial cells, too, particularly microglia, can contribute to the sensitization of central neurons by secreting substances such as tumor necrosis factor a (TNF-a) (8).

It was once thought that posterior horn neurons could only be sensitized by high-frequency activation. This is not so: action potentials, or even subthreshold postsynaptic potentials, at low frequency can still suffice to make posterior horn cells overexcitable (11, 12).

척수 통각 뉴런의 과흥분성에는 두 가지 주요 메커니즘이 있습니다:

이온 채널의 구조적 변화로 인해 Na+와 Ca2+에 대한 투과성이 높아지면

통각 자극이 척수로 유입되는 단기적인 결과가 발생합니다.

다른 효과 중에서도 원래는 효과가 없던(“침묵” 또는 “휴면”) 시냅스가 효과를 발휘하게 됩니다. 침묵 시냅스는 시냅스 후 뉴런에서 활동 전위를 생성할 수 없으며, 시냅스 활동은 기껏해야 작은 흥분성 시냅스 후 전위만을 유발할 뿐입니다. 침묵 시냅스가 기능을 발휘하는 메커니즘 중 하나는 시냅스 후 세포의 막 전위가 상향 이동하는 것으로, 이는 시냅스 후 세포에 지속적으로 작용하는 활동 전위의 흐름에 의해 발생합니다. 이러한 지속적인 탈분극은 세포 내 효소를 활성화하여 이온 채널의 투과성을 증가시킵니다. 그 결과 역치 이하 전위가 커지고 여기 임계값을 초과하게 됩니다. 이 과정은 CNS에 새로운 기능적 연결을 생성할 수 있습니다. 탈분극된 세포의 막 전위가 여기 역치에 가까워지면 세포가 과도하게 흥분하여 약한 자극에 반응해도 통증을 유발하는 활성화 상태가 될 수 있습니다.

신경 세포 핵의 유전자 전사가 변화하여 합성 과정이 수정되면 새로운 이온 채널이 합성되어 신경 세포막에 통합됩니다. 중추 감작의 장기적인 결과는 막에 이온 투과성이 더 높은 고밀도의 이온 채널을 포함하는 통각 세포입니다. 이것은 세포의 과흥분성을 설명합니다.

신경교세포,

특히 미세아교세포도

종양괴사인자 A(TNF-a)와 같은 물질을 분비하여

중추 신경세포의 감작에 기여할 수 있습니다(8).

한때 후각 뉴런은 고주파 활성화에 의해서만 감작될 수 있다고 생각했습니다.

저주파의 활동 전위 또는 역치 이하의 시냅스 후 전위도

후각 세포를 과도하게 흥분시키기에 충분할 수 있습니다(11, 12).

Clinical significance

Tenderness to pressure and pain on movement or exercise. The overexcitability of nociceptive neurons in the CNS is considered the main cause of allodynia and hyperalgesia in patients with chronic muscle pain. The persistent depolarization of the sensitized cells has recently become the target of medications that open potasium channels and thus remove positive charge from the cell (e5). In this way, the membrane potential becomes increasingly negative, and thus further away from the neuron’s excitatory threshold.

The increased excitability of spinal neurons and the spread of excitation within the CNS are the first steps in the process of chronification of muscle pain. The endpoint of chronification consists of structural remodeling processes in the CNS that open up new pathways for nociceptive information and cause pain to persist over the long term. Patients with chronic muscle pain are difficult to treat, because the functional and structural changes in the CNS need time to regress. The fact that not all muscle pain becomes chronic implies that chronification requires not only the mechanisms just discussed, but also other ones, e.g., a genetic predisposition.

임상적 중요성

움직임이나 운동에 대한 압통과 통증에 대한 압통.

중추신경계에서 통각 뉴런의 과도한 흥분성은

만성 근육통 환자의 이질통과 통각 과민증의 주요 원인으로 간주됩니다.

감작된 세포의 지속적인 탈분극은

최근 칼륨 채널을 열어 세포에서 양전하를 제거하는 약물의 표적이되었습니다 (e5).

이러한 방식으로

막 전위는 점점 음전위가 되어

뉴런의 흥분성 역치에서 멀어지게 됩니다.

척추 뉴런의 흥분성 증가와 중추신경계 내 흥분의 확산은

근육통의 만성화 과정의 첫 번째 단계입니다.

만성화의 종착점은

통각 정보를 위한 새로운 경로를 열고

통증이 장기적으로 지속되도록 하는 CNS의 구조적 리모델링 과정으로 구성됩니다.

만성 근육통 환자는

중추신경계의 기능적,

구조적 변화가 퇴행하는 데 시간이 필요하기 때문에 치료가 어렵습니다.

모든 근육통이 만성화되는 것은 아니라는 사실은

만성화에는 방금 설명한 메커니즘뿐만 아니라

유전적 소인과 같은 다른 메커니즘도 필요하다는 것을 의미합니다.

Referred pain arising in muscle. Pain arising in muscle is more likely to be referred pain than pain arising in the skin. Referred pain is pain that is felt not (only) at its site of origin, but at another site some distance away. A possible mechanism of referred pain is the spread, within the spinal cord, of excitation due to the muscle lesion (9) (figures 2 and ​and3).3). As soon as the excitation reaches sensory posterior horn neurons that innervate an area beyond the site of the original muscle lesion, the patient feels referred pain in that area, even though none of the nociceptors in it are activated (13).

근육에서 발생하는 연관 통증.

근육에서 발생하는 통증은

피부에서 발생하는 통증보다 연관 통증일 가능성이 더 높습니다.

연관 통증은

통증이 발생한 부위에서만 느껴지는 것이 아니라

어느 정도 떨어진 다른 부위에서도 느껴지는 통증을 말합니다.

연관 통증의 가능한 메커니즘은

척수 내에서 근육 병변으로 인한 자극이 확산되는 것입니다(9)(그림 2 및 3).3).

흥분이 원래 근육 병변 부위 너머의 부위를 자극하는 감각 후각 뉴런에 도달하자마자

환자는 그 부위의 통각 수용체가 활성화되지 않더라도

해당 부위에서 연관 통증을 느낍니다(13).

Figure 3

Pain referral from a myofascial trigger point (MTrP) in the soleus muscle to the sacroiliac (SI) joint. As shown in figure 2, referral of pain to the SI joint can be explained as follows: first, nociceptors in the trigger point induce local pain. The nociceptive impulses arising from the trigger point are then carried over spinal cord neurons belonging to the segments L5–S1, which are the normal relay stations for impulses from the soleus muscle. As excitation spreads in the spinal cord (in this case, mainly in the caudal direction), the normally ineffective connections between the soleus muscle and the neurons of the S2–S4 segments become effective. Impulses from the trigger point nociceptors can now activate neurons in S2–S4 that otherwise provide sensory innervation to the SI joint. The individual therefore feels pain referred to the SI joint.

가자미근의 근막 유발점(MTrP)에서 

천장관절(SI) 관절로 통증이 전달됩니다. 

그림 2에서 볼 수 있듯이 SI 관절로의 통증 전달은 다음과 같이 설명할 수 있습니다. 

첫째, 트리거 포인트의 통각 수용체가 

국소 통증을 유발합니다. 

그런 다음 트리거 포인트에서 발생하는 통각 자극은 

가자미근의 자극에 대한 정상적인 중계 스테이션인 

L5-S1 세그먼트에 속하는 척수 뉴런을 통해 전달됩니다. 

척수에서 여기가 퍼지면서(이 경우 주로 꼬리 방향으로) 

가자미근과 S2-S4 세그먼트의 뉴런 사이의 일반적으로

 비효율적인 연결이 효과적이 됩니다. 

트리거 포인트 통각 수용체의 자극은 

이제 SI 관절에 감각 신경을 제공하는 S2-S4의 뉴런을 활성화할 수 있습니다. 

따라서 개인은 

SI 관절로 통증을 느낍니다.

An example is shown in figure 3: a stimulus delivered to the myofascial trigger point (MTrP) in the soleus muscle causes only mild local pain, while the patient feels more severe (referred) pain in the sacroiliac joint. No conclusive answers are yet available to the questions of why muscle pain is more likely than cutaneous pain to be referred, why it is usually not referred to both proximal and distal sites, and why pain referral is often discontinuous. There is, however, a well-known discontinuity of spinal topography between the C4 and T2 dermatomes.

가자미근의 근막 유발점(MTrP)에 전달된 자극은

경미한 국소 통증만 유발하는 반면,

천장관절에는 더 심한 (참조성) 통증을 느끼는 경우가 그림 3에 나와 있습니다.

왜

근육통이 피부 통증보다 의뢰될 가능성이 더 높은지,

왜 일반적으로 근위 및 원위 부위 모두에 의뢰되지 않는지,

왜 통증 의뢰가 종종 불연속적인지에 대한 질문에 대한 결정적인 답은 아직 없습니다.

그러나

C4와 T2 피부절 사이에는

척추 지형이 불연속적인 것으로 잘 알려져 있습니다.

Changes of muscle tone as a cause of pain

Muscle spasm can be defined as persistent, involuntary muscle contraction (not including spasticity, a phenomenon of central nervous origin). The main reason why pain arises in muscle spasm is muscle ischemia, which leads to a drop in pH and the release of pain-producing substances such as bradykinin, ATP, and H+.

The vicious-circle concept of muscle spasm – muscle pain causes spasm, which causes more pain, etc. – should now be considered obsolete. Most studies have shown that muscle pain lowers the excitability of the α-motor neurons innervating the painful muscle (14) (a "pain adaptation" model) (15).

통증의 원인인 근육 긴장도의 변화

근육 경련은

지속적이고 불수의적인 근육 수축으로 정의할 수 있습니다(중추 신경 기원의 현상인 경련은 포함되지 않음).

근육 경련에서 통증이 발생하는 주된 이유는

근육 허혈로 인해 pH가 떨어지고

브라디키닌, ATP, H+와 같은 통증 유발 물질이 방출되기 때문입니다.

근육통이 경련을 일으키고,

경련이 더 큰 통증을 유발하는 등

근육 경련의 악순환 개념은 이제 더 이상 유효하지 않습니다. -

이제 더 이상 유효하지 않은 것으로 간주되어야 합니다.

대부분의 연구에 따르면

근육통은 통증이 있는 근육을 자극하는

α-운동 뉴런의 흥분성을 낮춘다고 합니다(14)(“통증 적응” 모델)(15).

Clinical significance

Muscle spasm can be precipitated by, among other things, pain in another muscle. Thus, a spasm-like increase EMG activity in the trapezius muscle has been described in response to painful stimulation of the biceps brachii muscle (16). Another source of muscle spasms is pathological changes in a neighboring joint. These sources of pain must be deliberately sought.

임상적 중요성

근육 경련은

무엇보다도 다른 근육의 통증에 의해 촉발될 수 있습니다.

따라서,

상완 이두근의 고통스러운 자극에 대한 반응으로

승모근의 경련과 같은 증가 된 EMG 활동이 설명되었습니다 (16).

근육 경련의 또 다른 원인은

인접한 관절의 병리학적인 변화입니다.

이러한 통증의 원인은 의도적으로 찾아야 합니다.

Myofascial trigger points

Myofascial trigger points (MTrP’s) are palpable, punctate areas of hardening in the muscle tissue that are painful on movement and palpation (17). Light-microscopic studies performed many years ago already revealed so-called contraction knots within MTrP’s (18): these are local thickenings of individual muscle fibers brought about by the contraction of a small number of sarcomeres.

In a widespread hypothesis on the origin of MTrP’s (19), it is supposed that a muscular lesion damages the neuromuscular endplate so that it secretes an excessive amount of acetylcholine. The ensuing depolarization of the muscle cell membrane produces a contraction knot that compresses the neighboring capillaries, causing local ischemia. Ischemia, in turn, leads to the release of substances into the tissue that sensitize nociceptors, accounting for the tenderness of MTrP’s to pressure. Substances of this type have been found to be present within the MTrP’s of these patients (20). This supposed mechanism leaves many questions unanswered but is currently the only comprehensive hypothesis on the origin of MTrP’s.

근막 트리거 포인트

근막 트리거 포인트(MTrP)는

근육 조직이 딱딱하게 굳어져

움직임과 촉진 시 통증을 유발하는 점상 부위입니다(17).

수년 전에 수행된 광학 현미경 연구에서는

이미 MTrP 내에서 소위 수축 매듭(18)이 발견되었는데,

이는 소수의 육종이 수축하여 개별 근육 섬유가 국소적으로 두꺼워진 것입니다.

MTrP의 기원에 대한 널리 퍼진 가설(19)에서는

근육 병변이 신경근 종판을 손상시켜

과도한 양의 아세틸콜린을 분비하는 것으로

추정하고 있습니다.

이어서

근육 세포막의 탈분극은

주변 모세혈관을 압박하는 수축 매듭을 생성하여

국소 허혈을 일으킵니다.

허혈은

차례로 통각 수용체를 민감하게 하는 물질을 조직으로 방출하여

MTrP가 압력에 민감하게 반응하는 것을 설명합니다.

이러한 유형의 물질은

이러한 환자의 MTrP 내에 존재하는 것으로 밝혀졌습니다(20).

이러한 메커니즘은

아직 많은 의문에 대한 해답을 제시하지 못하고 있지만,

현재로서는 MTrP의 기원에 대한 유일한 포괄적인 가설입니다.

Clinical significance

Patients with MTrP’s often have pain in three locations:

•  
•  
•  

Because the MTrP is cut off from its blood supply by compression of the local microcirculation, oral NSAID’s are not very effective against TrP pain. Therapeutic injections into the trigger point presumably work by diluting the sensitizing substances that are present here (among other mechanisms), as normal saline injections have been found to be just as effective as local anesthetic injections (13).

The referred symptoms associated with an MTrP often lead patients to localize their pain incorrectly. In such cases, the physician must deliberately search for the actual source of the pain by palpation of the muscle, and then treat it accordingly.

임상적 중요성

MTrP 환자는 종종 세 군데에 통증이 있습니다:

• MTrP 자체의 부위,
• 수축 매듭에 의해 늘어난 근육 섬유가 당겨서 영향을 받은 근육의 기원 또는 삽입 부위,
• 그리고 MTrP 외부로 연관 통증을 유발합니다(그림 3).

MTrP는

국소 미세 순환의 압박으로 인해

혈액 공급이 차단되기 때문에

경구용 NSAID는 TrP 통증에 그다지 효과적이지 않습니다.

생리식염수 주사가

국소 마취 주사만큼 효과적인 것으로 밝혀졌기 때문에

트리거 포인트에 대한 치료 주사는

여기에 존재하는 민감성 물질을 희석하여 (다른 메커니즘 중에서도) 효과가 있을 것으로

추정됩니다(13).

MTrP와 관련된 증상으로 인해 환자는

종종 통증의 위치를 잘못 파악하는 경우가 있습니다.

이러한 경우 의사는

의도적으로 근육을 촉진하여

통증의 실제 원인을 찾은 다음 그에 따라 치료해야 합니다.

Descending nociceptive inhibition and the fibromyalgia syndrome

An important symptom of the fibromyalgia syndrome (FMS) is generalized pain that is mainly felt in the musculature (21). Two main models have been proposed to account for generalized muscle pain:

•  
•  

하행성 통각 억제와 섬유근육통 증후군

섬유근육통 증후군(FMS)의 중요한 증상은

주로 근육에서 느껴지는 전신 통증입니다(21).

전신 근육통을 설명하기 위해 두 가지 주요 모델이 제안되었습니다:

• 근육 통각 수용체로 통각 자극의 유입이 증가하면 중추 신경계의 뉴런이 감작되어 통증에 대한 과민 반응이 일반화됩니다 (22). 그러나 FMS 환자의 근육에서는 비특이적 변화만 발견되었으며, 이는 근육 통각 수용체를 자극하지 않을 가능성이 높습니다. 한 연구(e6)에서 관찰된 근육 조직학의 변화가 FMS의 통증과 관련이 있는지는 아직 미지의 문제입니다.
• 하행성 통증 조절 시스템(즉, 통증 억제 및 통증 촉진 시스템)이 기능 장애를 일으킵니다. 이 중 가장 중요한 것은 통증 억제 시스템으로, 일반적으로 주요 척추 통각 경로를 구성하는 척수관 뉴런(23)의 활동을 강압적으로 약화시킵니다. 이 통증 억제 시스템의 기원 뉴런은 중뇌에 있습니다. 이 시스템의 신경 자극은 수질의 중계소를 통해 척수의 통각 세포로 이동하여 실제 억제가 이루어집니다. 하강 시스템의 활동은 전전두엽 피질, 시상하부 및 변연계와의 연결에 의해 영향을 받습니다. 하강 시스템은 내인성 오피오이드와 세로토닌 및 노르아드레날린을 신경전달물질로 사용합니다(24). 하행성 통증 억제 시스템은 근육통을 매개하는 뉴런에 특히 강력한 영향을 미치므로(e7), 이 시스템의 기능 장애는 주로 근육통을 유발할 것으로 예상할 수 있습니다.

Clinical significance

The model of increased peripheral nociceptive activity leading to central sensitization can explain cases in which a local trauma, e.g., a whiplash injury of the cervical spine (e8), develops into a generalized fibromyalgia syndrome.

Many authors favor a primary cause in the central nervous system in the form of a dysfunctional processing of nociceptive information. The dysfunction might consist, for example, of an insufficient degree of activity in the descending pain-inhibiting pathways, or of excessive activity in the descending pain-promoting pathways (24). Connections to the limbic system explain the fact that psychosocial influences play a major role in the pain of FMS. If the descending inhibition of pain is insufficient, i.e., if the neurons of the spinothalamic tract are disinhibited, then pain may arise even in the absence of a painful stimulus in the periphery.

Clinical examination reveals sites of excessive sensitivity to palpation (tender points, TeP), at which mild externally applied pressure causes pain. Many of these TeP’s are located at the myotendinous junction, rather than near the belly of the muscle, where MTrP’s are more likely to be found. These TeP’s are not associated with any local pathological changes (as far as is known) but are rather the expression‎ of a generalized hypersensitivity to pain. FMS patients have a low pain threshold in the skin and subcutaneous tissue as well as in muscle (25).

Dysfunction of the descending pain-inhibiting system is suggested by the fact that the pain of FMS usually does not respond to morphine, which exerts its analgesic effect mainly by activating the pain-inhibiting pathways.

임상적 중요성

중추 감작으로 이어지는 말초 통각 활동의 증가 모델은

경추의 채찍질 손상(e8)과 같은 국소 외상이

전신 섬유근육통 증후군으로 발전하는 경우를 설명할 수 있습니다.

많은 저자는 중추신경계에서 통각 정보의 기능 장애를 주요 원인으로 보고 있습니다.

예를 들어,

기능 장애는 하행 통증 억제 경로의 활동이 불충분하거나

하행 통증 촉진 경로의 과도한 활동으로 구성될 수 있습니다(24).

변연계와의 연결은

심리사회적 영향이 FMS의 통증에 중요한 역할을 한다는 사실을 설명합니다.

통증의 하강 억제가 불충분 한 경우,

즉 척수체의 뉴런이 억제되는 경우

말초에 고통스러운 자극이없는 경우에도 통증이 발생할 수 있습니다.

임상 검사를 통해 촉진에 과도하게 민감한 부위(압통점, TeP)를 발견할 수 있는데,

이 부위는 외부에서 가볍게 압력을 가해도 통증을 유발합니다.

이러한 압통점의 대부분은 근육의 배꼽 근처가 아닌 근건 접합부에 위치하며, MTrP가 발견될 가능성이 더 높습니다. 이러한 TeP는 (알려진 한) 국소적인 병리학적 변화와 관련이 없으며 오히려 통증에 대한 일반화된 과민 반응의 표현입니다. FMS 환자는 근육뿐만 아니라 피부와 피하 조직에서도 통증 역치가 낮습니다(25).

하강 통증 억제 시스템의 기능 장애는 FMS의 통증이 일반적으로 주로 통증 억제 경로를 활성화하여 진통 효과를 발휘하는 모르핀에 반응하지 않는다는 사실에 의해 제안됩니다.