Migräneattacken die Stirn bieten
Die Migräneaura, die sich vor Einsetzen der Kopfschmerzen bei einem von drei Patienten bemerkbar macht, weist eine Reihe neurologischer Symptome auf und kann zwischen fünf Minuten und einer Stunde anhalten. Die zugrunde liegenden neurologischen Mechanismen des spontanen Beginns der Aura-Phase und ihr Zusammenhang mit den anschließenden Kopfschmerzen, müssen noch geklärt werden, da die Vielfalt der beteiligten Gehirnsysteme einen multidisziplinären Ansatz erfordert. Forscher mit Fachkenntnissen im Bereich der funktionellen Neurobiologie führten multidisziplinäre Experimente unter der Ägide des Projekts UNDERNEATH MIGRAINE (Underneath the attack: cortical network function in migraine) durch. Zur Untersuchung von Faktoren, die zu einer Migräneanfälligkeit beitragen, wurden Migränemäusemodelle mit humanpathogenen Mutationen verwendet. Forscher richteten zunächst in-vivo-Elektrophysiologiesysteme zur Aufzeichnung von Hirnaktivitäten bei wild lebenden Mäusen ein. Hierdurch konnten die neuronale Aktivität sowie das Verhalten untersucht werden, wobei das Phänomen der kortikalen Streudepolarisierung (cortical spreading depression, CSD) im Fokus stand. Die CSD ist mit der Migräneaura in Verbindung gebracht worden, bei der eine verschwommene Sicht oder eine erhöhte Lichtsensibilität zu den gängigen Symptomen zählen. Die Projektmitglieder machten mehrere spannende Entdeckungen. Die sich frei verhaltenden Migräne-Mäuse zeigten gelegentlich CSD-Ereignisse bei Abwesenheit von chemischen oder elektrischen Auslösern. Eine erhöhte kortikale Erregbarkeit wurde in Bereichen beobachtet, die über den visuellen Kortex, dem mutmaßlichen Ursprungsort der Migräneaura, hinausgehen. Es wurde der Nutzen visuell evozierter Potenziale zur Erkennung der kortikalen Erregbarkeit validiert. Ein erstes Forschungsergebnis führte zu Belegen über vorhersagbare neuronale Aktivitätsänderungen vor einer CSD. Das Stresshormon Corticosteron erhöhte die CSD-Anfälligkeit bei Migränemäusen, jedoch nicht bei Wildtypmäusen. Unter Einsatz von verhaltensgesteuerten Allodyniamessungen, normalisierte eine Vorbehandlung mit dem Migränewirkstoff Sumatriptan die Migränemäuse, die zuvor eine erhöhte Sensibilität gezeigt hatten. Mit Optogenetik induzierten die Forscher erfolgreich und nicht-invasiv CSD, indem sie blaues Licht auf den Schädel von betäubten und sich frei bewegenden transgenen Mäusen warfen. Als nützliches Instrument zur Untersuchung metabolischer Veränderungen entwickelte das Team darüber hinaus einen Prototyp einer ionenselektiven Elektrode für in-vivo-Hirnaufzeichnungen zu pH und K+ während einer CSD bei lebenden Mäusen. Die Experimente ergaben CSD-bezogene migränespezifische neurobiologische Veränderungen durch die Beobachtung metabolischer, inflammatorischer und neuroplastischer Marker bei Migränemäusen. Die Untersuchungsergebnisse führten zu weiterer Zusammenarbeit mit Epilepsieforschern und zur Vergabe eines US-CURE-SUDEP-Stipendiums. Obwohl das Projekt zu Ende ist, untersucht das Forschungsteam derzeit die neuronale Balance zwischen Erregung und Hemmung in spezifischen Hirnregionen, um Mechanismen des Migränenetzes unter Anwendung optogenetischer Verfahren zu analysieren. Es wird damit gerechnet, dass die Resultate neue Einblicke in die Komorbidität von Migräne und Epilepsie geben. Die Ergebnisse sollen bei der Verbesserung der therapeutischen Migränestrategien behilflich sein.
Schlüsselbegriffe
Migräne, funktionelle Neurobiologie, Elektrophysiologie, CSD, Sumatriptan, Prototyp, Marker, Epilepsie, optogenetisch
