Роль нейропептидов окситоцина и вазопрессина в патофизиологии мигрени

The role of neuropeptides oxytocin and vasopressin in migraine pathophysiology

Anastasia Shakirzyanova

Researcher, Kazan Federal University, Russia, Kazan

Аннотация. Мигрень является одним из наиболее распространенных неврологических заболеваний. Причины ее возникновения связаны с сенситизацией терминалей тройничного нерва в оболочках мозга [4], [6]. Но молекулярные механизмы устойчивой головной боли, и сопутствующих симптомов мигрени, остаются невыясненными. Из результатов недавних исследований известно, что нейропептид окситоцин проявляет антиноцицептивные свойства, облегчая многие виды болевых синдромов у позвоночных [3]. Для нас же, наибольший интерес представляет анальгетическое действие окситоцина, и родственного ему гормона вазопрессина, в отношении головной боли, которое, к настоящему времени, практически не изучено. Нами было достоверно показано модулирующее действие обоих нейропептидов на проведение импульсов в системе тройничного нерва позвоночных, ответственной за возникновение мигрени. Однако, его механизмы требуют дальнейшего детального изучения.

Abstract. Migraine is one of the most usual neurological disorders. The reasons of its appearance a linked to trigeminal nerve terminals sensitization in brain meninges [4], [6]. But molecular mechanisms of persistent headache and other symptoms of migraine are still unclear. It is known from the recent studies that neuropeptide oxytocin shows antinociceptive features, causing relief from many types of pain syndromes in vertebrates [3]. The main interest for us was focused at the analgesic action of oxytocin and relative hormone vasopressin on headache, which is still unstudied. We have showed modulatory action of both neuropeptides on impulses transmission in vertebrate trigeminal nerve system, responsible for migraine. However, its mechanisms should be further investigated.

Ключевые слова: мигрень; окситоцин; вазопрессин; система тройничного нерва.

Keywords: migraine; oxytocin; vasopressin; trigeminal nerve system.

Необходимость изучения регуляции ноцицепции нейропептидами окситоцином и вазопрессином была поддержана выводами, полученными недавно при исследовании сенсорных структур, в частности, нейронов спинальных ганглиев (dorsal root ganglion, DRG) крыс, где были обнаружены рецепторы к ним [8], [1], а также показана непосредственная связь эффектов окситоцина с активацией вазопрессиновых V1a рецепторов [2], [3], [7].

Наши эксперименты проводились на первичных культурах нейронов, выделенных из тройничных ганглиев и афферентах тройничного нерва в твердой мозговой оболочке (dura mater) крыс на разлитчных возрастов.

С помощью метода цепной реакции полимеразы (ПЦР) нами был обнаружен значительный уровень экспрессии мРНК рецепторов окситоцина и вазопрессина (V1a) на разных стадиях онтогенетического развития (включая эмбриональный и ранний неонатальный) в твердой мозговой оболочке, а также тройничных нейронах взрослых крыс. При этом, уровень экспрессии вазопрессиновых V1a рецепторов в тройничных нейронах и менингеальных тканях животных, был даже выше, чем окситоциновых. Таким образом, доказано, что исследуемые нейропептиды обладают непосредственными рецепторными мишенями в системе тройничного нерва млекопитающих.

Влияние окситоцина и вазопрессина на уровень внутриклеточного кальция в культурах нейронов тройничных ганглиев крыс изучалось нами с помощью метода флуоресцентной визуализации, с использованием специфического кальций-чувствительного красителя Fluo-4 (5 мкM; Invitrogen). Было показано, что локальная аппликация (2 сек) окситоцина и вазопрессина (arginine vasopressin) в концентрации 10 мкМ, вызывает быстрое увеличение внутриклеточного кальция в нейронах тройничных ганглиев крыс. В наших экспериментах, в отличие от культур спинальных ганглиев [1], исследуемые нейропептиды вызывали кальциевые ответы не только в нейронах, но и в части клеток-сателлитов. При этом, часть реагирующих нейронов была способна отвечать на аппликацию как одного, так и другого нейропептида, в то время как остальные были чувствительны только к одному из них. Так, в целом, окситоцин вызывал увеличение уровня внутриклеточного кальция в 38.9 % проанализированных нейронов, в среднем на 41.8 ± 4.6 % (n=1196 клеток, p<0.05) от исходных значений. В последующие несколько минут после окончания аппликации наблюдалось появление медленной вторичной волны нарастания флуоресценции, что предполагает вовлечение внутриклеточных механизмов, влияющих на содержание кальция в цитозоле. Аппликация вазопрессина вызывала значительно больший кальциевый ответ клеток – как нейронов, так и сателлитов. Прирост регистрируемой флуоресценции под действием аппликации вазопрессина наблюдался в 63.9 % нейронов тройничных ганглиев крысы, и составил 70.4 ± 7.1 % от исходных значений (n=2223, p<0.05). Увеличение кальция под вазопрессином было менее обратимо, что в данном случае также указывает на запуск внутриклеточных механизмов, поддерживающих повышенный уровень кальция в клетках. Окситоцин, апплицируемый на фоне вазопрессина, не вызывал кальциевые ответы в клетках, что может свидетельствовать об участии рецепторов последнего, в эффектах окситоцина, либо об окклюзии общих внутриклеточных механизмов действия этих нейропептидов в нейронах тройничных ганглиев крысы.

Мы исследовали действие окситоцина и вазопрессина на ноцицептивную активность афферентов тройничного нерва в твердой мозговой оболочке (dura mater) крысы. Препарат свода черепа крысы, содержащий менингеальные ткани и, иннервирующий их, тройничный нерв, осторожно выделялся, а нерв помещался в специальную стеклянную трубочку, содержащую регистрирующий хлорсеребряный электрод. Спонтанные, и вызванные агонистами потенциалы действия (ПД) регистрировались при комнатной температуре, 20 минут в контроле (после 15 мин периода стабилизации), а затем под действием веществ. Быстрая локальная аппликация окситоцина в концентрации 10 мкМ, вызывала увеличение частоты ПД, регистрируемых в периферическом отростке тройничного нерва в препаратах взрослых крыс (Р30-40). Вазопрессин в той же концентрации (10 мкM) вызывал более значительное усиление частоты ПД в терминалях афферентов тройничного нерва в dura mater крыс, чем окситоцин (что соответствовало наблюдениям в экспериментах на тройничных нейронах).

Для выяснения возможного участия ваниллоидных TRPV1 рецепторов в эффектах нейропептидов (как это было показано для сенсорных нейронов спинальных ганглиев [2], [5], были исследованы кальциевые ответы нейронов тройничного ганглия на окситоцин и вазопрессин, при их ингибировании. Обнаружено, что блокатор TRPV1 рецепторов капсазепин (50 мкM) достоверно снижает амплитуду кальциевых транзиентов, вызванных аппликацией окситоцина (до 22.4 ± 5.8 %, n=57, p<0.05). При этом, на окситоцин реагировали только 9.7 % нейронов. Действие вазопрессина также существенно подавлялось капсазепином, до 25.3 ± 7.3 % (n=78, p<0.05) от контроля, обнаруживаясь у 53.9 % нейронов. Можно заключить, что, по крайней мере, часть эффектов нейропептидов окситоцина и вазопрессина в нейронах тройничных ганглиев взрослых крыс связана с активацией TRPV1 рецепторов.

Таким образом, нами обнаружено модулирующее действие окситоцина, а также родственного ему гормона вазопрессина на проведение болевых импульсов при мигрени. Рецепторы к нейропептидам обнаружены в нейронах тройничного ганглия крыс, и в твердой мозговой оболочке, иннервируемой тройничным нервом. Действие вазопрессина, при этом выражено значительнее, что заставляет более пристально исследовать этот нейропептид, в плане поиска способа лечения мигрени. Кроме того, обнаружено участие ваниллоидных TRPV1 рецепторов в механизмах регуляции окситоцином и вазопрессином ноцицептивной импульсации у крыс.

Поддержано РФФИ (грант №17-04-01811).