Rochester: Po raz pierwszy nowe badania wyjaśniają związek między objawami neurologicznymi aury i następującą po niej migreną, wyjaśniając, w jaki sposób zaburzenie przepływu płynu mózgowego i rozprzestrzeniająca się fala zaburzeń powodują bóle głowy. Nowe białka odkryte w badaniu mogą być również podstawą przyszłych leków na migrenę, ponieważ mogą być przyczyną bólów głowy. Wyniki badania ukazały się w czasopiśmie Science.

„W tym badaniu opisujemy interakcję między ośrodkowym i obwodowym układem nerwowym wywołaną zwiększonym stężeniem białek uwalnianych w mózgu podczas epizodu rozprzestrzeniającej się depolaryzacji, zjawiska odpowiedzialnego za aurę towarzyszącą migrenom” – powiedziała dr n. med. Maiken Nedergaard, współdyrektor Centrum Neuromedycyny Translacyjnej Uniwersytetu w Rochester i główna autorka nowego badania.

„Te odkrycia dostarczają nam wielu nowych celów do tłumienia aktywacji nerwów czuciowych w celu zapobiegania i leczenia migren oraz wzmocnienia istniejących terapii”.

Szacuje się, że jedna na 10 osób doświadcza migreny, a w około jednej czwartej przypadków bólowi głowy poprzedza aura, zaburzenie sensoryczne, które może obejmować błyski światła, martwe punkty, podwójne widzenie i mrowienie lub drętwienie kończyn. Objawy te pojawiają się zazwyczaj od pięciu do 60 minut przed bólem głowy.

Przyczyną aury jest zjawisko zwane rozprzestrzeniającą się depresją korową, tymczasowa depolaryzacja neuronów i innych komórek spowodowana dyfuzją glutaminianu i potasu, która rozchodzi się jak fala przez mózg, zmniejszając poziom tlenu i upośledzając przepływ krwi. Najczęściej zdarzenie depolaryzacji znajduje się w ośrodku przetwarzania wzrokowego kory mózgowej, stąd objawy wzrokowe, które jako pierwsze zwiastują nadchodzący ból głowy.

Podczas gdy aury migrenowe powstają w mózgu, sam organ nie może odczuwać bólu. Sygnały te muszą być przesyłane z centralnego układu nerwowego – mózgu i rdzenia kręgowego – do obwodowego układu nerwowego, sieci komunikacyjnej, która przekazuje informacje między mózgiem a resztą ciała i obejmuje nerwy czuciowe odpowiedzialne za przesyłanie informacji, takich jak dotyk i ból. Proces komunikacji między mózgiem a obwodowymi nerwami czuciowymi w migrenach w dużej mierze pozostaje tajemnicą.

Nedergaard i jej koledzy z University of Rochester i University of Copenhagen są pionierami w zrozumieniu przepływu płynów w mózgu. W 2012 r. jej laboratorium jako pierwsze opisało układ glimfatyczny, który wykorzystuje płyn mózgowo-rdzeniowy (PMR) do wypłukiwania toksycznych białek z mózgu. Współpracując z ekspertami w dziedzinie dynamiki płynów, zespół zbudował szczegółowe modele tego, jak PMR porusza się w mózgu i jaką rolę odgrywa w transporcie białek, neuroprzekaźników i innych substancji chemicznych.

Najbardziej powszechnie akceptowana teoria głosi, że zakończenia nerwowe spoczywające na zewnętrznej powierzchni błon otaczających mózg są odpowiedzialne za bóle głowy występujące po aurze. Nowe badanie, które przeprowadzono na myszach, opisuje inną ścieżkę i identyfikuje białka, z których wiele to potencjalne nowe cele leków, które mogą być odpowiedzialne za aktywację nerwów i powodowanie bólu.

Gdy fala depolaryzacji się rozprzestrzenia, neurony uwalniają do płynu mózgowo-rdzeniowego wiele białek zapalnych i innych. W serii eksperymentów na myszach naukowcy pokazali, jak płyn mózgowo-rdzeniowy transportuje te białka do zwoju trójdzielnego, dużego pęczka nerwów, który znajduje się u podstawy czaszki i dostarcza informacji sensorycznych do głowy i twarzy.

Przyjęto założenie, że zwój nerwu trójdzielnego, podobnie jak reszta obwodowego układu nerwowego, znajdował się poza barierą krew-mózg, która ściśle kontroluje, jakie cząsteczki wchodzą do mózgu i go opuszczają. Jednak naukowcy zidentyfikowali wcześniej nieznaną lukę w barierze, która umożliwiała przepływ płynu mózgowo-rdzeniowego bezpośrednio do zwoju nerwu trójdzielnego, wystawiając nerwy czuciowe na koktajl białek uwalnianych przez mózg.

Analizując cząsteczki, naukowcy zidentyfikowali dwanaście białek zwanych ligandami, które wiążą się z receptorami na nerwach czuciowych znajdujących się w zwoju trójdzielnym, potencjalnie powodując aktywację tych komórek. Stężenia kilku z tych białek znalezionych w płynie mózgowo-rdzeniowym wzrosły ponad dwukrotnie po rozprzestrzeniającej się depresji korowej. Jedno z białek, peptyd związany z genem kalcytoniny (CGRP), jest już celem nowej klasy leków do leczenia i zapobiegania migrenie, zwanych inhibitorami CGRP. Wiadomo, że inne zidentyfikowane białka odgrywają rolę w innych stanach bólowych, takich jak ból neuropatyczny, i prawdopodobnie są również ważne w migrenowych bólach głowy.

„Zidentyfikowaliśmy nową ścieżkę sygnałową i kilka cząsteczek, które aktywują nerwy czuciowe w obwodowym układzie nerwowym. Wśród zidentyfikowanych cząsteczek znajdują się te już związane z migrenami, ale nie wiedzieliśmy dokładnie, jak i gdzie nastąpiło działanie wywołujące migrenę” — powiedział Martin Kaag Rasmussen, doktor, adiunkt na Uniwersytecie Kopenhaskim i pierwszy autor badania. „Określenie roli tych nowo zidentyfikowanych par ligand-receptor może umożliwić odkrycie nowych celów farmakologicznych, co mogłoby przynieść korzyści dużej części pacjentów nieodpowiadających na dostępne terapie”.

Naukowcy zaobserwowali również, że transport białek uwalnianych w jednej półkuli mózgu dociera głównie do nerwów zwoju trójdzielnego po tej samej stronie, co może potencjalnie wyjaśniać, dlaczego podczas większości migren ból występuje po jednej stronie głowy.