التحقيق في السلوك الشبيه بالصداع النصفي باستخدام النفور من الضوء في الفئران

الصداع النصفي هو مرض عصبي سائد ، يؤثر على ما يقرب من 17٪ من الأمريكيين ¹ وهو السبب الرئيسي الثاني للإعاقة على مستوى ^{العالم2,3}. يعاني المرضى من الصداع الذي يستمر من 4 إلى 72 ساعة مصحوبا بواحد على الأقل من الأعراض التالية: الغثيان و / أو القيء ، أو رهاب الضوء ورهاب الفونوفوبيا4. بدأت التطورات الحديثة في تطوير الأجسام المضادة للببتيد المرتبط بجين الكالسيتونين (CGRP) والتي تمت الموافقة عليها الآن من إدارة الأغذية والعقاقير (FDA) حقبة جديدة لعلاج الصداع النصفي5,6,7. هذه الأجسام المضادة تمنع إما CGRP أو مستقبلاته وتمنع أعراض الصداع النصفي في حوالي 50٪ من مرضى الصداع ^{النصفي7}. خلال العام الماضي ، تمت الموافقة على اثنين من مضادات الجزيئات الصغيرة لمستقبل CGRP أيضا من إدارة الأغذية والعقاقير (FDA) للعلاج الفاشل للصداع النصفي ، وهناك اثنان آخران في طور ^{الإعداد8}. على الرغم من هذا التقدم العلاجي ، لا تزال الآليات التي تحدث بها نوبات الصداع النصفي بعيدة المنال. على سبيل المثال ، مواقع إجراء CGRP غير معروفة. تشير فعالية الأجسام المضادة العلاجية التي لا تعبر بشكل ملحوظ حاجز الدم في الدماغ إلى أن CGRP يعمل في المواقع الطرفية ، مثل السحايا و / أو العقد ثلاثية التوائم. ومع ذلك ، لا يمكننا استبعاد الإجراءات المركزية في الأعضاء التحايل ، والتي تفتقر إلى حاجز دموي في ^{الدماغ9}. على الأقل بالنسبة لرهاب الضوء، نعتقد أن هذا أقل احتمالا بالنظر إلى نتائجنا مع النفور من الضوء باستخدام الفئران المعدلة وراثيا من النستين/hRAMP1 التي يتم فيها التعبير عن hRAMP1 في الأنسجة ^{العصبية10}. سيوفر فهم آليات الفيزيولوجيا المرضية للصداع النصفي سبلا جديدة لتطوير علاجات الصداع النصفي.

النماذج الحيوانية قبل السريرية حاسمة لفهم آليات المرض وتطوير أدوية جديدة. ومع ذلك ، فإن تقييم الصداع النصفي في الحيوانات يمثل تحديا لأن الحيوانات لا يمكنها الإبلاغ شفهيا عن أحاسيسها بالألم. بالنظر إلى حقيقة أن 80-90٪ من مرضى الصداع النصفي يظهرون رهاب ^الضوء11 ، يعتبر النفور من الضوء مؤشرا على الصداع النصفي في النماذج الحيوانية. أدى ذلك إلى الحاجة إلى تطوير فحص لتقييم النفور من الضوء في الفئران.

يحتوي فحص الضوء / الظلام على منطقة ضوء ومنطقة مظلمة. يستخدم على نطاق واسع لقياس القلق لدى الفئران بناء على استكشافها التلقائي للبيئات الجديدة التي يتم مواجهتها من خلال نفورها الفطري من ^الضوء12. بعض الدراسات تحدد 1/3 من الغرفة كمنطقة مظلمة ، في حين أن البعض الآخر يحدد 1/2 من الغرفة كمنطقة مظلمة. غالبا ما يستخدم الإعداد السابق للكشف عن ^القلق13. على الرغم من أننا اخترنا في البداية غرف الضوء / الظلام متساوية الحجم ، إلا أننا لم نقارن بين الحجمين النسبيين. يمكننا التعليق على أن الحجم الإجمالي لكلا المجلسين ليس عاملا رئيسيا لأن مربع الاختبار الأولي14 كان أكبر بكثير من الجهاز ^{اللاحق15}، ومع ذلك كانت النتائج هي نفسها في الأساس.

كان هناك تعديلان حاسمان على هذا الفحص الضوئي / المظلم لتقييم النفور من الضوء هما: حالة الاختبار وشدة الضوء (الشكل 1). أولا، تتعرض الفئران مسبقا للحجرة الفاتحة/المظلمة لتقليل محرك الأقراص ^{الاستكشافي16} (الشكل 1A). تعتمد ضرورة وأوقات التعرض المسبق على سلالات الفئران ونماذجها. عادة ما تتطلب الفئران من النوع البري C57BL/6J تعرضين مسبقين10، في حين أن التعرض المسبق الوحيد لفئران CD1 ^يكفي17. وبهذه الطريقة ، يمكن الكشف عن السلوك المتردد للضوء في هاتين السلالتين من الماوس. ثانيا، تم تكييف إضاءة الغرفة لتشمل مجموعة قابلة للتعديل من شدة الضوء من الخافتة (55 لوكس) إلى الساطعة (27000 لوكس) حيث يمكن مقارنة 55 لوكس بيوم ملبد بالغيوم الداكن، و27000 لوكس يمكن مقارنتها بيوم مشمس مشرق في ^الظل10. لقد وجدنا أن شدة الضوء المطلوبة تختلف باختلاف السلالة والنموذج الوراثي. لهذا السبب ، يجب على الأفراد أولا تقييم الحد الأدنى من شدة الضوء لنموذجهم التجريبي.

حتى مع هذه التعديلات على الفحص ، والتي يمكن أن تكشف عن نمط ظاهري متجنب للضوء ، من الضروري اختبار السلوك الشبيه بالقلق للتمييز بين النفور من الضوء بسبب الضوء وحده مقابل القلق. فحص المجال المفتوح هو طريقة تقليدية لقياس القلق بناء على الاستكشاف التلقائي للبيئات الجديدة. وهو يختلف عن الفحص الفاتح / المظلم في أن محرك الأقراص الاستكشافي يقابله النفور الفطري من المساحات المفتوحة غير المحمية. كل من مركز وحواف الغرفة في الضوء ، وبالتالي فإن فحص المجال المفتوح هو فحص قلق مستقل عن الضوء. وبالتالي ، فإن الجمع بين مقايسات الضوء / الظلام والمجال المفتوح يمكننا من التمييز بين النفور من الضوء بسبب تجنب الضوء مقابل الزيادة الإجمالية في القلق.

CGRP هو نيوروبتيد متعدد الوظائف ينظم توسع الأوعية ، و nociception ، والالتهابات ¹⁸. يتم التعبير عنه على نطاق واسع في الجهاز العصبي المحيطي والمركزي. يلعب دورا مهما في الفيزيولوجيا المرضية للصداع ^{النصفي18}. ومع ذلك ، فإن الآلية الكامنة وراء عمل CGRP في الصداع النصفي غير واضحة. من خلال استخدام مقايسات المجال الفاتح / المظلم والمفتوح مع نموذج الاختبار المعدل هذا ، تمكنا من تحديد السلوك المتردد للضوء في الفئران بعد إدارة CGRP الطرفية 10,16 (الشكل 2) والمركزية14,15,16,19. بالإضافة إلى الببتيدات العصبية ، فإن تحديد مناطق الدماغ المشاركة في النفور من الضوء مهم أيضا في فهم الفيزيولوجيا المرضية للصداع النصفي. نوى المهاد الخلفية هي منطقة دماغية تكاملية لمعالجة الألم ^{والضوء19}، ويتم تنشيط المهاد أثناء الصداع ^{النصفي20}. وهكذا ، استهدفنا نوى المهاد الخلفية عن طريق حقن الفيروس المرتبط بالغدي (AAV) الذي يحتوي على قناة رودوبسين-2 (ChR2) أو eYFP في هذه المنطقة. من خلال الجمع بين هذا النهج البصري الوراثي مع هذين الاختبارين ، أثبتنا أن التحفيز البصري للخلايا العصبية المعبرة عن ChR2 في النوى المهادية الخلفية أدى إلى النفور من ^الضوء19 (الشكل 3). في هذه التجربة ، نظرا للتأثير الدراماتيكي على النفور من الضوء المستحضر في هذه الفئران التي تم التلاعب بها بصريا ، تم تخطي التعرض المسبق للغرفة.