Het is 35.000 v.Chr. Een jongen verbergt zich achter een klif. Hij is half Neanderthaler, half Homo sapiens. Enkele meters verderop staat een mammoet – en op het teken van zijn leider stormt de jongen met opgeheven speer naar voren.
Maar de mammoet draait zich ineens om. De jongen springt opzij, tuimelt een helling af en hoort een onheilspellend gekraak als hij op zijn linkervoet landt.
Dan komt de pijn – als duizend priemen die zijn voet doorboren. Zijn hele gezicht is vertrokken en hij ziet lichtflitsen achter zijn dichtgeknepen oogleden.
Zijn lichaam voelt zowel warm als koud aan terwijl hij over de oneffen rots rolt. Hij wil dat het gevoel stopt. Maar het gaat meedogenloos door.
Uit fossielen blijkt dat onze voorouders geregeld botten braken tijdens het vechten of jagen.
Tienduizenden jaren later – in 2014 – duiken de resten van de gebroken voet op in een Israëlische grot. Het verhaal achter de val en de nare verwonding is giswerk, maar de pijn is een feit.
Die staat zelfs in de genen gegrift – genen die onderzoekers nu uit de oeroude botten hebben geëxtraheerd en die ze ook hebben gevonden bij enkele van de meest pijngevoelige mensen van nu. En de oude, gebroken voet verbergt nog een ander feit: dat de pijn voor je eigen bestwil is.
Mes veroorzaakt drie soorten pijn
We krijgen allemaal ooit – met uitzondering van een enkeling – te maken met pijn, en meer dan de helft van ons heeft er in de afgelopen drie maanden last van gehad.
Pijn is op het eerste gezicht een heel eenvoudig verschijnsel. Een weefselbeschadiging of -ontsteking activeert een zenuwcel en die cel stuurt een bericht naar de hersenen, waar het signaal wordt omgezet in een naar gevoel. Die simpele reeks gebeurtenissen kan echter resulteren in een groot aantal verschillende soorten pijn.
Als je je bijvoorbeeld in je vinger snijdt, voel je eerst een snelle, stekende pijn, dan een langdurige, brandende pijn en ten slotte een diffuse, kloppende pijn. Dat het gevoel steeds zo verschilt, komt doordat je lichaam allerlei zenuwcellen heeft die berichten naar de hersenen sturen.
Sommige reageren op de druk van het mes, andere op stoffen uit beschadigde cellen en weer andere op ontstekingsstoffen in de wond.
Hersenen zetten elektriciteit om in pijn
Een spijker boort zich door je voetzool. Milliseconden later worden je hersenen bestookt met elektrische impulsen – en schreeuw je het uit van de pijn.
Spijker brengt stormvloed van ionen op gang
Als je op een spijker trapt, worden receptoren op de zenuwcellen in je voet snel geactiveerd, bijvoorbeeld door de druk van de spijker, melkzuur uit beschadigde cellen (wit) of afweerstoffen. De receptoren openen ionenkanalen waardoor positief geladen natriumionen (geel) naar binnen kunnen stromen langs de lange zenuwcel.
Estafette zet zich voort in het ruggenmerg
De stroom ionen bereikt het uiteinde van de zenuwcel in het ruggenmerg. Hier zorgen de ionen ervoor dat de cel signaalstoffen (rood) afgeeft, die in vaatjes liggen opgeslagen. De stoffen activeren receptoren op een andere zenuwcel, die via zijn eigen ionenkanalen het signaal doorgeeft.
Hersencentra laten je de pijn voelen
Het signaal loopt naar de thalamus, een hersencentrum, die het aan andere hersencentra doorgeeft. De insula helpt het gevoel van pijn te creëren. De motorische cortex zorgt ervoor dat je lichaam snel reageert door bijvoorbeeld je voet weg te trekken, en het limbisch systeem beslist onder meer of je weg moet rennen.
De verwerking van de signalen door de hersenen kan ook van invloed zijn op wat je voelt. Het ene hersencentrum kan de pijn versterken, terwijl het andere hem verzacht.
Het hangt er onder meer van af of de pijn onverwacht is of niet, en of je bang bent voor de pijn of je onoverwinnelijk voelt.
Eenvoudig letsel kan bij één persoon dus al tal van pijnsensaties veroorzaken, maar de verschillen kunnen nog veel groter zijn van persoon tot persoon.
Mutaties versterken de pijn
De reden dat we pijn anders ervaren, ligt in de genen, en vooral één gen blijkt volgens onderzoek van groot belang te zijn.
Dit gen, SCN9A genaamd, codeert voor een ionenkanaal op de zenuwcellen, dat pijnsignalen richting de hersenen stuurt.
Ionenkanalen zijn eiwitten die elektrisch geladen ionen de cel in of uit laten stromen, en spelen een grote rol bij de vorming van elektrische signalen in zenuwcellen.
Een mutatie in het gen SCN9A kan zo de pijnsignalen van je lichaam veranderen.
Mutaties kunnen sterk uiteenlopende gevolgen hebben, en of ze nu je gevoeligheid voor pijn verhogen of verlagen, ze kunnen invloed hebben op je welzijn gedurende het hele leven.
Een Amerikaanse jongen met een mutatie in SCN9A voelde bijvoorbeeld geen pijn. Als baby glimlachte hij tijdens zijn besnijdenis, alsof hij werd gekieteld.
En met negen maanden oud kauwde hij op zijn teen totdat het bot te zien was. Andere mutaties in het gen resulteren juist in zeer heftige pijnuitbarstingen, vaak veroorzaakt door totaal onschadelijke invloeden zoals tocht of de warmte van een paar sokken.
Neanderthalers zijn gevoelig
Pijn en mutaties in SCN9A zijn al miljoenen jaren een onderdeel van ons leven. Ook onze voorouders werden vaak geplaagd door pijn. Dat is te zien aan hun beenderen, die vaak tekenen van breuken vertonen.
Die breuken komen het meest voor bij mannen, en zijn vermoedelijk voornamelijk ontstaan tijdens activiteiten die veelal door mannen werden beoefend, zoals jagen of vechten.
Een van de oude verwondingen is een botbreuk van een 30.000 jaar oud voetbot dat de onderzoekers in 2014 vonden in de Manotgrot in Israël.
Het was afkomstig van een jong iemand, en CT-scans laten zien dat de breuk zo hevig was dat het bot uit zijn normale positie was weggeduwd en los was gekomen was van zijn bevestiging aan de voetwortelbeentjes. Het ongeval was dan ook ongetwijfeld buitengewoon pijnlijk.
Nieuw onderzoek toont verder aan dat de pijn waarschijnlijk erger was dan wat de meeste huidige mensen zouden voelen bij een dergelijk ongeval.
In Neanderthalergebitten zijn restanten van pijnstillers en antibiotische natuurgeneesmiddelen aangetroffen.
Het Israëlische bot heeft verschillende kenmerken die laten zien dat het toebehoorde aan een persoon die op zijn minst gedeeltelijk Neanderthaler was – en volgens een onderzoek uit 2020 hadden Neanderthalers mutaties in het gen SCN9A, waardoor hun pijnzenuwen extra gevoelig waren.
Onze eigen soort heeft die mutaties niet, met uitzondering van enkele mensen dan, die circa 7 procent meer kans hebben om geplaagd te worden door pijn dan gemiddeld.
Ze hebben hun problemen waarschijnlijk rechtstreeks geërfd van de Neanderthalers – en het voetbot uit Israël bevat het bewijs daarvan.
De Neanderthalers droegen drie mutaties in het gen SCN9A, die alledrie het gevoel van pijn lijken te versterken.
Naast Neanderthalerkenmerken heeft het bot ook Homo sapiens-eigenschappen. De eigenaar van het bot is dus mogelijk een kruising tussen de twee soorten.
Samen met vergelijkbare vondsten en DNA-analyses toont het bot aan dat onze soort genen met de Neanderthalers uitwisselde.
Het feit dat de pijngenen van de Neanderthalers tot op de dag van vandaag zijn doorgegeven, kan helpen verklaren waarom sommige mensen een lagere pijngrens hebben dan andere.
En het Israëlische bot helpt onderzoekers ook te begrijpen waarom een hoge gevoeligheid voor pijn een groot voordeel kan zijn.
Aandoening redt levens
De jonge Neanderthaler die duizenden jaren geleden zijn voet brak, had veel pijn – niet alleen direct na het ongeval, maar ook lang daarna.
Zo’n breuk is doorgaans pas na drie maanden genezen, en gedurende die hele periode zal de Neanderthaler geplaagd zijn door pijn, wat betekende dat hij niet kon lopen – en dat is maar goed ook.
Als een botbreuk van dat kaliber geen rust krijgt, geneest hij niet goed. Daardoor ontstaat moeite met lopen, en het lichaam zal proberen dit te compenseren – met als gevolg overbelasting en daarna eventueel slijtagebreuken in andere botten.
Had de jongeman geen felle pijn gevoeld, dan was hij er geweest.
In een tijd waarin een sterk lichaam van groot belang was om te overleven, kon dergelijk letsel een doodvonnis zijn. Maar de onderzoekers kunnen aan het Israëlische bot zien dat de breuk de Neanderthaler niet fataal werd.
Het bot is goed genezen en hij leefde daarna nog jaren voort. Zonder pijn in zijn voet had de jongen geen reden gevoeld om rust te houden – en dat had wel fataal kunnen zijn.
Pijn heeft een keerzijde
De belangrijke pijn hebben we te danken aan miljoenen jaren van evolutie. Maar die heeft ons ook opgezadeld met een ander soort pijn: een onnodige pijn die het leven alleen maar moeilijker maakt.
Toen onze voorouders uit de bomen kwamen en rechtop gingen lopen, kreeg onze ruggengraat een S-vorm, die de nieuwe manier van leven beter kon ondersteunen.
Maar het is een houtjetouwtjeoplossing: de vorm is niet optimaal. Op de lange termijn is onze rug niet goed bestand tegen de druk waaronder deze staat, en misschien heeft daarom 20 procent van de mensen tussen de 20 en 60 jaar last van chronische rugpijn.
Medicijn roept de pijn een halt toe
Je cellen bezorgen je pijn, maar daar hoef je je niet bij neer te leggen. Gewone, vrij verkrijgbare pijnstillers als ibuprofen kunnen diep in de cellen doordringen en een einde maken aan het lijden. Het medicijn werkt als een stop, die de stroom pijnstoffen onderbreekt en ervoor zorgt dat je gevoelige zenuwen zich ontspannen.
Ontsteking zet enzym aan het werk
Een ontsteking of beschadiging van je weefsel zorgt ervoor dat het celmembraan van nabijgelegen cellen het onverzadigde vetzuur arachidonzuur (rood) afstaat aan het binnenste van de cellen. Het enzym cyclo-oxygenase (COX) (zwart) zet het vetzuur om in prostaglandinen (gelig), stoffen die de cel vervolgens afgeeft aan zijn omgeving.
Pijnstoffen maken zenuwen gevoelig
De prostaglandinen bereiken de gevoelige zenuwcellen van het weefsel en hechten zich aan receptoren op hun oppervlak. Die receptoren maken de zenuwcellen gevoeliger voor invloeden van buitenaf. Doordat de gevoelige cellen meer signalen beginnen uit te zenden, voel je meer pijn.
Ibuprofen blokkeert pijnbezorgend enzym
Het medicijn ibuprofen werkt op de zere plek door de cellen binnen te dringen en het COX-enzym te blokkeren. Dit enzym kan nu geen prostaglandinen meer vormen, die zich dan langzaam terugtrekken. Zonder prostaglandinen keren de pijngevoelige zenuwcellen terug naar hun normale activiteit en wordt de pijn verlicht.
Rugpijn en andere soorten chronische pijn komen ons niet op dezelfde manier ten goede als de pijn bij een gebroken voet. Deze pijn verhindert ons de dagelijkse taken uit te voeren, houdt ons van sociale activiteiten af en kan ons somber maken.
Chronische pijn leidt wereldwijd tot meer jaren van arbeidsongeschiktheid dan welke andere aandoening dan ook, en is een van de grote uitdagingen in de medische wetenschap.
Ondanks enorme vorderingen in ons begrip van lichaam en hersenen is chronische pijn nog altijd een geduchte tegenstander, maar de afgelopen jaren zijn er baanbrekende ontdekkingen gedaan.
In 2019 slaagden Deense en Canadese onderzoekers erin een basismechanisme van chronische pijn bloot te leggen.
Het eiwit dat ze vonden, sortiline, verhoogt de pijnsignalering na onder meer rugblessures, en door het te blokkeren met antistoffen wisten de onderzoekers de pijn bij muizen te verlichten.Ze hopen met hun methode ook miljoenen mensen te kunnen helpen.
Een andere nieuwe ontdekking kan ook helpen in de strijd tegen onnodige pijn. Zo kwamen Britse onderzoekers erachter dat je levensstijl het gen TRPA1, dat je pijn onder controle helpt te houden, kan ‘uitzetten’.
Maar het effect is niet per se permanent, en veranderingen van de levensstijl of nieuwe medicatie kunnen het gen weer ‘aanzetten’ om chronische pijn te verlichten.
Het is in elk geval duidelijk dat we het DNA van pijn moeten leren begrijpen voor we die onder controle kunnen krijgen.
Het DNA dat we hebben geërfd van onze sterke maar gevoelige voorouders – en dat ons zowel dwarszit als onze levens redt.