Мигрень – одно из самых распространенных заболеваний, ведущих к временной нетрудоспособности и значительному снижению качества жизни пациентов. Главной жалобой при этом является головная боль. Для разработки эффективного лечения данной проблемы необходимо исследование возникновения причины боли. За ноцицептивную чувствительность в миненгеальных оболочках отвечает тройничный нерв.



В экспериментальных моделях мигрени используются различные вещества. В том числе, распространено использование нитроглицерина как донора оксида азота (NO). Известно, что введение нитроглицерина приводит к мигренеподобным головным болям. Однако исследования с данным веществом фокусируются на сосудистых реакциях, а нейрональные механизмы изучены недостаточно. В связи с этим целью данной работы было исследование влияния NO на ноцицептивную активность тригемино-васкулярной системы.

Для регистрации ноцицептивной активности тройничного нерва использовался препарат твердой мозговой оболочки, представляющий собой изолированный череп крысы, в виде половины черепной коробки с извлеченным головным мозгом. Нетронутая твердая мозговая оболочка (dura mater), содержит в себе ветвь тройничного нерва (nervus spinosus), которая иннервирует среднюю менингеальную артерию. Под визуальным контролем выделялся nervus spinosus и помещался в регистрирующий электрод, закрепленный на манипуляторе. Запись потенциалов действия (ПД) осуществлялась при помощи усилителя DAM 80 (World Precision Instruments, Sarasota, FL, USA). Вначале регистрировалась базовая электрическая активность тройничного нерва. Затем в область расхождения средней менингеальной артерии апплицировались исследуемые вещества и записывалось их действие на протяжении 20-40 мин, после чего проводилась отмывка.



В ходе проведенной работы были получены следующие данные. Доноры NO, нитропруссид натрия (НПН) (p = 0.04; n=4) и SNAP (p = 0.02) в концентрации 200 µМ вызывали двукратное повышение частоты ПД. Инактивированный светом НПН в той же концентрации не изменял активность тройничного нерва (p = 0.62; n=4). Однако использование нитроглицерина в концентрации 10, 100 и 200 мкМ в острой аппликации достоверно не влияло на электрическую активность тройничного нерва. Исходя из этого, наиболее эффективным в острых экспериментах является использование НПН или SNAP.

Для анализа роли эндогенного NO в регуляции активности тройничного нерва использовался субстрат NO-синтазы L-аргинин в концентрации 200 мкМ (p = 0.04; n=4). Его применение вызывало увеличение частоты ПД более чем в два раза. Блокатор NO-синтазы L-NAME (100 мкМ) не изменял базовую частоту ПД (p = 0.72; n=4). L-аргинин на фоне L-NAME не вызывал увеличения частоты ПД (p = 0.18; n=4). Полученные данные позволяют предположить, что NO образуется эндогенно в области иннервации тройничного нерва и повышает возбудимость его афферентов. На фоне ингибирования эндогенного синтеза NO мы наблюдали снижение интесивности про-ноцицептивного действия АТФ и капсаицина, а также показали, что на фоне L-NAME снижается чувствительность рецепторов к низким концентрациях серотонина.

Цикличение нуклеотиды, такие как цГМФ и цАМФ, участвуют в модуляции ноцицептивного сигнала за счет активации протеинкиназ, которые, в свою очередь, фосфорелируют мембранные каналы и рецепторы. С помощью аналогов цАМФ (8-Br-cAMP) (p=0.013, n=5) и цГМФ (8-Br-cGMP) (p=0.01; n=5) было показано увеличение ноцицептивной активности в афферентах тройничного нерва в два раза.

Для выявления роли растворимой гуанилатциклазы в эффектах NO использовался ингибитор ODQ в концентрации 10 мкМ. Инкубация препарата в ODQ не приводила к изменениям частоты ПД (р = 0.87; n=4). Последующее добавление НПН не вызывало достоверного изменения частоты ПД (p = 0.62; n=4). Напротив, использование ингибитора аденилатциклазы, MDL 12330A (5мкМ), не предотвращало увеличение частоты после аппликации НПН (p = 0.02; n=5). Полученные данные свидетельствуют о ведущей роли гуанилатцикалзы в эффектах НПН.



Результаты, полученные в ходе проведенной работы, демонстрируют, что оксид азота имеет ноцицептивное действие, так как вызывает активацию чувствительных волокон тройничного нерва. Основной механизм действия NO связан с активацией растворимой гуанилатциклазы.



Работа поддержана грантом Президента РФ №MК-4584.2022.1.4

Migraine is one of the most common diseases that lead to temporary disability and a significant decrease in patients’ quality of life. The main complaint in this case is a headache. It is necessary to study the cause of pain to develop an effective treatment for this problem. Generation and conduction of nociceptive information from the periphery to CNS is associated with the activation of trigeminal nerve afferents.



It is possible to use various substances in experimental models of migraine. In particular, it is common to use nitroglycerin as a donor of nitric oxide (NO). It is known that the introduction of nitroglycerin leads to migraine-like headaches. However, studies with this substance focus on vascular reactions, but neuronal mechanisms are not well understood. Because of that, the purpose of this work was to study the effect of NO on the nociceptive activity of the trigemino-vascular system.



Preparation of dura mater was used to record the nociceptive activity of the trigeminal nerve. Preparation is isolated rat skull with sagittal dissection without brain. The intact dura mater contains a branch of the trigeminal nerve (nervus spinosus) that innervates the middle meningeal artery. Under visual control, the nervus spinosus was partially extracted and sucked into a recording electrode attached to a manipulator. Recording of action potentials (AP) was carried out using the DAM 80 amplifier (World Precision Instruments, Sarasota, FL, USA). Initially, the basic electrical activity of the trigeminal nerve was recorded. Then, studied substances were applied in the area of divergence of the middle meningeal artery. Electrical activity was recorded for 20-40 minutes, after which washing was carried out.



In the course of the work carried out, the following data were obtained. Donors of NO, Sodium nitroprusside (SNP) (p = 0.04; n = 4) and SNAP (p = 0.02) at a concentration of 200 μM caused a double increase in the frequency of PD. Light-inactivated SNP at the same concentration did not alter trigeminal nerve activity (p = 0.62; n = 4). However, the use of nitroglycerin at a concentration of 10, 100 and 200 μM in an acute application did not significantly affect the electrical activity of the trigeminal nerve. Based on this, the most effective in acute experiments is the use of SNP or SNAP.

L-arginine as substrate of NO sythase was used to analyze the role of endogenous NO in the regulation of trigeminal nerve activity at a concentration of 200 μM (p = 0.04; n = 4). Its application caused more than twice increase of AP frequency. The L-NAME NO synthase blocker (100 μM) did not change the base frequency of AP (p = 0.72; n = 4). L-arginine used with L-NAME did not cause an increase in the frequency of AP (p = 0.18; n = 4). The data obtained suggest that NO is formed endogenously in the innervation region of the trigeminal nerve and increases the excitability of its afferents. During inhibition of endogenous synthesis of NO, we observed a decrease in the intensity of the pro-nociceptive action of ATP and capsaicin, and also, the decrease of receptors sensitivity to low concentrations of serotonin.

Nucleotides such as cGMP and cAMP are involved in modulating the nociceptive signal by activating protein kinases, which in turn phosphorelate membrane channels and receptors. Using cAMP (8-Br-cAMP) (p = 0.013, n = 5) and cGMP (8-Br-cGMP) (p = 0.01; n = 5), an increase in nociceptive activity in the afferents of the trigeminal nerve was shown to double.

An ODQ inhibitor at a concentration of 10 μM was used to identify the role of soluble guanylate cyclase in the effects of NO. Incubation of the drug in ODQ did not lead to changes in the frequency of AP (p = 0.87; n = 4). The subsequent addition of SNP did not cause a significant change in the frequency of AP (p = 0.62; n = 4). In contrast, the use of an adenylate cyclase inhibitor, MDL 12330A (5 μM), did not prevent an increase in frequency after SNP application (p = 0.02; n = 5). The findings suggest a leading role of Guanylate cyclase in the effects of SNP.



The results obtained in the course of the work demonstrate that nitric oxide has a nociceptive effect, as it causes activation of the sensory fibers of the trigeminal nerve. The main mechanism of action of NO is related to the activation of soluble guanylate cyclase.



The work was funded by Grant President of the RF №MК-4584.2022.1.4