意想不到的发现使我们对偏头痛有了更好的理解

根据犹他大学健康科学家领导的一项国际研究，大量谷氨酸，一种关键的神经递质，在大脑中激增，可以帮助解释带有先兆的偏头痛的发作，以及潜在的一系列神经疾病，包括中风和创伤性脑损伤。

这项研究是在实验室的老鼠，发现有异常释放谷氨酸进入细胞外空间，也就是两者之间的区域大脑细胞——可以引发弥散性去极化，像海啸一样的活动波，在偏头痛和其他神经系统紊乱中扩散到整个大脑。

“这是太阳底下的新事物，”医学博士K.C. Brennan说，他是U of U Health的神经学教授，也是这项研究的共同通讯作者(与意大利帕多瓦大学的Daniela Pietrobon博士)。“谷氨酸羽流是偏头痛的一种全新机制，而且很有可能是神经系统其他疾病的参与者。”

这项研究发表在神经元。除了美国卫生大学和帕多瓦大学的科学家，来自新墨西哥大学和意大利马尔凯理工大学的研究人员也对这项工作做出了贡献。

和许多发现一样，这次的发现有点意外。该研究的第一作者帕特里克·帕克博士当时是布伦南实验室的一名研究生，他正在研究携带人类基因的老鼠体内谷氨酸信号的异常，该基因会导致一种被称为家族性偏瘫偏头痛2型(FHM2)的疾病。

谷氨酸是一种重要的神经递质，在神经细胞之间作为信号释放。但是过多的谷氨酸会使细胞过度兴奋并损伤它们，所以大脑已经进化出了限制其影响的方法。

之前在意大利的研究发现，FHM2突变减缓了谷氨酸从细胞外空间清除的速度，导致大脑网络的过度活动。但帕克和他的团队在当前的研究中发现了令人惊讶的东西:大量的谷氨酸释放，自发地出现，似乎从中心位置扩散开来。

“我读到的所有关于神经谷氨酸信号的信息都告诉我羽流不应该存在，”帕克说。“这并不完全是‘灵光一现’的时刻。更像是‘这是什么鬼东西?’”

出于好奇，研究人员进行了更深入的研究，发现羽状突起产生于神经元和星形胶质细胞之间的功能失调的相互作用。星形胶质细胞是专门大脑细胞这有助于控制谷氨酸水平。研究人员确定，要么神经元释放过多的谷氨酸，要么星形胶质细胞摄取过少，都可能导致羽状突起。

布伦南说:“共同的特点是释放和再摄取之间的不平衡，以及细胞外空间中谷氨酸过量。”

一旦研究人员更好地了解了羽流是如何产生的，他们就想知道这些羽流是如何影响脑部疾病的。他们发现，在去极化扩散开始之前有一阵羽流。

为了理解扩散去极化，想象一下由神经细胞大规模放电开始的连锁反应。当它放电时，细胞释放出大量的谷氨酸(和其他物质)，足以引起邻近的神经元放电。他们反过来导致他们的邻居开火，一波开火(或去极化)扫过大脑，向外传播，就像池塘里的涟漪，或地震引发的海啸。

扩散性去极化并不像癫痫发作那样为人所知，癫痫是大脑中更著名的兴奋事件。但在某些情况下，它们同样常见，比如中风、蛛网膜下腔出血和创伤性脑损伤，它们同样具有破坏性。

帕克和他的同事们发现，羽流预示着去极化扩散的开始，阻止羽流就会抑制去极化扩散。

帕克说:“这表明羽流并不只是与扩散的去极化相一致。”“他们参与了他们这一代人的生活。”

重要的是，科学家们不仅在FHM2小鼠中，也在正常对照动物中观察到了去极化扩散前的羽流。帕克说，这意味着羽流的作用可能远远超过偏头痛，在偏头痛中，弥散的去极化是先兆和引发头痛的基础。

接下来，研究小组希望加深对偏头痛中的羽流的理解。帕克说:“偏头痛中出现了谷氨酸控制受损的问题，而羽状羽的出现为这一问题增加了说服力。”

但研究人员也想直接测试谷氨酸羽是否与其他神经疾病有关，着眼于可能与多种疾病相关的治疗方法。

“我们有自己的工作，”布伦南说。“但当大自然给你抛出这样的弧线球时，你必须跟进。”

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