誘発された片頭痛発作の異なる段階における機能的連結性の変化

Alterations in Functional Connectivity During Different Phases of the Triggered Migraine Attack.

• Nazia Karsan
• Pyari R Bose
• Owen O'Daly
• Fernando O Zelaya
• Peter J Goadsby

抄録

目的:

片頭痛において重要と考えられる脳領域間の機能的接続性の変化を、発作の異なる段階で理解すること。

OBJECTIVE: To understand the changes in functional connectivity between brain areas of potential importance in migraine during different phases of the attack.

背景:

片頭痛は症状的に異質な疾患である。片頭痛発作の異なる段階における脳機能、したがって神経生物学的な変化を理解することは、疾患のバイオマーカーを開発し、治療法を進歩させる上で重要である。

BACKGROUND: Migraine is a symptomatically heterogeneous disorder. Understanding the possible changes in brain function and, therefore, neurobiology during different phases of the migraine attack is important in developing disease biomarkers and advancing therapeutics.

デザイン:

無作為化、二重盲検、プラセボ対照、複数訪問による実験的研究。

DESIGN: Randomized, double-blind, placebo-controlled, multi-visit experimental study.

方法:

18-50歳の片頭痛を有する被験者は、前兆を伴うものと伴わないもの（1ヵ月あたりの頭痛日数が22日以下）があり、英国全土から広告を用いて、人口サンプルと病院の診療所サンプルの両方から募集した（n=53）。同意した被験者には、2015年2月から2017年7月までの期間に、0.5μg/kg/分のニトログリセリンを20分かけて注入するか、プラセボを20分かけて投与した。すべての被験者は、スクリーニング時に少なくとも 1 回はニトログリセリン点滴を受けた。画像化訪問に参加することに同意した被験者（n=25）については、マルチエコーEPIシーケンスを用いた構造的T1、T2、FLAIRシーケンスおよび安静時血中酸素濃度依存性造影（rsBOLD）時系列をベースライン時に30～40分かけて実施し、3T General Electric MR750 MRIスキャナー上で前駆症状および片頭痛の間のrsBOLDを測定した。プラセボ訪問については、症状がない状態での輸液後の同じ時間にイメージングを実施した。

METHODS: Subjects aged 18-50 years with migraine with and without aura (≤22 headache days per month) were recruited from across the UK using advertising, from both population and hospital clinic samples (n = 53). Consented subjects had a 0.5 µg/kg/min nitroglycerin infusion or to placebo over 20 minutes during the period February 2015-July 2017. All subjects were exposed to a nitroglycerin infusion at least on 1 occasion at screening. For those subjects who consented to participate in imaging visits (n = 25), structural T1, T2 and FLAIR sequences and resting state blood oxygen level dependant contrast (rsBOLD) time series, using a multiecho EPI sequence, were conducted over 30-40 minutes at baseline and rsBOLD during premonitory symptoms and migraine headache on a 3T General Electric MR750 MRI scanner. For the placebo visit, the imaging was conducted at the same times following infusion in the absence of symptoms.

結果:

モントリオール神経学研究所（MNI）の座標を用いて、同定された結合性変化の脳領域を特徴付けた。時間（訪問回数）とトリガー物質（ニトログリセリン/プラセボ）を因子とした反復測定ANOVAモデルを用いて、ニトログリセリンをトリガーとした前駆性期において、両側の視床と右の前楔前野および楔前野領域の間に有意な正の機能的結合が認められた（T=3.23、左視床では[-6, -68, 40]でのピーク結合性変化、P=0.012、右視床では[-4, -68, 40]でのピーク結合性変化、P=0.019）。ニトログリセリンをトリガーとした前駆症状相は、ポンズと大脳辺縁葉の間の接続性の方向の正から負への変化と関連していた（T=3.47、[2, 8, 50]での接続性変化のピーク、P<.001）。ニトログリセリンをトリガーとした片頭痛発作の頭痛期は、ポンと帯状皮質および前頭前野との間の継続的な負の機能的結合、ポンと小脳扁桃および髄質との間の正の機能的結合と関連していた（T=3.47、[-8, -52, -58]におけるピーク結合変化、P=.007）。

RESULTS: Montreal Neurological Institute (MNI) coordinates were used to characterize brain areas of connectivity change identified. Using repeated measures ANOVA models with time (visit number) and trigger substance (nitroglycerin/placebo) as factors, significant positive functional coupling was found between the thalami bilaterally and the right precuneus and cuneus regions during the nitroglycerin-triggered premonitory phase (T = 3.23, peak connectivity change at [-6, -68, 40] for left thalamus, P = .012 and [-4, -68, 40] for right thalamus, P = .019). The nitroglycerin-triggered premonitory phase was associated with a change in the direction of connectivity from positive to negative between the pons and the limbic lobe (T = 3.47, peak connectivity change at [2, 8, 50], P < .001). The headache phase of the nitroglycerin-triggered migraine attack was associated with ongoing negative functional coupling between the pons and the cingulate and frontal cortices, and positive functional coupling between the pons and the cerebellar tonsils and medulla (T = 3.47, peak connectivity change at [-8, -52, -58], P = .007).

結論:

片頭痛発作のさまざまな段階における皮質下脳領域と皮質脳領域の機能的再編成を理解することは、片頭痛発作時の異常な感覚処理と統合、および各段階で示される臨床症状との機能的相関についての新たな洞察を提供する。

CONCLUSIONS: Understanding the functional reorganization between subcortical and cortical brain areas in different phases of the migraine attack provides novel insights into the abnormal sensory processing and integration during migraine, as well as functional correlation with clinical symptoms displayed during each phase.

© 2020 The Authors. Headache: The Journal of Head and Face Pain published by Wiley Periodicals LLC on behalf of American Headache Society.