Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 12
1.1 Классификация и клиническая картина головных болей 12
1.2 Распространенность и социально-экономические аспекты мигрени 14
1.3 Лечение мигрени 15
1.4 Патогенез первичных цефалгий 17
1.5 Экспериментальные модели цефалгий 77
Глава 2. Методы исследования 81
2.1 Лабораторные животные 81
2.2 Подготовка животного к эксперименту 82
2.3 Электрическое раздражение твердой мозговой оболочки и мониторинг нейрональной активности 86
2.4 Фармакологические средства и дизайн экспериментов 89
2.5 Обработка данных 90
Глава 3. Сенситизация нейронов спинального ядра тройничного нерва как компонент патогенеза головных болей 92
3.1 Нейрофизиологические маркеры сенситизации нейронов тройничного комплекса и влияние на них кеторолака 92
3.2 Динамика спайковой активности нейронов спинального ядра тройничного нерва в условиях орофациального формалинового теста 108
Глава 4. Модель тригемино-дуроваскулярной ноцицепции как способ изучения фармакодинамики антимигренозных препаратов с доказанной клинической эффективностью 122
4.1 Влияние вальпроевой кислоты на спайковую активность нейронов вентрального заднемедиального ядра таламуса 122
4.2 Влияние метамизола на спайковую активность нейронов вентрального заднемедиального ядра таламуса 136
Глава 5. Модель тригемино-дуроваскулярной ноцицепции как способ скрининга препаратов с потенциальной антицефалгической активностью 148
5.1 Опыты с фиксированной комбинацией 2,4-дихлорбензоат калия + карбамазепин + кофеин 149
5.2 Опыты с комбинированным средством декстрометорфан + хинидин 167
5.3 Опыты с гранисетроном 177
Глава 6. Пилотное клиническое исследование эффективности и безопасности фиксированной комбинации декстрометорфан + хинидин в качестве средства профилактики мигрени 193
6.1 Введение 193
6.2 Методика 194
6.3 Результаты 195
6.4 Обсуждение 200
Глава 7. Модель тригемино-дуроваскулярной ноцицепции как инструмент изучения механизмов клинической эффективности немедикаментозных методов лечения первичных головных болей 202
7.1 Изучение эффектов электрической стимуляции блуждающего нерва 206
7.2 Изучение эффектов электрической стимуляции большого затылочного нерва 223
Заключение 238
Выводы 257
Список сокращений и условных обозначений 259
Список литературы 261
- Патогенез первичных цефалгий
- Нейрофизиологические маркеры сенситизации нейронов тройничного комплекса и влияние на них кеторолака
- Опыты с фиксированной комбинацией 2,4-дихлорбензоат калия + карбамазепин + кофеин
- Изучение эффектов электрической стимуляции большого затылочного нерва
Патогенез первичных цефалгий
Общим основным звеном патогенеза различных краниофациальных болевых синдромов, включая ГБ, является активация тройничного нерва, сопровождающаяся формированием восходящего ноцицептивного потока по тригемино-таламо-кортикальному пути (Goadsby P.J. et al., 2009; Bernstein C., Burstein R., 2012). Тройничный нерв представляет собой основную нейросенсорную структуру головы и образует с интракраниальными сосудами функционально единую тригемино-васкулярную систему, нарушению работы которой придается важное значение в патофизиологии первичных цефалгий.
Патологическая тригеминальная активация может развиваться по разным причинам, что предопределяет весьма условные различия в начальных механизмах возникновения первичных цефалгий. Например, при ГБН длительное тоническое напряжение перикраниальных и цервико-брахиальных мышц, возникающее, прежде всего, как защитно-приспособительная реакция на нереализованный психоэмоциональный стресс, может приводить к спазму питающих их сосудов, ишемизации определенных миофасциальных зон и накоплению в них недоокисленных продуктов обмена и эндогенных алгогенных субстанций, которые будут раздражать и сенситизировать чувствительные тройничные окончания (Ashina M. et al., 2002; Fernndez-de-las-Peas C. et al., 2007; Bendtsen L., Fernndez-de-la-Peas C., 2011). Эти изменения в совокупности с стресс-индуцированными нарушениями центрального ноцицептивного процессинга (Chen Y., 2009; Cathcart S. et al., 2010, 2012; Yu S., Han X., 2015) могут сопровождаться появлением тупой двусторонней давящей боли малой и средней интенсивности, столь характерной для ГБН.
Мигренозная атака – согласно так называемой «тригемино-васкулярной теории» патогенеза этого заболевания – возникает как следствие тригемино-васкулярной активации (Pietrobon D., Moskowitz M.A., 2013), происходящей спонтанно или под действием различных экзо- и/или эндогенных факторов (Burstein R., Jakubowski M., 2005; Lambert G.A., Zagami A.S., 2009) в условиях врожденного или приобретенного недостатка нисходящих антиноцицептивных влияний (Messlinger K., 2009; Goadsby P.J., 2012) и приводящей к развитию асептического нейрогенного воспаления сосудов мозговых оболочек за счет антидромного высвобождения из периферических окончаний тройничных афферентов различных вазоактивных агентов, например, кальцитонин-ген родственного пептида (CGRP), нейрокинина А, монооксида азота (NO), глутамата и субстанции Р (SP) (Edvinsson L. et al., 2012; Levy D., 2012). В условиях менинговаскулита происходит ортодромная стимуляция тригеминальных периваскулярных А-дельта и С-волокон, которые несут ноцицептивную информацию от мозговых и менингеальных сосудов в спинальное ядро тройничного нерва (СЯТН), где осуществляется ее первичная обработка и дальнейшая передача в вышележащие структуры ЦНС. Нейрососудистые нарушения вкупе с увеличением ноцицептивного трафика сопровождаются развитием периферической и центральной сенситизации нейрональных звеньев тригемино-таламо-кортикального пути, что клинически будет проявляться характерным болевым синдромом, кожной аллодинией и сопутствующей вегетативной симптоматикой (Амелин А.В. и др., 2011; Goadsby P.J., 2012).
В патогенезе КГБ ведущее значение имеют дисфункция гипоталамуса и выраженная парасимпатическая активация. Это определяет классическую клиническую картину указанной нозологии: серийный, «пучковый» характер сильнейшей боли в определенном циркадианном ритме вкупе со слезотечением, ринореей, миозом, птозом и периорбитальным отеком на стороне поражения (Kingston W.S., Dodick D.W., 2018; Wei D.Y. et al., 2018). Повышение парасимпатического тонуса будет приводить к дилятации интракраниальных сосудов, повышению их проницаемости для плазменных белков, развитию отека сосудистой стенки и, как следствие, стимуляции перивазальных тройничных афферентов, раздражение которых в свою очередь будет замыкать дугу тригемино-фациального рефлекса с дальнейшим прогрессирующим патологическим усилением автономной медиации (Akerman S. et al., 2012).
Нарушение гипоталамического контроля растормаживает тригемино-васкулярный ноцицептивный трафик на уровне СЯТН и, вероятно, определяет четкую периодичность болевых приступов (Holland P.R., Goadsby P.J., 2009; Abdallah K. et al., 2013).
Несмотря на некоторые различия механизмов развития отдельных форм первичных ГБ, всем им присущи такие общие черты патогенеза, как стойкое повышение возбудимости нейронов тригемино-таламического пути с развитием периферической и центральной сенситизации (Cathcart S. et al., 2010; Fernndez-de-Las-Peas C. et al., 2011), дефицит модулирующего контроля со стороны структур эндогенной антиноцицептивной системы (Lambert G.A., Zagami A.S., 2009) и в разной степени выраженное нарушение тонуса интра- и экстракраниальных сосудов (May A., 2005; Shevel E., 2011). В случае хронизации той или иной цефалгии указанные изменения прогрессируют, что в определенной мере объясняет факт стирания клинических особенностей конкретных нозологий при их трансформации в хроническую ежедневную головную боль (ХЕГБ) (Амелин А.В. и др., 2011).
Далее в обзоре будут подробно рассмотрены нейроанатомические образования, участвующие в патогенезе ГБ, прежде всего мигрени, и обсуждены нейрофизиологические и нейрохимические механизмы её развития.
В патогенез первичных ГБ в различной степени вовлечены как интра-, так и экстракраниальные анатомические образования, общность иннервации которых во многом определяет и объясняет клиническую картину различных нозологических форм цефалгий (Соколов А.Ю., Игнатов Ю.Д., 2010а). Заметную роль в этом процессе играют мозговые оболочки – прежде всего dura mater – и питающие их сосуды, находящиеся под контролем сенсорных и вегетативных нервов и рассматриваемые как основные источники боли при ГБ (Edvinsson L. et al., 2012; Jacobs B., Dussor G., 2016; Hoffmann J. et al., 2017; Goadsby P.J. et al., 2017; Levy D. et al., 2018).
Афферентная иннервация мозговых оболочек и интракраниальных сосудов
Основной вклад в афферентную иннервацию внутричерепных структур вносит тройничный нерв. В ЦНС он представлен одним двигательным и тремя чувствительными (мостовое, мезэнцефалическое и спинномозговое) ядрами, залегающими на протяжении среднего, ромбовидного, продолговатого и верхних (С1-С3) сегментов спинного мозга, а на периферии – тремя нервами, или ветвями, отходящими от переднего края тройничного (Гассерова) ганглия. Этот узел представляет собой совокупность тел ложных униполярных нейронов, аксоны которых, образуя чувствительный корешок, идут к мостовому и спинальному ядрам тройничного комплекса, а периферические отростки образуют чувствительные волокна всех ветвей тройничного нерва. По ходу всех трех нервов присутствуют вегетативные парасимпатические ганглии, аксоны нейронов которых формируют постганглионарные волокна, присоединяющиеся к указанным ветвям и достигающие в их составе органов-мишеней, в том числе мозговые и менингеальные сосуды (Синельников Р.Д., Синельников Я.Р., 1994; Гайворонский И.В., 2001; Привес М.Г. и др., 2004; Edvinsson L., 2011). Несмотря на участие в проведении сенсорной информации от мозговых оболочек всех трех подразделений тройничного нерва, в литературе указывается роль офтальмической ветви как основного проводника менингеального афферентного потока, что может определять преимущественную локализацию мигренозной боли в лобно-глазнично-височной области (Goadsby P.J., 2005; Messlinger K., 2009; Levy D. et al., 2018). Все три ветви принимают участие в иннервации внечерепных тканей, включая надкостницу, перикраниальные мышцы и сосуды (Schueler M. et al., 2014; Zhao J., Levy D., 2014), вклад которых в развитие ГБ активно обсуждается (Shevel E., 2011; Burstein R. et al., 2017).
Твердая мозговая оболочка (ТМО) задней черепной ямки вплоть до намета мозжечка, включая поперечный и затылочный синусы, иннервируется также и из альтернативных тройничному нерву источников. В частности, она получает чувствительные волокна трех верхних шейных спинномозговых нервов, в первую очередь большого затылочного нерва – задней ветви второго шейного нерва, иннервирующего также мягкие ткани затылочной области и некоторые задние мышцы шеи (Goadsby P.J., 2005; Schurks M., Diener H.C., 2008). Большой затылочный нерв формируется периферическими отростками нейронов спинального узла, аксоны которых образуют синапсы с клетками заднего рога на уровне соответствующих сегментов (С1-С4) спинного мозга. Этот же участок ТМО иннервируется еще и сенсорной менингеальной ветвью блуждающего нерва, которая представляет собой дендриты ложных униполярных клеток, расположенных в верхнем чувствительном узле. Центральные отростки этих нейронов направляются в продолговатый мозг и оканчиваются большей частью в ядре одиночного тракта (Синельников Р.Д., Синельников Я.Р., 1994; Гайворонский И.В., 2001). Кроме этого, ТМО может получать чувствительные волокна языкоглоточного нерва (Andreou A., 2008). Наличие у ТМО внетригеминальных афферентов может отчасти объяснять описываемые в литературе казуистические факты сохранения КГБ после резекции чувствительного корешка тройничного нерва (Matharu M.S., Goadsby P.J., 2002; Jarrar R.G. et al., 2003).
Нейрофизиологические маркеры сенситизации нейронов тройничного комплекса и влияние на них кеторолака
Известно, что одним из ключевых звеньев патогенеза мигрени является развитие центральной сенситизации сегментарного уровня, т.е. стойкое повышение возбудимости нейронов чувствительных ядер тройничного комплекса, происходящее в том числе и вследствие длительного увеличения ноцицептивной импульсации из очага асептического нейрогенного воспаления сосудов мозговых оболочек (см. подробнее главу 1).
Предполагается, что именно сенситизация нейронов СЯТН определяет некоторые особенности клинической картины мигрени, например, развитие экстракраниальной тактильной аллодинии и прогрессию боли во времени, и является патофизиологической основой механизма хронизации цефалгий (Gallai V. et al., 2003; Goadsby P.J., 2005). Моделирование в эксперименте феномена центральной сенситизации необходимо для максимальной имитации патологического состояния тригемино-васкулярной системы во время мигренозного приступа, что позволит проводить углубленное изучение нюансов фармакодинамики различных препаратов с известной или предполагаемой антицефалгической активностью.
Ранее уже была доказана принципиальная возможность индукции гипервозбудимости клеток СЯТН провоспалительными агентами, действующими в пределах их дуральных рецептивных полей. В опытах на крысах аппликация смеси провоспалительных медиаторов (СПВМ), состоящей из брадикинина, серотонина, гистамина и простагландина Е2 (в англоязычной литературе – inflammatory soup [IS], дословно – «воспалительный суп»), на ТМО сопровождалась длительным увеличением фоновой активности нейронов СЯТН, повышением их чувствительности к разномодальным внешним стимулам и расширением зоны интра- и экстракраниальных рецептивных полей (Burstein R. et al., 1998).
Исследования в условиях экспериментальной сенситизации позволили не только расширить представления о патогенезе мигрени, но и получить новые важные сведения о механизмах действия триптанов и НПВС, являющихся базовыми препаратами для купирования приступа головной боли (Xu H. et al., 2016). В частности, на основе данных об изменениях интра- и экстракраниальной чувствительности при раннем и позднем назначении суматриптана было выдвинуто предположение о его периферическом действии и отсутствии прямого угнетающего влияния на нейроны СЯТН, что помогло объяснить стратегию его применения у пациентов с аллодинией (Burstein R. et al., 2004; Burstein R., Jakubowski M., 2004). Также в эксперименте был показан угнетающий эффект кеторолака, индометацина и напроксена на фоновую активность сенситизированных нейронов СЯТН и на амплитуду их ответов на механическую и термическую стимуляцию фациальных и дуральных рецептивных полей, что коррелировало с ингибирующим влиянием этих препаратов на проявления кожной аллодинии у пациентов с мигренью (Jakubowski M. et al., 2005, 2007).
В 90-х гг. прошлого века были получены сведения об угнетающем влиянии триптанов на вызванные электрической стимуляцией верхнего сагиттального синуса ответы нейронов СЯТН (Cumberbatch M.J. et al., 1997, 1998; Goadsby P.J., Knight Y., 1997). Следует отметить, что эти эксперименты проводились в обычных условиях, т.е. без предварительной химической «раскрутки» (сенситизации) центральных нейронов. Поскольку электрическое раздражение является удобным стандартизированным способом ноцицептивной стимуляции (Bolton S. et al., 2005), данная методика прекрасно подходит для скрининга и позволяет определить степень влияния препарата с предполагаемой или клинически доказанной антимигренозной активностью на болевую трансмиссию в тригемино-васкулярной системе. Однако, при всей своей бесспорной информативности, эта модель не имитирует в полной мере те патологические процессы, которые в действительности существуют во время приступа мигрени, и не позволяет проводить углубленное изучение фармакодинамики исследуемых субстанций (Burstein R. et al., 2004; Burstein R., Jakubowski M., 2004).
В то же время в рассмотренных выше исследованиях разных авторов на сенситизированной модели тригемино-дуроваскулярной ноцицепции электрическому раздражению ТМО отводится весьма скромная роль – оно используется только в качестве поискового стимула для первичной идентификации нейронов, в то время как для мониторинга их ответов применяется механическая стимуляция dura mater. Таким образом, существует определенный пробел в сведениях о вызванной электрическим раздражением ТМО активности сенситизированных нейронов тройничного комплекса, равно как и о влиянии на нее каких-либо антимигренозных средств. Между тем изменение ответов клеток СЯТН на дуральную электростимуляцию в условиях сенситизации может быть не менее информативным критерием их функционального состояния, чем усиление спонтанной активности и повышение чувствительности кожных рецептивных полей.
Цель настоящего исследования заключалась, во-первых, в изучении динамики ответов тригемино-васкулярных нейронов 2-го порядка на повторяющееся электрическое раздражение ТМО после предварительной дуральной экспозиции СПВМ, и, во-вторых, в оценке влияния кеторолака – типичного представителя НПВС – на вызванные указанной стимуляцией ответы сенситизированных нейронов СЯТН. Кроме этого, принимая во внимание данные работы M. Jakubowski и соавт. (2005), мы повторили исследование влияния кеторолака на фоновую активность и пороги возбудимости при механической стимуляции кожных рецептивных полей сенситизированных нейронов СЯТН. Известно, что кеторолак является эффективным средством для купирования головной боли, в том числе и приступа мигрени с симптомами кожной аллодинии, резистентного к терапии триптанами (Young W.B., 2009; Taggart E. et al., 2013; Rao A.S. et al., 2016). Поэтому такой подход позволит не только дополнительно валидировать методику за счет воспроизведения ранее полученных в других лабораторных условиях результатов, но и максимально объективно оценить достоверность вновь выявленного вероятного маркера сенситизации на основании его реакции на кеторолак.
Стандартные операционные процедуры (СОПы), т.е. основные этапы подготовки животного к опыту, мониторинг его жизнедеятельности во время эксперимента, правила поиска и принципы отбора нейронов, а также способы сбора и обработки данных подробно изложены в главе 2.
Дополнения к СОПам в рамках протокола данного исследования
После нахождения нейрона, соответствующего условиям отбора, производилась индукция его сенситизации путем нанесения на поверхность dura mater СПВМ (смесь 0,5% раствора гистамина, 0,3% серотонина, 0,03% простагландина E2, 0,3% брадикинина, 0,5 % капсаицина при pH 5,5). После 5-минутной экспозиции указанной смеси ТМО отмывалась, и в течение 1 часа осуществлялся мониторинг нейрональной активности. Признаками сенситизации считали увеличение фоновой активности, усиление вызванных электрическим раздражением ТМО ответов и снижение порогов чувствительности при механической стимуляции кожи морды. Если через 60 мин после нанесения СПВМ нейрон демонстрировал как минимум два из трех обозначенных признаков сенситизации, животному вводили кеторолак (2 мг/кг, в/в, n=6, основная группа) или физиологический раствор (в/в, n=6, контрольная группа). После введения препарата в течение последующего часа опять осуществлялся мониторинг нейрональной активности.
Опыты с фиксированной комбинацией 2,4-дихлорбензоат калия + карбамазепин + кофеин
Несмотря на существование неопределенно большого количества комбинированных средств, использующихся для лечения различных – включая цефалгии – болевых синдромов, их перечень продолжает пополняться. Так, в 2007 году начались доклинические исследования нового препарата с рабочим названием «Мигрепин», представляющего собой фиксированную комбинацию 2,4-дихлорбензоата калия (18,5%), карбамазепина (74,1%) и кофеина (7,4%) – далее ДХБККК. В серии скрининговых тестов на животных было показано, что ДХБККК обладает обезболивающей, противовоспалительной, жаропонижающей, противосудорожной и антиоксидантной активностями (Звягинцева Т.В. и соавт., 2007; Сыровая А.О., 2009а,б,в; 2011).
Большинство из этих эффектов являются полезными с точки зрения терапии головных болей различной этиологии, в т.ч. мигрени. При этом каждый из входящих в комбинацию компонентов имеет определенный антицефалгический потенциал. Так, калиевая соль 2,4-дихлорбензойной кислоты, также известная как «Анальбен», рассматривается как ненаркотический анальгетик и НПВС (Левитин Е.Я. и др., 1998; Левитин Е.Я., 2004; Камаль Т.Э., 2005; Bevz N. et al., 2014), а НПВС являются, пожалуй, основными неспецифическими средствами купирования головных болей любой этиологии (Rothrock J.F., 2010; Affaitati G. et al., 2017). Карбамазепин – противосудорожный агент, использующийся, в том числе, для лечения невралгии тройничного нерва (Wiffen P.J. et al., 2014) и имеющий схожие компоненты фармакодинамики с такими известными в области профилактики мигрени препаратами, как вальпроат и топирамат (Chiossi L. et al., 2014). Более того, данные проведенного нами ранее неконтролируемого клинического исследования свидетельствуют, что карбамазепин – наряду с указанными выше антиконвульсантами – также может вполне успешно применяться в качестве превентивного противомигренозного средства (Амелин А.В. и др., 2007). Что же касается кофеина, то это, пожалуй, наиболее противоречивый компонент ДХБККК в плане наличия именно антицефалгических свойств (Shapiro R.E., 2008). С одной стороны, он является известным адъювантом анальгетиков (Derry C.J. et al., 2014) и обладает собственной обезболивающей активностью (Baratloo A. et al., 2016); по данным пилотного исследования, кофеин при внутривенном введении даже способен купировать приступ мигрени (Baratloo A. et al., 2015). С другой стороны, чрезмерное использование кофеина – прежде всего в сочетании с барбитуратами и НПВС – рассматривается как фактор хронизации головных болей (Scher A.I. et al., 2004) и формирования лекарственного абузуса (Shapiro R.E., 2008; Feeney R., 2016), а прекращение его потребления повышает эффективность абортивной терапии мигрени (Lee M.J. et al., 2016). Тем не менее, как уже отмечалось выше, кофеин является почти обязательным компонентом разного рода комбинированных анальгетиков, успешно использующихся для лечения цефалгических атак (Diener H.C. et al., 2011, 2014).
Таким образом, на основании представления о свойствах компонентов ДХБККК и данных непрофильных экспериментальных исследований можно предположить, что эта комбинация окажется эффективным средством купирования приступа головной боли, в частности, мигрени. Однако даже для предварительного позиционирования препарата именно как антимигренозного средства, необходимо его доклиническое изучение в эксперименте на специфических моделях цефалгий, среди которых наиболее информативной является модель тригемино-дуроваскулярной ноцицепции (Andreou A.P. et al., 2010; Akerman S. et al., 2013). Учитывая важнейшее значение СЯТН в патогенезе цефалгий (см. главу 1), целью настоящего исследования явилось изучение влияния ДХБККК на фоновую и вызванную электрическим раздражением ТМО активность конвергентных нейронов этого нейроанатомического образования.
Работа проводилась в рамках трехстороннего договора «О научно-практическом сотрудничестве в исследованиях» между кафедрой фармакологии и медицинской рецептуры Харьковского национального медицинского университета, Институтом фармакологии им. А.В. Вальдмана СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова и лабораторией кортико-висцеральной физиологии Института физиологии им. И.П. Павлова РАН от 01 июня 2009 года. Все без исключения эксперименты были полностью выполнены на базе и с использованием материально-технических ресурсов последнего из вышеуказанных учреждений.
Серия опытов проводилась на самцах крыс линии Вистар (n=21) массой 320-400 г. Основная группа (n=16) получала ДХБККК (препарат предоставлен Харьковским национальным медицинским университетом) в дозах 12,5 (n=4), 25 (n=5) и 37,5 (n=7) мг/кг. Изучаемое вещество разводили ex tempore в 0,75 мл растворителя и вводили внутривенно медленно в течение 1 мин. Подбор животных для исследования каждой дозы осуществлялся случайным образом. В контрольной группе (n=5) вводили эквивалентный объем растворителя при прочих равных условиях эксперимента. Рецепт растворителя был получен эмпирическим путем. В его состав входили следующие компоненты: диметилсульфоксид (ДМСО) – 5%, этанол – 10%, полиэтиленгликоль (ПЭГ-400) – 20% и 0,9% физиологический раствор – 65%. После добавления в растворитель действующего вещества (ДХБККК) смесь необходимо было греть на водяной бане 5-7 мин до получения однородной мелкодисперсной суспензии. Перед введением животным контрольной группы обязательно осуществлялся «холостой» прогрев растворителя.
После нахождения нейрона СЯТН, соответствующего условиям отбора (см. главу 2) и имеющего в течение минимум 15 мин стабильные показатели фоновой активности и ответа на электростимуляцию ТМО, однократно производили запись последних (0 мин) в качестве исходных значений. Далее вводили ДХБККК в одной из трех исследуемых доз или растворитель и через каждые 5-15 минут после инфузии оценивали их эффекты на нейрональную активность в течение 75 мин. На каждом животном регистрировался только один нейрон.
Общие свойства зарегистрированных нейронов
В серии острых опытов была зарегистрирована активность 21 нейрона СЯТН. Исследованные нейроны характеризовались стабильной фоновой активностью в виде одиночных аритмических разрядов с частотой следования в среднем 9,2±1,6 спайков/с. Все клетки отвечали увеличением частоты спайков в 3-8 раз на ипсилатеральную механическую – как тактильную, так и ноцицептивную – стимуляцию морды в области глазницы, переносицы, верхней губы, лба и виска, однако не реагировали на контралатеральное раздражение указанных областей. Одиночное электрическое раздражение ТМО ипсилатерально по отношению к стороне регистрации вызывало реакцию нейронов в виде пачечного разряда, состоящего минимум из 2-х спайков (рисунок 33).
На гистограммах по оси абсцисс – время в мс, по оси ординат – количество спайков в бине, 1 бин=1 мс. Стрелка – момент стимуляции ТМО. Гистограммы накоплены по 50 (б) и 20 (г) реализациям анализа временных отрезков фоновой (а) и вызванной (в) нейрональных активностей с частотой следования 1 и 0,3 Гц соответственно.
Латентный период ответа был не более 12 мсек, а общая продолжительность паттерна вызванной активности, как правило, не превышала 30 мсек. Описанные свойства позволяют характеризовать исследованные клетки как конвергентные мультирецептивные нейроны широкого динамического диапазона, отвечающие на менингеальную электрическую стимуляцию преимущественно по А-дельта входу.
Динамика нейрональной активности в контрольной группе
Средние значения частоты фоновой активности нейронов СЯТН в группе контроля (n=5) после введения растворителя прогрессивно увеличивались в течение всего последующего времени и на 60 мин опыта достигли своего пика в 204,6±58,5% от исходного уровня (таблица 1). Однако ни в одной из восьми контрольно-временных точек изменения фоновой активности не были достоверны по сравнению с ее исходными значениями (Р= 0,19, тест Фридмана).
Изучение эффектов электрической стимуляции большого затылочного нерва
Учитывая накопленные к настоящему времени данные, справедливо утверждать, что на роль фаворита среди инвазивных методик антицефалгической электронейростимуляции с точки зрения соотношения эффективности и безопасности вполне может претендовать электрическая стимуляция (ЭС) большого затылочного нерва (БЗН) (Lambru G., Matharu M.S., 2012; Palmisani S. et al., 2013; Mammis A. et al., 2015; Cadalso R.T. Jr. et al., 2018) (рисунок 50). Действительно, результаты клинических исследований разного дизайна свидетельствуют об успешном применении ЭСБЗН для лечения таких хронических заболеваний, как окципитальная невралгия (Johnstone C.S., Sundaraj R., 2006; Sweet J.A. et al., 2015), гемикрания континуа (Burns B. et al., 2008; Pascual J., 2009; Miller S. et al., 2017a), тригеминальные автономные цефалгии «SUNCT» и «SUNA» (Lambru G. et al., 2014; Miller S. et al., 2017b), кластерная ГБ (Burns B. et al., 2009; Magis D., Schoenen J., 2011a,b; Fontaine D. et al., 2011, 2016; Miller S. et al., 2017c; Leone M. et al., 2017) и мигрень (Saper J.R. et al., 2011; Notaro P. et al., 2014; Dodick D.W. et al., 2014; Tavanaiepour D., Levy R.M., 2014; Young W.B., 2014; Miller S. et al., 2016; Mekhail N.A. et al., 2017; Rodrigo D. et al., 2017). Также описаны случаи эффективности ЭСБЗН в терапии ночной ГБ во время сна (Son B.C. et al., 2012), ГБ у пациентов с мальформацией Киари (Vadivelu S. et al., 2012), медикаментозно-индуцированной ГБ (Serra G., Marchioretto F., 2012), хронической ГБН (Bono F. et al., 2015) и цервикогенной цефалгии (Rodrigo-Royo M.D. et al., 2005; Shin J.H. et al., 2011). При этом – по общей оценке упомянутых работ – как правило, у более чем половины подвергнутых процедуре ЭСБЗН пациентов отмечалось значимое уменьшение частоты и/или интенсивности приступов ГБ, улучшение качества жизни и сокращение потребления препаратов абортивного и/или превентивного рядов (Cadalso R.T. Jr. et al., 2018).
В апреле 2017 г. были опубликованы весьма оптимистичные результаты первого рандомизированного контролируемого исследования эффективности и безопасности чрезкожной – с неимплантируемыми электродами – ЭСБЗН в профилактике мигрени (Liu Y. et al., 2017), на основании которых можно прогнозировать дальнейшее развитие и распространение этого метода уже без хирургической подготовки, что позволит избежать характерных для инвазивного способа осложнений (миграция электродов, инфицирование раны и т.д.).
Тем не менее, несмотря на очевидный успех ЭСБЗН в лечении цефалгий, механизм её терапевтического действия остается неясным (Cadalso R.T. Jr. et al., 2018). Попытки его объяснения носят скорее спекулятивный характер и сводятся к преимущественно общим и обтекаемым рассуждениям на тему ЭСБЗН-индуцированного подавления активности А-5 и С-афферентов, равно как и вовлечения сегментарных и супраспинальных нейроанатомических образований, участвующих в ноцицептивном процессинге (Schwedt T.J., 2009; Jenkins В., Террег S.J., 2011а; Lambru G., Matharu M.S., 2012; Serra G., Marchioretto F., 2012; Tavanaiepour D., Levy R.M., 2014; Lambru G. et al., 2014; Mammis A. et al., 2015). В большинстве своем эти умозаключения основаны на данных единичных нейровизуализирующих исследований (Matharu M.S. et al., 2004; Magis D. et al., 2011), а также на адаптации теории «воротного контроля» (Melzack R., Wall P.D., 1965) к особенностям тригемино-цервикальной конвергенции (Bartsch Т., Goadsby P.J., 2002, 2003a,b; Piovesan E.J et al., 2003; Bartsch Т., 2005).
Нечеткость формулировок и представлений в этом вопросе вполне оправдана, поскольку существует явная нехватка экспериментальных исследований эффектов ЭСБЗН на животных моделях ГБ. Ранее уже было показано, что ЭСБЗН повышает метаболическую активность в каудальной порции СЯТН и задних рогах шейных сегментов спинного мозга у кошек (Goadsby P.J. et al., 1997) и повышает возбудимость нейронов тригемино-цервикального комплекса (ТЦК) для менингеальных входов у крыс (Bartsch T., Goadsby P.J, 2002). Однако эти работы скорее позволяют трактовать патогенез цервикогенной головной боли и подтверждают существование единого морфо-функционального континуума между тройничным каудальным ядром и задними рогами С1-С3 – уровня, нежели объясняют эффективность ЭСБЗН при цефалгиях. Кроме этого, использованные в указанных работах параметры стимуляции БЗН, равно как и сам протокол назначения ЭСБЗН, не соответствуют таковым для применения в реальной клинической практике (Lambru G., Matharu M.S.. 2012; Lambru G. et al., 2014). На модели хронической мигрени у крыс, предварительно сенситизированных с помощью эпидуральной инфузии провоспалительных медиаторов (De La Cruz P. et al., 2015), равно как и у животных со спонтанной тройничной аллодинией (Clark S.W. et al., 2016), ЭСБЗН повышала пороги чувствительности к механической стимуляции кожи головы и конечностей. Эти данные демонстрируют антиаллодинический эффект ЭСБЗН, что может свидетельствовать об угнетении процессов центральной сенситизации, но не вскрывают подлежащие механизмы.
Принимая во внимание ключевую роль СЯТН в патогенезе цефалгий (см. главу 1), целью настоящего исследования было изучение изменений фоновой активности нейронов этого ядра и их ответов на электрическое раздражение ТМО в условиях электрофизиологической модели тригемино-дуроваскулярной ноцицепции при сопоставимых с используемыми в клинике режимах прекондиционирущей ЭСБЗН.
Серия опытов проводилась на самцах крыс линии Вистар (n=11) массой 250-315 г. Фоновую и вызванную стимуляцией ТМО спайковые активности нейронов СЯТН регистрировали до и во время ЭСБЗН. Протокол исследования предусматривал изучение эффектов ЭСБЗН в пяти различных вариантах соотношения параметров частоты и напряжения на каждом животном с 10 мин интервалами между тестами в следующей последовательности: (1) 1В-50Гц, (2) 1В-100Гц, (3) 6В-50Гц, (4) 6В-100Гц и (5) 3В-75Гц; длительность стимула во всех случаях составляла 0,4 мс. Использовался прекондиционирующий режим ЭСБЗН, при котором серия импульсов, подаваемая на БЗН с указанными выше частотой и силой, предшествовала эпохе анализа нейрональной активности в СЯТН. Влияние ЭСБЗН оценивалось путем попарного сравнения частот фоновых и вызванных электростимуляцией ТМО спайков клеток СЯТН в момент назначения ЭСБЗН с их исходными – до стимуляции нерва – значениями, предшествующими каждому из пяти стимуляционных сетов непосредственно перед подачей электрораздражения на БЗН. На каждом животном тестировался только 1 нейрон.
Общие свойства зарегистрированных нейронов
Зарегистрированные нейроны (n=11) располагались в пределах каудальной части левого СЯТН на расстоянии от 1,2 до 3,2 мм каудальнее задвижки, 1,0-2,2 мм левее средней линии и на глубине 0,2-1,1 мм от поверхности мозга (рисунок 51, А). Шесть нейронов локализовались в пластинах II-III, а 5 клеток – в V слое ядра.
Все клетки получали ипсилатеральные конвергентные афферентные входы от ТМО, БЗН и лицевой поверхности морды. Кожные рецептивные поля соответствовали зоне иннервации главным образом первой ветви тройничного нерва и локализовались в периорбитальной области (n=4), а также на спинке (n=2) и боковой поверхности носа (n=5) (см. рисунок 51, Б). Все нейроны отвечали на тактильную (прикосновение, поглаживание) и ноцицептивную (сильное давление, щипок) механическую стимуляцию кожных рецептивных полей, на основании чего классифицировались как клетки широкого динамического диапазона.
Исходно все нейроны были фоновоактивными с частотой спонтанных разрядов от 4 до 35 спайков/с, в среднем – 15,6±3,4 спайков/с (см. рисунок 51, В). Все нейроны отвечали на одиночное электрическое раздражение ТМО пачкой из 2-6 спайков (в среднем 4,0±0,5 спайков/стимул) со средней латентностью 10,0±0,9 мс, соответствующей активации главным образом A-волокон (см. рисунок 51, Г).
Одиночное электрическое раздражение БЗН (0,4-2 В, 0,4 мс) вызывало у всех клеток ответ, состоящий из 3-5 спайков, возникающих с латентностью 6-8 мс (см. рисунок 51, Д). Пороговая интенсивность раздражения составляла либо 0,4-0,8 В (до 1В – низкий порог, n=6), либо колебалась между 1 и 2 В (более 1В – высокий порог, n=5). Клетки низко- и высокопороговых групп исходно не отличались ни по показателям фоновой активности (p=0,9, U=15, тест Манна–Уитни), ни по частоте вызванных электростимуляцией ТМО разрядов (p=0,54, U=11, тест Манна–Уитни), ни по особенностям локализации в ядре или распределения рецептивных полей.