カルシトニン遺伝子関連ペプチドはラット慢性片頭痛モデルにおける前庭核の感作を促進する

Calcitonin gene-related peptide facilitates sensitization of the vestibular nucleus in a rat model of chronic migraine.

• Yun Zhang
• Yixin Zhang
• Ke Tian
• Yunfeng Wang
• Xiaoping Fan
• Qi Pan
• Guangcheng Qin
• Dunke Zhang
• Lixue Chen
• Jiying Zhou

抄録

背景:

前庭性片頭痛は、近年、片頭痛の新しいサブタイプとして認識されてきた。しかし、前庭症状と片頭痛との関連性については、そのメカニズムが十分に解明されていませんでした。そこで本研究では、ラット慢性片頭痛（CM）モデルにおける前庭機能障害を調べ、片頭痛とめまいの間の潜在的なメカニズムを解明することを目的とした。

BACKGROUND: Vestibular migraine has recently been recognized as a novel subtype of migraine. However, the mechanism that relate vestibular symptoms to migraine had not been well elucidated. Thus, the present study investigated vestibular dysfunction in a rat model of chronic migraine (CM), and to dissect potential mechanisms between migraine and vertigo.

方法:

ニトログリセリン（NTG）を反復間欠投与したラットをCMモデルとした。片頭痛および前庭関連行動を解析した。また、免疫蛍光分析と定量的リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応を用いて、三叉神経核（TNC）および前庭核（VN）におけるc-fosおよびカルシトニン遺伝子関連ペプチド（CGRP）の発現を検出した。前庭求心性端末の形態学的変化を透過型電子顕微鏡下で測定した。逆行性トレーサーとしてFluoroGold(FG)とCTB-555を選択し、それぞれVNとTNCに注入した。ＣＧＲＰショートヘアピンＲＮＡ（ＬＶ-ＣＧＲＰ）からなるレンチウイルスベクターを三叉神経節に注入した。

METHODS: Rats subjected to recurrent intermittent administration of nitroglycerin (NTG) were used as the CM model. Migraine- and vestibular-related behaviors were analyzed. Immunofluorescent analyses and quantitative real-time polymerase chain reaction were employed to detect expressions of c-fos and calcitonin gene-related peptide (CGRP) in the trigeminal nucleus caudalis (TNC) and vestibular nucleus (VN). Morphological changes of vestibular afferent terminals was determined under transmission electron microscopy. FluoroGold (FG) and CTB-555 were selected as retrograde tracers and injected into the VN and TNC, respectively. Lentiviral vectors comprising CGRP short hairpin RNA (LV-CGRP) was injected into the trigeminal ganglion.

結果:

CMは持続的な熱性知覚過敏、自発的な顔面痛、顕著な前庭機能障害を引き起こし、それに伴ってTNCではc-fos標識ニューロンとCGRPの免疫反応性が上昇した（c-fos：ビヒクル vs. CM=2.9×B1）。CM=2.9±0.6 vs. 45.5±3.4; CGRP OD: ビヒクル vs. CM=0.1±0.0 vs. 0.2±0.0）およびVN（c-fos: ビヒクル vs. CM=2.3±0.6 vs. 45.5±3.4; CGRP OD: ビヒクル vs. CM=0.1±0.0 vs. 0.2±0.0）におけるc-fos標識ニューロンおよびCGRP免疫反応の増加を伴う眼球機能障害が顕著であった。CM=2.3±0.8 vs. 54.0±2.1; CGRP mRNA: ビヒクル vs. CM=1.0±0.1 vs. 2.4±0.1）。)さらに、FG陽性ニューロンはTNCの表層に蓄積され、CMを投与したラットではビヒクル群に比べてc-fos+/FG+ニューロン数が有意に増加した（ビヒクル対CM=25.3±2.2 vs. 83.9±3.0）。一方、CTB-555+ニューロンはVN全体に分散していた。前庭求心性端末の構造は、末梢性前庭機能障害モデルと比較して、CM後の方が顕著ではなかった。三叉神経節におけるCGRPのin vivoノックダウンは、c-fos標識ニューロンの数を有意に減少させた（LV-CGRP vs. LV-NC=9.9±3.0 vs. LV-NC=60.0±3.0 vs. LV-B1=60.0）。60.0±4.5）およびCGRP mRNA（LV-CGRP vs. LV-NC=1.0±0.1 vs. 2.1±0.2）を有意に減少させ，CM後の前庭機能障害をさらに抑制した．

RESULTS: CM led to persistent thermal hyperalgesia, spontaneous facial pain, and prominent vestibular dysfunction, accompanied by the upregulation of c-fos labeling neurons and CGRP immunoreactivity in the TNC (c-fos: vehicle vs. CM = 2.9 ± 0.6 vs. 45.5 ± 3.4; CGRP OD: vehicle vs. CM = 0.1 ± 0.0 vs. 0.2 ± 0.0) and VN (c-fos: vehicle vs. CM = 2.3 ± 0.8 vs. 54.0 ± 2.1; CGRP mRNA: vehicle vs. CM = 1.0 ± 0.1 vs. 2.4 ± 0.1). Furthermore, FG-positive neurons was accumulated in the superficial layer of the TNC, and the number of c-fos+/FG+ neurons were significantly increased in rats with CM compared to the vehicle group (vehicle vs. CM = 25.3 ± 2.2 vs. 83.9 ± 3.0). Meanwhile, CTB-555+ neurons dispersed throughout the VN. The structure of vestibular afferent terminals was less pronounced after CM compared with the peripheral vestibular dysfunction model. In vivo knockdown of CGRP in the trigeminal ganglion significantly reduced the number of c-fos labeling neurons (LV-CGRP vs. LV-NC = 9.9 ± 3.0 vs. 60.0 ± 4.5) and CGRP mRNA (LV-CGRP vs. LV-NC = 1.0 ± 0.1 vs. 2.1 ± 0.2) in the VN, further attenuating vestibular dysfunction after CM.

結論:

これらのデータは、前庭核ニューロンの感作によるCM後の前庭機能障害の可能性と、抗CGRP治療によるCM後の前庭機能障害の回復の可能性を示している。

CONCLUSIONS: These data demonstrates the possibility of sensitization of vestibular nucleus neurons to impair vestibular function after CM, and anti-CGRP treatment to restore vestibular dysfunction in patients with CM.