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.
Tegyük fel, hogy homok megy a szemedbe a tengerparton. Honnan tudod, hogy ott van? Nyilván nem láthatod, de ha normális, egészséges ember vagy, érezheted azt a merőben kellemetlen érzést, amit fájdalomnak is nevezünk. A fájdalom cselekvésre késztet, ebben az esetben kiöblíted a homokot a szemedből. És honnan tudod, hogy már nincs ott? Pontosan. Mert már nem fáj. Vannak emberek, akik nem éreznek fájdalmat. Ez lehet, hogy klasszul hangzik, de nem az. Ha nem érzel fájdalmat, megsérülhetsz vagy sérülést okozhatsz magadnak, anélkül, hogy észrevennéd. A fájdalom a test korai jelzőrendszere. Megvéd a téged körülvevő világtól és magadtól. Ahogy növünk, a testünk nagy részét felvértezzük fájdalomérzékelőkkel. Ezek az érzékelők, vagy fájdalomérző receptorok, speciális idegsejtek, amelyek a gerincvelőtől indulva a bőrig, az izmokig, az ízületekig, a fogakig és néhány belső szervig húzódnak. Mint minden más idegsejt, ezek is elektromos jeleket vezetnek, információt küldenek az agynak onnan, ahol elhelyezkednek. Más idegsejtekkel ellentétben, a fájdalomérző receptorok csak akkor jeleznek, ha valami bajt okoz vagy okozhat. Érintsd meg óvatosan egy tű hegyét. Érezni fogod a fémet a normál idegsejtjeiddel, de nem fogsz fájdalmat érezni. Viszont minél erősebben nyomod a tűt, annál közelebb kerülsz a fájdalomérző receptorokhoz. Ha elég erősen nyomod, átléped az ingerküszöböt, és a fájdalomérző receptorok jeleznek a testednek, hogy hagyd abba, amit csinálsz. De a fájdalomküszöb nincs kőbe vésve. Néhány vegyület képes átállítani a fájdalomérző receptorokat, és lejjebb nyomni a fájdalomküszöböt. Sérüléskor a sérült sejtek és a körülöttük lévők elkezdenek hevesen termelni ilyen vegyületeket, olyannyira csökkentve a fájdalomküszöböt, hogy már az érintés fájdalmat okoz. Itt jönnek a képbe a vény nélküli fájdalomcsillapítók. Az aszpirin és az ibuprofén meggátolja az ilyen vegyületek egyik csoportjának, a prosztaglandinoknak a termelését. Nézzük meg, hogyan csinálják ezt. A sejtek sérüléskor egy arachidonsav nevű vegyületet bocsátanak ki. A COX-1 és COX-2 nevű enzimek ezt az arachidonsavat átalakítják prosztaglandin H2-vé, ami aztán sok más vegyületté alakul, amik sok mindent csinálnak: megnövelik a testhőmérsékletet, gyulladást okoznak és csökkentik a fájdalomküszöböt. Minden enzimnek van aktív centruma. Ez az enzim azon része, ahol a reakció történik. A COX-1 és a COX-2 aktív centrumai kényelmesen illeszkednek az arachidonsavhoz. Amint látod, nem marad szabad hely. Ebben az aktív centrumban fejti ki hatását az aszpirin és az ibuprofén. Különböző módon működnek. Az aszpirin úgy működik, mint a tarajos sül tüskéje. Bejut a aktív centrumba, majd letörik, és a fele ott marad; ezzel teljesen elzárja ezt a csatornát, és megakadályozza, hogy az arachidonsav illeszkedjen. Ez átmenetileg kikapcsolja a COX-1-et és a COX-2-t. Az ibuprofén azonban, bejut az aktív centrumba, de nem törik szét vagy változtatja meg az enzimet. A COX-1 és a COX-2 szabadon kilökheti újra, de amíg az ibuprofén benne van, addig az enzim nem tud kötődni az arachidonsavhoz és normálisan működni. De honnan tudja az aszpirin és az ibuprofén, hogy hol a fájdalom? Nos, nem tudják. Mikor a gyógyszer a véráramba kerül, mindehová eljut a testben, a fájó és a normál részekre egyaránt. Így működik tehát az aszpirin és az ibuprofén. De a fájdalomnak vannak más dimenziói. A neuropátiás fájdalmat például maga az idegrendszer károsodása okozza. Nem kell hozzá külső inger. A kutatók felfedezték, hogy az agy irányítja, hogyan reagálunk a fájdalomjelekre. Például az, hogy figyelsz-e a fájdalomra, vagy milyen hangulatban vagy, befolyásolja mennyi fájdalmat érzel. A fájdalmat folyamatosan kutatják. Ha jobban megértjük, talán jobban tudjuk kezelni.