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C群神経線維は、中枢神経系（CNS）および末梢神経系（PNS）に存在する3種類の神経線維のうちの1つです。C群線維は無髄で、直径が小さく伝導速度が遅いのに対し、A群およびB群は有髄です。C群線維には、自律神経系（ANS）の節後線維や、脊髄後根の神経線維（IV線維）が含まれます。これらの線維は感覚情報を伝達します。
神経線維の損傷や障害は神経因性疼痛を引き起こします。カプサイシンはC線維のバニロイド受容体を活性化し、唐辛子特有の灼熱感をもたらします。
C線維は、体性感覚系の神経に存在する神経線維の一種です。[ 1 ]これらは求心性神経線維であり、末梢から中枢神経系へ入力信号を伝達します。[ 2 ]
C線維は、中枢神経系の他の神経線維とは異なり、無髄である。[ 1 ]この髄鞘の欠如が、伝導速度が遅い原因であり、その速度はせいぜい1000μm程度である。2 m/s 。[ 1 ] C繊維の平均直径は0.2～ 1.5μmです。
C線維軸索は、レマック束と呼ばれる束にまとめられます。[ 3 ]これは、非髄鞘形成シュワン細胞が軸索を囲むことで、軸索を密接に束ねることで発生します。[ 4 ]シュワン細胞は、軸索の間に細胞質を押し込むことで、軸索同士が接触しないようにします。 [ 4 ]レマック束の状態は、年齢によって変化します。[ 4 ]各レマック束に含まれるC線維軸索の数は、場所によって異なります。[ 3 ]例えば、ラットモデルでは、L5背根神経節から出る20本以上の軸索からなる大きな束が見られる一方、遠位神経節では平均3本の軸索からなる小さな束が見られます。[ 3 ]複数のニューロンがレマック束に軸索を提供し、平均して束あたり約2本の軸索が提供されます。[ 3 ]レマック束の断面積は、その内部にある軸索の数に比例する。[ 3 ]末梢神経の遠位部にあるレマック束は、他のレマック束と集まっている。[ 3 ]レマックシュワン細胞は、内部にある軸索の活動電位に電気化学的に反応することが示されている。 [ 3 ]
神経損傷を引き起こしたが、近傍のC線維が無傷のままである実験では、C線維の自発活動の増加が観察される。[ 3 ]この現象は、損傷した神経線維が、隣接する損傷していない線維の機能を変化させる因子を放出する可能性があるという理論を支持する。[ 3 ]レマック束の研究は、損傷を受けた後の神経再生において重要な意味を持つ。[ 3 ]現在、遠位C線維機能の回復には数ヶ月かかり、それでも不完全な機能しか回復しない可能性がある。[ 3 ]これにより、異常な感覚機能や神経因性疼痛が生じる可能性がある。[ 3 ]レマック束は、損傷した軸索の再生を促進する特定の栄養因子を放出すると考えられている。[ 3 ]
C線維は脊髄の背角上部の膠様質で二次投射ニューロンとシナプスを形成する。[ 5 ]二次投射ニューロンは広範囲ダイナミックレンジ（WDR）型であり、侵害受容終末と有髄A型線維の両方から入力を受ける。[ 5 ]脊髄視床路には、広範囲ダイナミックレンジ（WDR）、高閾値（HT）、低閾値（LT）の3種類の二次投射ニューロンが存在する。 [ 6 ]これらの分類は、機械的刺激に対する反応に基づいている。[ 6 ] 二次ニューロンは、脊髄の反対側の半分の腹外側または前外側象限で脳幹と視床に上昇し、脊髄視床路を形成する。[ 1 ]脊髄視床路は、痛みと温度の知覚に関連する主要な経路であり、脊髄を外側で直接横断します。[ 1 ]この横断の特徴は、損傷部位の特定を可能にするため、臨床的に重要です。
Aδ線維は、強い髄鞘化と異なる活性化条件により伝導速度が速いため、特定の部位に生じる浅く素早い痛み（第1痛）の感覚に広く関与しています。[ 1 ] Aδ線維は、より弱い刺激に反応します。[ 1 ] C線維は、より強い刺激に反応し、ゆっくりと持続し広がる第2痛の原因となります。[ 1 ]これらの線維は実質的に髄鞘化されておらず、その結果、伝導速度がはるかに遅いため、おそらく痛みの感覚をゆっくりと伝達すると考えられます。[ 7 ]
C線維は、さまざまな刺激に反応できるため、多感覚性であると考えられています。熱的、機械的、または化学的な性質の刺激に反応します。[ 1 ] C線維は、体内のあらゆる種類の生理的変化に反応します。[ 8 ]例えば、低酸素症、低血糖、低浸透圧、筋肉代謝産物の存在、さらには光や敏感な触覚にも反応することができます。[ 8 ] C線維受容体には以下が含まれます。
このような入力信号の多様性により、皮質第1層のさまざまな細胞が異なる様式選択性と形態を持つことが求められる。[ 8 ]これらの多様なニューロンは、私たちが身体で感じるさまざまな感覚に関与しており、さまざまな刺激に対する反応によって分類することができる。[ 8 ]脳は、これらの信号の統合を利用して、温度や痛みなど、身体の恒常性を維持している。 [ 8 ]
バニロイド受容体（VR-1、TRPV1）は、C線維とAδ線維の両方の自由神経終末に存在する受容体 で、高温（>43 °C）と化学物質カプサイシンに反応します。[ 10 ]カプサイシンは、リガンド依存性イオンチャネルを開いて活動電位を発生させることでC線維を活性化します。[ 10 ]この受容体はカプサイシンと熱の両方に反応するため、唐辛子は辛いと感じられます。[ 10 ] VR-1は細胞外の酸性化にも反応でき、3つの感覚刺激すべてへの同時曝露を統合することができます。[ 11 ] VR1は、有害な熱刺激に対する炎症性感作に不可欠です。[ 11 ] 2番目のタイプの受容体であるバニロイド様受容体（TRPV2、VRL-1）は、熱に対する活性化閾値が約52 °Cと高く、カプサイシンと低pHにも反応します。[ 1 ]両方のタイプの受容体は膜貫通型受容体であり、静止状態では閉じています。[ 1 ]これらの受容体が開くと、ナトリウムとカルシウムの流入が起こり、線維全体に活動電位が発生します。[ 1 ]両方の受容体は、一過性受容体電位（TRP）受容体と呼ばれるより大きな受容体ファミリーの一部です。 [ 1 ]これらの熱伝達受容体に損傷が生じると、リン酸化の熱痛閾値が低下することにより、慢性神経因性疼痛を引き起こす可能性があります。[ 9 ] [ 12 ]
侵害受容体の活性化は、痛みの感覚を引き起こすために必ずしも必要ではありません。[ 12 ]軽い接触などの無害な刺激に通常は反応する神経線維の損傷や障害は、反応に必要な活性化閾値を低下させる可能性があります。この変化により、生物は最も軽い接触からでも激しい痛みを感じるようになります。[ 12 ]神経因性疼痛症候群は、通常は痛みを伝達する神経系の部分の病変または疾患によって引き起こされます。[ 13 ]主な分類は4つあります。
C線維またはAδ線維のいずれかの神経損傷後、それらは異常に敏感になり、病的な自発活動を引き起こします。[ 5 ]この正常な活動の変化は、神経損傷に対する一次求心性侵害受容体の分子および細胞の変化によって説明されます。 [ 5 ]損傷した神経の異常な活動は、電位依存性ナトリウムチャネルのmRNAの増加と関連しています。[ 14 ]異常な活動部位でのこれらのチャネルの不規則なグループ化は、活性化閾値を低下させ、過活動につながる可能性があります。[ 14 ]
神経損傷や繰り返し刺激を受けた後、広範囲ダイナミックレンジニューロンは全般的に興奮性の増加を示す。[ 5 ]この過興奮性は、有害刺激に対するニューロンの反応の増加（痛覚過敏）、ニューロンの受容野の拡大、または過興奮性が他のセグメントに広がることによって生じる可能性がある。[ 5 ]この状態はC線維によって維持される。[ 5 ]
C線維は、その過活動に反応して脊髄の背角の中枢性感作を引き起こします。[ 5 ]この現象の根底にあるメカニズムは、これらの病的に感作されたC線維によるグルタミン酸の放出に関係しています。 [ 5 ]グルタミン酸はシナプス後NMDA受容体と相互作用し、背角の感作を促進します。[ 5 ]シナプス前ニューロン電位依存性Nカルシウムチャネルは、このグルタミン酸と神経ペプチドであるサブスタンスPの放出に大きく関与しています。[ 5 ]シナプス前ニューロン電位依存性Nカルシウムチャネルの発現は、神経損傷または反復刺激後に増加します。 [ 5 ] NMDA受容体の活性化（グルタミン酸による）は、シナプス後一酸化窒素合成酵素を増強します。一酸化窒素はシナプス前膜に逆戻りして電位依存性N型カルシウムチャネルの発現を増強し、疼痛ワインドアップ現象を引き起こすと考えられている。この異常な中枢性感作サイクルにより、疼痛（痛覚過敏）および以前は無害であった刺激に対する疼痛反応（アロディニア）が増加する。[ 5 ]
C線維活動から誘発される脊髄後角ニューロンの中枢性感作は、「セカンドペイン」（TSSP）の時間的加算の原因である。 [ 15 ]この現象は「ワインドアップ」と呼ばれ、刺激の周波数が0.33 Hz以上であることに依存する。 [ 15 ]ワインドアップは慢性疼痛および中枢性感作と関連している。 [ 15 ]この最小周波数は、さまざまな周波数の熱パルスを受けたときの健常者のfMRIを比較することによって実験的に決定された。 [ 15 ] fMRIマップは、対側視床（THAL）、S1、両側S2、前部および後部島皮質（INS）、中前帯状皮質（ACC）、および補足運動野（SMA）を含む、TSSP応答によって活性化される共通領域を示している。[ 15 ] TSSPイベントは、体性感覚処理、痛みの知覚と調節、認知、皮質における前運動活動などの機能を処理する脳の他の領域とも関連しています。 [ 15 ]
現在、神経因性疼痛の治療に効果があると証明されている薬剤は限られており、患者によって大きく異なります。[ 12 ]開発された薬剤の多くは、偶然または観察によって発見されたものです。[ 12 ]過去の治療法には、ケシ抽出物などのオピオイド、サリチル酸などの非ステロイド性抗炎症薬、コカインなどの局所麻酔薬などがあります。[ 12 ]最近の治療法には、抗うつ薬や抗けいれん薬などがありますが、これらの治療法の実際のメカニズムに関する本格的な研究は行われていません。[ 12 ]しかし、患者は性別や遺伝的背景の違いなどにより、これらの治療法に異なる反応を示します。 [ 12 ]そのため、研究者たちは、単一の薬剤や単一の薬剤クラスですべての痛みを軽減することはできないと認識するようになりました。[ 12 ]現在、神経因性疼痛に苦しむ患者に適した薬剤を開発するために、疼痛知覚に関わる根本的なメカニズムと、それがどのように機能不全に陥るかに焦点を当てた研究が行われています。[ 12 ]
マイクロニューログラフィーは、金属電極を使用して皮膚や筋肉の遠心性ニューロンと求心性ニューロンの有髄軸索と無髄軸索の両方の神経伝達を観察する技術です。 [ 16 ]この技術は、C線維に関する研究において特に重要です。[ 16 ]無髄軸索からの単一活動電位を観察できます。[ 16 ]筋肉や皮膚の遠心性節後交感神経C線維からの記録は、血管や汗腺などの自律神経効果器の神経制御に関する知見をもたらします。[ 16 ]マーキング法によって特定されたC侵害受容体からの求心性放電の読み取りは、かゆみなどの感覚の根底にあるメカニズムを明らかにするのにも役立つことが証明されています。[ 16 ]
残念ながら、この方法では軸索膜電位を決定できないため、マイクロニューログラフィーの読み取りの解釈は難しい場合があります。[ 17 ]これらの読み取りをよりよく理解するために使用される補足的な方法は、スパイク後の興奮性と潜時シフトの記録を調べることです。これらの特徴は、C線維のような無髄軸索の膜電位の変化に関連しています。[ 17 ] Moalem-Taylorらは、膜電位に既知の効果を持つ化学調節剤を実験的に使用して、C線維のスパイク後の過興奮性を研究しました。[ 17 ]研究者らは、結果として3つの事象を発見しました。[ 17 ]化学調節剤は、過興奮性の喪失と軸索興奮性の増加の組み合わせを生み出すことができ、これは膜脱分極を示しています。[ 17 ]第二に、膜過分極は、軸索過分極活性化電流の遮断によって生じる可能性があります。[ 17 ]最後に、カルシウムの投与により、表面電荷の非特異的な増加とナトリウムチャネルの電圧依存性活性化の変化が生じる。[ 17 ]
C線維は、心の理論に関する哲学的議論に繰り返し登場してきた[ 18 ]。イシュトヴァーン・アラニョシは、その使用を「哲学者のお気に入りの民間神経科学」と呼んでいる[ 19 ] 。20世紀の唯物論の議論の中には、痛みを「C線維の発火」など、神経系の物理的事象として特定するのが慣例となっているものもある[ 20 ] [ 21 ] 。この分野のほとんどの反応は、哲学的根拠に基づいてこの同一性に異議を唱えているが[ 22 ]、科学的に正当化されていないとして反対する者もいる[ 19 ] 。