На протяжении многих лет учёные задавались вопросом, как мигрени могут вызывать ауры — кратковременные неврологические симптомы, возникающие до или во время мигрени. Теперь новое исследование на мышах предполагает, что недавно обнаруженный способ связи мозга с периферическими нервами может быть ответом на этот вопрос.
Ежегодно более 1 миллиарда человек испытывают мигрень, и примерно четверть из этих мигреней сопровождаются аурой. Эти сенсорные симптомы могут включать в себя видение света и слышание звуков, которых нет, а также ощущение покалывания или онемения.
Учёные уже знали, что эти ауры связаны с «распространяющейся кортикальной депрессией», волнами аномальной активности, которые проходят через мозг и временно отключают определённые нейроны. Считается, что эти волны каким-то образом активируют нервы, обнаруживающие боль за пределами мозга, отчасти путём высвобождения химических веществ в спинномозговую жидкость (СМЖ), вещество, которое окружает и защищает орган.
Точный процесс того, как химические вещества достигали нервов, оставался загадкой. Теперь же учёные обнаружили путь, по которому некоторые молекулы могут преодолевать защитный барьер мозга.
В исследовании, опубликованном в четверг (4 июля) в журнале Science, исследователи изучили путь, по которому спинномозговая жидкость (СМЖ) выходит из мозга, сосредоточив внимание на скоплении нейронов, называемом тройничным ганглием. Этот пучок клеток передает сигналы от нервов лица и челюсти в мозг, подключаясь к стволу мозга.
Учёные обнаружили, что этот пучок нервов также предоставляет путь для СМЖ и содержащихся в ней молекул, позволяя им достигать мира за пределами мозга.
Исследователи сделали это с помощью генетически модифицированных мышей, у которых нейроны производят белок, светящийся в присутствии кальция. Кальций является ключевым элементом, который клетки мозга используют для передачи электрических сигналов. Наблюдая за тройничным ганглием, исследователи вводили в мозг мыши трассирующее вещество, чтобы отслеживать поток спинномозговой жидкости. Они также вводили вещество, позволяющее кальцию проникать в нейроны, активируя их.
Эксперимент показал, что СМЖ появлялась в тройничном ганглии примерно через четыре минуты после инъекции, сопровождаясь резким увеличением активности, вызванной кальцием. Это предоставило прямые доказательства того, что СМЖ может переносить молекулы за пределы мозга через этот канал.
Жидкость, вероятно, контактирует с ганглием рядом со стволом мозга. Исследовательская группа обнаружила, что там ганглию не хватает плотно сросшегося внешнего барьера, который можно увидеть в других местах по его длине.
Чтобы связать все с мигренью, команда изучила эффекты кортикальной распространяющейся депрессии. Они показали, что это может увеличить поток спинномозговой жидкости в поражённой области, перенося больше белков и других молекул к тройничному ганглию, чем обычно. Многие из этих белков являются активаторами боли и воспаления.
«Мы обнаружили, что во время ауры белки, которые могут активировать и сенсибилизировать сенсорные нервы, выделяются в СМЖ и транспортируются к тройничному ганглию, где они активируют сенсорные нервы, посредничающие в боли», — сказал в интервью Live Science автор исследования Мартин Кааг Расмуссен (Martin Kaag Rasmussen), постдокторант из Копенгагенского университета.
«Это и вызывает мигренозную головную боль, и связывает фазу ауры с головной болью», — добавил он.
Из 12 обнаруженных белков, активирующих нервы, только один — пептид, связанный с геном кальцитонина (CGRP) — является целевым объектом для лечения мигрени на сегодняшний день. Препараты, блокирующие функцию CGRP, облегчают симптомы мигрени примерно у половины пациентов, но миллионы людей по-прежнему остаются без эффективного лечения.
Расмуссен выражает оптимизм относительно того, что дополнительные молекулы, обнаруженные в исследовании, могут предложить новые варианты лечения.
«Я верю, что когда пациенты плохо отзываются на доступные в настоящее время терапии, это потому, что мы не определили, какая именно молекула ответственна за их головную боль», — отметил он.
«Я нахожу это действительно захватывающим, потому что это новый путь для доставки молекул от мозга к периферическим ганглиям», — сказал в интервью Live Science Андрю Руссо (Andrew Russo), профессор неврологии Университета Айовы, не участвовавший в исследовании.
По его словам, это может иметь значение не только для мигрени.
Однако, как отмечает Руссо, все эксперименты группы проводились на мышах. По сравнению с человеческим мозгом, «мозг мыши очень гладкий», — сказал он. У ткани человеческого мозга больше складок, поэтому аномальные волны, связанные с мигренью, не могут передвигаться так эффективно. Это может повлиять на то, как быстро СМЖ выходит из мозга и вызывает либо нет активацию болевых нервов, отметил Руссо.
Следующим шагом будет ответ на этот вопрос путём изучения тех же процессов у людей или более приближенных к человеку моделей животных. Исследователи также планируют более детальное изучение новых белков, способных вызывать боль, которые они выявили, как в случае мигрени, так и в других расстройствах головной боли. Это потенциально может привести к разработке новых диагностических тестов и лечений для различных категорий пациентов.
