Name: pain signaling and inflammation
Uploaded: 2025-10-23T11:49:14.000Z
Duration: 1 min 44 s
Channel: JoVE

Nozizeption, allgemein als Schmerz bezeichnet, ist der Vorgang, bei dem ein schädlicher Reiz über das periphere und zentrale Nervensystem übertragen wird, um vor möglichen Verletzungen oder Schaden zu warnen.
 Wenn ein schädliches Signal erkannt wird, werden Nozizeptoren, freie Nervenenden, aktiviert.
 In der Nähe befindliche Mastzellen setzen Chemikalien wie Histamine frei, während Makrophagen Cytokine ausschütten, kleine Proteine, die wichtige Faktoren für Immunsignale sind.
 Gleichzeitig leiten die Axionen der Nozizeptoren das Signal hauptsächlich über zwei verschiedene Schmerzfasern an das Hinterhorn des Rückenmarks weiter.
 Die ersten, die aktiviert werden, sind die dünn myelinisierten A-Delta-Fasern, die sofort scharfe und gut lokalisierte Schmerzen mit sehr hoher Geschwindigkeit leiten, damit sich der Körper vom schädlichen Reiz zurückziehen kann.
 Die andere Art von Axionen sind C-Fasern, die sich langsam verhalten, da sie nicht myelinisiert sind und anhaltende brennende Schmerzen übertragen.
 Vom Rückenmark kreuzen sich die Schmerzsignale und wandern zum Hirnstamm, gefolgt vom Thalamus und dem somatosensorischer Kortex, wo die Schmerzsignale interpretiert werden, um den Ort der Verletzung zu bestimmen.
 Zusätzliche Hirnregionen verarbeiten den Schmerz, insbesondere kortikolimbische Strukturen, einschließlich Amygdala und präfrontaler Kortex, die sich auf emotionale Erinnerungen und Kognition beziehen.
 Letztendlich tragen die vielfältigen Interaktionen im Gehirn zur subjektiven Wahrnehmung des Einzelnen bei.

St. John Smith, Ewan. "Fortschritte beim Verständnis von Nozizeption und neuropathischen Schmerzen." Zeitschrift für Neurologie 265, Nr. 2 (2018): 231–38. [<a href="https://doi.org/10.1007/s00415-017-8641-6" target="__blank">Quelle</a>]

Pinho-Ribeiro, Felipe A., Waldiceu A. Verri und Isaac M. Chiu. "Sensorische Neuron-Immun-Interaktionen zwischen Nozizeptoren bei Schmerzen und Entzündungen." Trends in Immunology 38, Nr. 1 (Januar 2017): 5–19. [<a href="https://doi.org/10.1016/j.it.2016.10.001" target="__blank">Quelle</a>]

nozizeption

Nociception

Nozizeption ist die Fähigkeit, Schmerz zu fühlen. Sie ist für das Überleben und das allgemeine Wohlbefinden eines Organismus unerlässlich. Schädliche Reize wie stechender Schmerz von einem scharfen Gegenstand, Hitze von einer offenen Flamme oder Kontakt mit ätzenden Chemikalien werden zuerst von Sinnesrezeptoren, den sogenannten Nozizeptoren, die sich an den Nervenenden befinden, erfasst. Die Nozizeptoren exprimieren Ionenkanäle, die schädliche Reize in elektrische Signale umwandeln. Wenn diese Signale durch die Sinnesneuronen ins Gehirn gelangen, werden sie als Schmerz empfunden. So hilft der Schmerz dem Organismus, schädliche Reize zu vermeiden.
 
 Das Immunsystem spielt eine wesentliche Rolle in der Schmerzpathologie. Wenn Immunzellen wie Mastzellen und Makrophagen am Ort der Verletzung auf schädliche Stimuli stoßen, setzen sie entzündliche Chemikalien wie Zytokine, Chemokine, Histamine und Prostaglandine frei. Diese Chemikalien locken andere Immunzellen wie Monozyten und T-Zellen zu der verletzen Stelle. Sie stimulieren auch Nozizeptoren, was zu einer Hyperalgesie-einer intensiveren Reaktion auf einen zuvor schmerzhaften Reiz, oder zu einer Allodynie-einer schmerzhaften Reaktion auf einen normalerweise harmlosen Reiz, wie z.B. eine leichte Berührung, führt. Eine solche Schmerzsensibilisierung hilft, die verletzte Stelle während der Heilung zu schützen.
 
 In einigen Fällen überlebt der Schmerz seine Rolle als akutes Warnsystem, wenn die Sensibilisierung mit der Zeit nicht verschwindet. Chronische Schmerzen sind anhaltende oder wiederkehrende Schmerzen, die länger als drei Monate andauern. Sie werden häufig von entzündlichen Zuständen wie rheumatoider Arthritis verursacht. Nicht-steroidale Entzündungshemmer (NSAIDs) wie Aspirin und Ibuprofen reduzieren den Schmerz, indem sie die Synthese der Entzündungsmoleküle, der Prostaglandine, hemmen. Die derzeit zur Schmerzbekämpfung eingesetzten NSAIDs und Opioide verursachen jedoch schwere Nebenwirkungen und können zu einer Abhängigkeit führen. Daher kann das Verstehen der Mechanismen, die der Schmerzpathologie zugrunde liegen, dazu beitragen, wirksamere Medikamente zur Unterdrückung der Schmerzwahrnehmung mit weniger schweren Nebenwirkungen zu entwickeln.

Nozizeption

Nozizeption – die Fähigkeit, Schmerzen zu empfinden – ist für das Überleben und das allgemeine Wohlbefinden eines Organismus unerlässlich. Schädliche Reize wie Piercing ...

Education

Lehre

JoVE Core

Biology

Biologie

Human Biology

Humanbiologie

Musculoskeletal System

Muskel-Skelett-System

KEY TERMS AND CONCEPTS

KERNBEGRIFFE UND KONZEPTE

pain signaling and inflammation

Pain signaling begins when the body detects a harmful stimulus. Sharp objects, open flames, and corrosive chemicals can trigger this response. Sensory receptors called nociceptors, which sit on nerve endings, detect these noxious stimuli and use ion channels to turn them into electrical signals.

Those electrical signals travel through sensory neurons to the brain, where they are experienced as pain. This warning system helps an organism avoid damage and stay safe. Pain is therefore an important part of survival and overall well-being.

The immune system also shapes pain after an injury. Mast cells and macrophages at the injury site release inflammatory chemicals such as cytokines, chemokines, histamines, and prostaglandins. These signals attract more immune cells, including monocytes and T cells, and they also stimulate nociceptors.

This immune response can increase pain sensitivity. Hyperalgesia is a stronger response to a stimulus that was already painful. Allodynia is pain caused by something that is usually not painful, such as light touch. These changes help protect the injured area during healing.

Pain can become a problem when sensitization does not fade. Chronic pain is persistent or recurring pain that lasts longer than three months. It often occurs with inflammatory diseases such as rheumatoid arthritis. NSAIDs, including aspirin and ibuprofen, reduce pain by blocking the production of prostaglandins. However, NSAIDs and opioids can cause serious side effects and may lead to addiction, so researchers continue to study pain mechanisms to find safer drugs.

Pain Signaling and Inflammation

what is the skeletal system?

Human Skeleton: Bones, Cells, and Disease

The human skeleton is a living framework made of 206 bones in adults. Bones connect with cartilage, tendons, and ligaments. This system gives the body support, protects organs, and helps with movement and locomotion. The skeleton has two main parts: the axial skeleton and the appendicular skeleton. The axial skeleton has 80 bones and includes the skull, the vertebral column, and the rib cage. The cranium, or upper skull, has eight bones that enclose the brain, while the lower part of the skull...

bone structure

Inside a Long Bone

Inside a long bone, osseous tissue is organized into two main types: cortical bone and cancellous bone. A femur is a clear example of this structure. The bone also includes outer coverings and inner spaces that support growth, repair, and blood cell production. Cortical bone, also called compact bone, forms the dense outer layer along the diaphysis, or shaft. It is covered by the periosteum, a membrane with connective tissue, capillaries, and nerves. Beneath the cortical layer is the medullary...

joints

Types of Joints in the Human Body

Joints are the places where adjacent bones connect. They are also called articulations or articular surfaces. Joints help the body move and stay stable. Joints can be classified by structure or by function. Structural classification depends on the material that forms the joint and whether there is a space between the bones. By structure, joints are fibrous, cartilaginous, or synovial. Fibrous joints are connected by fibrous tissue and have no cavity between the bones. Because of this, they do...

bone remodeling

How Hormones Control Bone Turnover

Bone turnover is a continuous process in which old bone is broken down and new bone is built. Osteoclasts carry out bone resorption, and osteoblasts carry out bone formation. In adults, this balanced cycle helps maintain bone mass and calcium homeostasis. Mechanical stress can also stimulate turnover as part of normal maintenance and repair. Parathyroid hormone, or PTH, helps control blood calcium levels by increasing bone resorption when calcium is low. It is released from the parathyroid...

skeletal muscle anatomy

Muscle Fibers, Tendons, and Contraction

Skeletal muscle moves the body by pulling on bones through tendons. Tendons are the connective tissue that attaches skeletal muscle to bones. When skeletal muscles contract, they create voluntary movement. Skeletal muscle is wrapped in layers of connective tissue. The outer layer is the epimysium, which helps protect the muscle. Beneath it, the perimysium surrounds and groups fasciculi, which are bundles of skeletal muscle cells called myocytes. These cells are also called skeletal muscle...

classification of skeletal muscle fibers

Skeletal Muscle Fiber Speed and Energy

Skeletal muscle fibers can be grouped by how fast they contract and how they make ATP, the energy cells use for movement. These differences also shape their physical features. Most human muscles contain all three fiber types, but in different amounts. Slow oxidative fibers, also called slow-twitch fibers, appear red because they have many capillaries and high levels of myoglobin, an oxygen-storing protein. They also contain more mitochondria, which make ATP through oxidative phosphorylation,...

muscle contraction

Nerve Signals That Trigger Muscle Contraction

Nerve signals trigger muscle contraction in both skeletal and smooth muscle, but the two muscle types use different control systems. In skeletal muscle, the signal begins at the motor end plate, which is the synapse between a motor neuron and a muscle fiber. In smooth muscle, contraction is controlled by the autonomic nervous system and happens without conscious control. In skeletal muscle, motor nerve terminals release acetylcholine. This neurotransmitter binds to receptors on the sarcolemma,...

cross-bridge cycle

Calcium Control in Muscle Contraction

Calcium control in muscle contraction depends on ATP, motor neurons, and the sliding action of actin and myosin. As a muscle contracts, the thin and thick filaments overlap more, and the sarcomere, which is the contractile unit of the muscle, becomes shorter. This process uses energy from ATP and happens in a repeating cycle at the molecular level. Myosin drives the movement of actin through a cross-bridge cycle. When ATP attached to the myosin head is hydrolyzed to ADP, myosin shifts into a...

motor units

How Motor Units Control Muscle Movement

Motor units control skeletal muscle movement. A motor unit includes one efferent motor neuron, which carries signals away from the central nervous system, and all of the muscle fibers it innervates. A single motor neuron can connect with multiple muscle fibers, but each muscle fiber is innervated by only one motor neuron. Lower motor neurons are the efferent neurons that control skeletal muscle, the most abundant type of muscle in the body. Their cell bodies are found in the spinal cord or...

the spinal cord

Spinal Cord Structure and Dermatomes

The spinal cord is the main nerve pathway of the central nervous system. It carries sensory signals from the body to the brain and motor signals from the brain to the body. It begins at the foramen magnum, the opening at the base of the skull, and extends to the level of the first or second lumbar vertebra. In cross-section, the spinal cord is cylindrical and contains both gray matter and white matter. The central canal lies in the middle and is a remnant of the lumen of the primitive neural...

nociception

Pain signaling begins when the body detects a harmful stimulus. Sharp objects, open flames, and corrosive chemicals can trigger this response. Sensory receptors called nociceptors, which sit on nerve endings, detect these noxious stimuli and use ion channels to turn them into electrical signals. Those electrical signals travel through sensory neurons to the brain, where they are experienced as pain. This warning system helps an organism avoid damage and stay safe. Pain is therefore an...

key terms and concepts

Learn how nociceptors detect harmful stimuli, how inflammation boosts pain sensitivity, and why chronic pain can persist after injury.

Pain Signaling and Inflammation | JoVE K12

JoVE Core series brings biology to life through over 300 concise and easy-to-understand animated video lessons that explain key concepts in biology, plus more than 150 scientist-in-action videos that show actual research experiments conducted in today’s laboratories.

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Die JoVE-Serie erweckt die Biologie durch über 300 prägnante und leicht verständliche animierte Video-Lektionen zum Leben, die Schlüsselkonzepte der Biologie erklären, sowie durch mehr als 150 Videos von Wissenschaftlern in der Praxis, die aktuelle Forschungsexperimente in den Labors von heute zeigen.

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