Neuer Signalweg bei Migräne könnte Schmerzen gezielt stoppen

Ein neu entdeckter Kommunikationsweg, der weit voneinander entfernte Nervenzentren im Gehirn und Schädel mit dem übrigen Körper verbindet, könnte einen neuen Ansatz bieten, Migräneschmerzen gezielt zu stoppen.

Seit Langem versuchen Forschende zu klären, wo Migräneanfälle im Gehirn ihren Ursprung haben und wie diese einseitigen, von Übelkeit begleiteten Kopfschmerzen Schmerzen sowie weitere Beschwerden wie Erbrechen auslösen. Ein besseres Verständnis könnte neue Möglichkeiten eröffnen, Migräneanfälle zu verhindern oder die brennenden Schmerzen nach ihrem Beginn zumindest zu lindern.

Migräne-Aura und ungewöhnliche Hirnaktivität

Bei einem Drittel der Menschen mit Migräne geht dem Anfall eine Aura voraus: flimmernde Lichterscheinungen oder verschwommenes Sehen. Dieser Aura wiederum geht eine Welle abnormer Hirnaktivität voraus, die sich über den Kortex, die äußere Schicht des Gehirns, ausbreitet.

Wie diese Aktivität im Inneren des Gehirns Rezeptoren auf schmerzempfindlichen Nervenzellen außerhalb des Gehirns beeinflusst, blieb bislang jedoch weitgehend unklar.

Das Gehirn wird durch die Blut-Hirn-Schranke geschützt, die potenziell schädliche Stoffe und Krankheitserreger vom zentralen Nervensystem (ZNS) fernhält. Auch das Rückenmark ist von einer eigenen schützenden Hülle umgeben, die größere Moleküle nicht passieren lässt.

Ein zentraler Nervenknotenpunkt zwischen dem ZNS und sämtlichen außerhalb liegenden Nerven – dem peripheren Nervensystem – ist das Trigeminusganglion. Diese bohnenförmige Ansammlung von Nervenzellen an der Schädelbasis wird bereits mit Migräne und Kopfschmerzen in Verbindung gebracht und übermittelt Sinnesinformationen aus Gesicht und Kiefer an das Gehirn.

Bislang gingen Forschende davon aus, dass das Trigeminusganglion außerhalb der Blut-Hirn-Schranke liegt. Dadurch schien es ein vergleichsweise gut erreichbares Ziel für Medikamente zu sein, etwa für CGRP-Hemmer, eine vielversprechende neue Form der Migränetherapie.

Diese Lage hätte allerdings bedeutet, dass das Trigeminusganglion nicht mit der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit in Kontakt kommt, die Gehirn und Rückenmark umspült.

Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit erreicht das Trigeminusganglion

Die neue Studie an Mäusen zeigt nun das Gegenteil: Die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit transportiert Signalmoleküle direkt zu Zellen im Trigeminusganglion. Dabei umgeht sie einen langsameren, bereits bekannten Weg über die Hirnhäute, eine dreischichtige Membran, welche Gehirn und Rückenmark umschließt.

„Wir identifizieren einen Kommunikationsweg zwischen dem zentralen und dem peripheren Nervensystem, der die Beziehung zwischen Migräne-Aura und Kopfschmerzen erklären könnte“, erläutern der Biologe Martin Kaag Rasmussen von der Universität Kopenhagen und seine Kolleginnen und Kollegen in ihrer veröffentlichten Arbeit.

In einer Reihe von Echtzeit-Bildgebungsexperimenten verfolgte das Forschungsteam bei Mäusen den Fluss der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit vom visuellen Kortex – dem häufigsten Ort einer Migräne-Aura – bis zum Trigeminusganglion.

Die Flüssigkeit gelangte rasch in die Wurzel des Trigeminusganglions. Weitere Präparationen zeigten, dass dort eine dicht umschließende Hülle fehlt, die gelöste Moleküle daran hindern würde, weiter entlang der schlanken Fortsätze in die Trigeminusnerven einzudringen.

Zudem strömten Moleküle, die in der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit einer Kortexhälfte gelöst waren, überwiegend zum Trigeminusganglion auf derselben Kopfseite. Das könnte erklären, weshalb Migräne typischerweise nur eine Seite betrifft.

CGRP-Signale nach einer Aura

Rasmussen und sein Team stellten außerdem fest, dass sich die Zusammensetzung der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit der Tiere nach einer Aura veränderte. Sie enthielt CGRP – das Calcitonin-Gen-verwandte Peptid – sowie weitere Moleküle, die der Kortex freisetzt, nachdem eine Welle abnormer Hirnaktivität ihn durchquert hat. Diese Moleküle aktivierten Nerven im Trigeminusganglion.

„Unsere Beobachtungen deuten darauf hin, dass die Aufnahme von Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit durch den Trigeminus den unmittelbaren Migränekopfschmerz antreibt“, schreiben Rasmussen und seine Kolleginnen und Kollegen. Allerdings „stellten wir auch fest, dass sich die Zusammensetzung der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit rasch normalisiert, was darauf hindeutet, dass andere Prozesse die Kopfschmerzen in späteren Phasen auslösen könnten“.

Zwischen Mäusen und Menschen bestehen selbstverständlich deutliche Unterschiede – ebenso zwischen ihren Gehirnen und Migräneerkrankungen. Dennoch hoffen die Forschenden, dass die Identifizierung dieses neuen Signalwegs „die Entdeckung neuer [medikamentöser] Zielstrukturen ermöglichen könnte, zum Nutzen des großen Anteils von Patientinnen und Patienten, die auf derzeit verfügbare Therapien nicht gut ansprechen“.

Die Ergebnisse legen bereits nahe, dass die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit weit mehr ist als eine bloße Flüssigkeit, die das körpereigene „Abfallbeseitigungssystem“ durchspült. Stattdessen scheint sie ein bedeutender Träger von Signalen zu sein. Über Flüssigkeitsströme im Gehirn gibt es allerdings noch viel zu entdecken.

„Zusammen liefern diese Ergebnisse einen neuen Mechanismus, der das zentrale und das periphere Nervensystem miteinander verbindet“, schreiben die Neurowissenschaftler Andrew Russo von der University of Iowa und Jeffrey Iliff von der University of Washington in einem begleitenden Kommentar zur Studie.

„Ebenso könnte dieser Mechanismus die miteinander verflochtenen klinischen Zusammenhänge zwischen traumatischen Hirnverletzungen, Schlafstörungen und posttraumatischen Kopfschmerzen erklären.“

Die Studie wurde in Science veröffentlicht.