Say you're at the beach, and you get sand in your eyes. How do you know the sand is there? You obviously can't see it, but if you are a normal, healthy human, you can feel it, that sensation of extreme discomfort, also known as pain. Now, pain makes you do something, in this case, rinse your eyes until the sand is gone. And how do you know the sand is gone? Exactly. Because there's no more pain. There are people who don't feel pain. Now, that might sound cool, but it's not. If you can't feel pain, you could get hurt, or even hurt yourself and never know it. Pain is your body's early warning system. It protects you from the world around you, and from yourself. As we grow, we install pain detectors in most areas of our body. These detectors are specialized nerve cells called nociceptors that stretch from your spinal cord to your skin, your muscles, your joints, your teeth and some of your internal organs. Just like all nerve cells, they conduct electrical signals, sending information from wherever they're located back to your brain. But, unlike other nerve cells, nociceptors only fire if something happens that could cause or is causing damage. So, gently touch the tip of a needle. You'll feel the metal, and those are your regular nerve cells. But you won't feel any pain. Now, the harder you push against the needle, the closer you get to the nociceptor threshold. Push hard enough, and you'll cross that threshold and the nociceptors fire, telling your body to stop doing whatever you're doing. But the pain threshold isn't set in stone. Certain chemicals can tune nociceptors, lowering their threshold for pain. When cells are damaged, they and other nearby cells start producing these tuning chemicals like crazy, lowering the nociceptors' threshold to the point where just touch can cause pain. And this is where over-the-counter painkillers come in. Aspirin and ibuprofen block production of one class of these tuning chemicals, called prostaglandins. Let's take a look at how they do that. When cells are damaged, they release a chemical called arachidonic acid. And two enzymes called COX-1 and COX-2 convert this arachidonic acid into prostaglandin H2, which is then converted into a bunch of other chemicals that do a bunch of things, including raise your body temperature, cause inflammation and lower the pain threshold. Now, all enzymes have an active site. That's the place in the enzyme where the reaction happens. The active sites of COX-1 and COX-2 fit arachidonic acid very cozily. As you can see, there is no room to spare. Now, it's in this active site that aspirin and ibuprofen do their work. So, they work differently. Aspirin acts like a spine from a porcupine. It enters the active site and then breaks off, leaving half of itself in there, totally blocking that channel and making it impossible for the arachidonic acid to fit. This permanently deactivates COX-1 and COX-2. Ibuprofen, on the other hand, enters the active site, but doesn't break apart or change the enzyme. COX-1 and COX-2 are free to spit it out again, but for the time that that ibuprofen is in there, the enzyme can't bind arachidonic acid, and can't do its normal chemistry. But how do aspirin and ibuprofen know where the pain is? Well, they don't. Once the drugs are in your bloodstream, they are carried throughout your body, and they go to painful areas just the same as normal ones. So that's how aspirin and ibuprofen work. But there are other dimensions to pain. Neuropathic pain, for example, is pain caused by damage to our nervous system itself; there doesn't need to be any sort of outside stimulus. And scientists are discovering that the brain controls how we respond to pain signals. For example, how much pain you feel can depend on whether you're paying attention to the pain, or even your mood. Pain is an area of active research. If we can understand it better, maybe we can help people manage it better.
فرض کن که در ساحل دریا هستی، و کمی شن در چشمت رفته. از کجا میفهمی که شن در چشمت است؟ مشخصا نمیتوانی آن را ببینی، اما اگر آدم معمولی و سالمی باشی، آن را حس میکنی، این احساس ناراحتی شدید، درد نامیده میشود. درد، باعث میشود تا کاری بکنی، در این مورد، چشمهایت را بشویی تا شن بیرون برود. و از کجا میفهمی که شن بیرون رفته؟ درسته، چون دیگر دردی نداری. آدمهایی هستند که درد را حس نمیکنند. ممکن است به نظر جالب باشد ولی این طور نیست. اگر درد را حس نکنی، ممکن است آسیب ببینی، و یا به خودت آسیب برسانی و حتی خودت هم نفهمی. درد سیستم هشدار اولیه بدن توست. و تو را از خودت و دنیای اطرافت محافظت میکند. همانطور که بزرگ میشویم، حسگرهای درد را در بیشتر نواحی بدنمان نصب میکنیم. این حسگرها، سلولهای عصبی خاصی هستند که گیرنده درد نامیده می شوند، و از نخاع شما تا پوست تان، عضلات شما، مفاصلتان دندان ها و بعضی از اعضای داخلی ادامه یافته. درست مثل همه سلول های عصبی، آن ها سیگنال های الکتریکی را هدایت میکنند، و سیگنال های اطلاعاتی را از هر جایی که هستند به مغزتان ارسال میکنند. اما بر خلاف دیگر سلول های عصبی، گیرندههای درد تنها وقتی فعال میشوند اگر اتفاقی بیفتد که باعث ایجاد صدمه بشود. پس اگر آرام نوک یک سوزن را لمس کنی، فلز را حس میکنی، و این سلول های عصبی معمولی تو هستند. ولی دردی حس نمیکنی. حالا، هرچه بیشتر روی سوزن فشار دهی، بیشتر به آستانه گیرنده درد نزدیک میشوی. و اگر به اندازه کافی فشار دهی، و از آن آستانه عبور کنی گیرنده درد فعال میشود، و به بدنت می گوید که کاری که میکردی را متوقف کنی. اما آستانه درد چیزی کاملا قطعی ای نیست. بعضی از مواد شیمیایی میتواند آنها را تنظیم کنند، و آستانه را پایین آورد. وقتی که سلول ها آسیب ببینند، آنها و سلول های کناری به شدت این مواد شیمیایی را تولید میکنند، که سطح آستانه گیرندههای درد را پایین میآورد، تا حدی که تنها یک تماس موجب درد میشود. و اینجاست که مسکنهای معمولی استفاده میشوند. آسپیرین و ایبوپروفن که موجب توقف تولید یک دسته از این مواد شیمیایی تنظیم کننده، که پروستا گلادین نامیده میشود. بگذارید ببینیم که چطور این کار را میکنند. وقتی که سلول ها آسیب ببینند، آنها ماده ای به نام اسید آراشیدونیک آزاد میکنند. و دو آنزیم به نام های COX-1 و COX-2 اسید آراشیدونیک را به پروستاگلادین H2 تبدیل میکند، که بعدا به چند ماده دیگر تبدیل میشود که کارهای مختلفی انجام میدهند، مثلا افزایش حرارت بدن، که باعث التهاب و پایین آوردن آستانه درد میشود. همه آنزیم ها یک بخش فعال دارند. این محلی در آنزیم است که واکنش ها اتفاق میافتد. بخش فعال COX-1 و COX-2 به راحتی با اسید آراشیدونیک منطبق میشوند. همانطور که میبینید، جای دیگری نمیماند. در همین بخش فعال است که آسپیرین و ایبوبروفن کارشان را انجام میدهند. کار این دو متفاوت است. آسپیرین مثل تیغ جوجه تیغی عمل میکند. وارد بخش فعل میشود و بعد میشکند، و نصفش آنجا میماند، و کاملا کانال را مسدود میکند و این مساله را که آراشیدونیک اسید در آنجا قرار گیرد را غیر ممکن میسازد. و بصورت دائم COX-1 و COX-2 را غیر فعال میکند. ایبوبروفن، از سوی دیگر، وارد بخش فعال میشود، اما شکسته نمیشود یا آنزیم را تغییر نمیدهد. COX-1 و COX-2 آزادانه میتوانند آن را دوباره بیرون کنند، اما در مدتی که ایبوبروفن آنجاست، آنزیم نمیتواند به اسید آراشیدونیک متصل شود، و کارهای شیمیایی عادی را انجام دهد. اما آسپیرین و ایبوبروفن از کجا میدانند که محل درد کجاست؟ خوب، نمیدانند. وقتی که دارو در جریان خون قرار گرفت، در تمامی بدن شما منتقل میشود، ومثل هر جای دیگر، به نواحی دردناک هم میروند. پس آسپیرین و ایبوبروفن به این شکل کار میکنند. اما درد ابعاد دیگری هم دارد. درد های عصبی، برای مثال، درد ناشی از آسیب به خود سیستم عصبی ما؛ نیازی به تحریک از بیرون ندارند. و دانشمندان فهمیدهاند که مغز چگونگی واکنش ما به سیگنال درد را تعیین میکند. برای مثال، اینکه چه میزان درد را حس میکنی بستگی به این که آیا به درد توجه میکنی، یا به حالت دارد. درد یک حوزه فعال در پژوهش است. اگر آن را بهتر بفهمیم، ممکن است تا به مردم در تحملش کمک کنیم.