Введение
На данный момент известно множество заболеваний с многофакторной этиологией и сложным патогенезом. Среди них важное место занимает мигрень — разновидность первичной головной боли, которая значительно снижает качество жизни, и на данный момент четкого понимания патогенеза мигрени нет. В терапии мигрени есть несколько потенциальных мишеней, воздействие на которые может обрывать развившийся приступ, предотвращать развитие приступа или снижать их количество в месяц. Любой из вариантов считается успешным лечением. В последнее время появляются данные о еще одной мишени для создания противомигренозных препаратов. Пептид, активирующий аденилатциклазу гипофиза (pituitary adenylate cyclase activating polypeptide — PACAP), относится к вазоактивным пептидам, находящимся в нейронах первого порядка тройничного ганглия, нейронах второго порядка хвостатого ядра тройничного нерва, задних рогах спинного мозга, коре головного мозга, мозжечке и гипоталамусе [1—3]. Такие особенности расположения и вазоактивные свойства PACAP объясняют интерес исследователей к его роли в патогенезе мигрени.
Эффект PACAP-38 опосредуется через три вида рецепторов — PAC1, VPAC1 и VPAC2, связанных с G-белками, из которых два последних обладают равным сродством как к PACAP-38, так и к вазоинтестинальному пептиду (vasoactive intestinal peptide — VIP), имеющему также свойство дилатировать сосуды, в то время как PACAP-38 имеет большее сродство к PAC1. Наличие всех трех рецепторов было доказано в тройничном и зрительном нервах, а также в мозговых и менингеальных артериях [4, 5]. Активация всех трех рецепторов вызывает активацию аденилатциклазы (АЦ), что приводит к увеличению продукции циклического аденозинмонофосфата (цАМФ), что может приводить к расширению сосудов (в том числе средней менингеальной артерии) и дегрануляции тучных клеток [6, 7]. Также получены данные, что PACAP-38 вызывает замедленную активацию и сенсибилизацию тригеминоваскулярных нейронов, а через 90 мин инициирует гиперчувствительность к экстракраниальной и интракраниальной соматосенсорной стимуляции, не совпадающей с менингеальной вазодилатацией и ингибирующейся только внутривенным введением антагонистов рецептора PAC1 [8].
Экспериментальные данные, доказывающие роль PACAP-38 в патогенезе мигрени
1. Эффект от внутривенного введения PACAP-38
Были проведены исследования, в ходе которых изучались эффекты от внутривенного введения PACAP-38 добровольцам, заявившим, что ни у них, ни у их близких родственников не было мигрени. Через 20 мин 10 из 12 участников сообщили о легкой или умеренной головной боли, но при этом по данным транскраниальной допплерометрии значимых изменений в регионарном кровотоке не наблюдалось, кроме незначительного расширения средней мозговой артерии [9]. Далее в двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании приняли участие 24 человека, 12 из которых отмечали в анамнезе мигрень. Для верификации результатов было предложено, что эффектом от введения PACAP-38 будет считаться либо головная боль, расценивающаяся по Международной классификации головной боли (ICHD) как мигрень без ауры, либо приступ мигрени у пациентов, имеющих ее в анамнезе. Десять исследуемых из контрольной группы сообщили, что почувствовали головную боль, а у 2 — головная боль подходила под критерии мигрени. В группе исследуемых с мигренью 7 человек сообщили о возникновении мигренеподобного приступа — по сравнению с 0 человек в случае плацебо. По данным транскраниальной допплерометрии, после введения PACAP-38 исследуемым с мигренью в анамнезе у них было показано умеренное (на 9,5%) расширение средней мозговой артерии по сравнению с исходным уровнем и выраженное (на 37,5%) расширение височных артерий [10]. Также данное расширение интракраниальных и экстракраниальных артерий спустя 20 мин от начала инфузии сохранялось в течение 90 мин, т.е. было гораздо более длительным, чем при введении VIP в той же дозе в аналогичных исследованиях, что, возможно, объясняется избирательным воздействием через рецепторы PAC1.
Выводами работы стали связь между инъекцией PACAP-38 и возникновением мигренеподобной головной боли и ее возможный сосудистый механизм.
2. Эффекты от стимуляции рецепторов PACAP, их взаимодействие с другими рецепторами
Центральные и периферические эффекты PACAP-38 также подвергались детальному изучению. Среди центральных эффектов были указаны влияние на иммунореактивность и возможная роль в передаче нервных импульсов [11]. Так, в эксперименте на животных было показано, что введение капсаицина крысам повышало количество PACAP-38 в цереброспинальной жидкости [12], что, как предполагается, может быть связано с активацией C-волокон спинного мозга. У крыс с поврежденным геном PACAP воспалительная боль не развивалась, нейрональная NO-синтаза лучше связывалась с NMDA-рецепторами. Предполагается, что это приводит к продукции оксида азота (NO) в поверхностных слоях дорсальных рогов спинного мозга и повышает центральную сенситизацию, из-за чего крысы с поврежденным геном рецептора PAC1 проявляют меньшее болевое поведение в формализованных условиях, являясь моделями для изучения воспалительной ноцицепции [13]. Также введение антагонистов рецептора PAC1 эффективно подавляло ответ крыс на болевое раздражение [14]. Эти данные позволяют сделать вывод об участии рецепторов PAC1 в центральной модуляции болевого ответа. Среди периферических эффектов указывается, что при стимуляции переднего сагиттального синуса концентрация PACAP в плазме из яремной вены кошки увеличилась в 2,6 раза [15]. Было предположение, что это происходит из-за парасимпатической активации, так как в экспериментах с людьми мигренеподобная боль уменьшалась после введения анестетика в крыловидно-небный ганглий [16]. Также указывается роль PACAP-38 в дилатации сосудов, таких как средняя мозговая и средняя менингеальная артерии, однако введение антагонистов только рецептора VPAC1 снимало этот эффект у крыс [17]. В исследованиях на людях PACAP-индуцированная дилатация коронарных артерий не исчезала при введении антагонистов рецептора PAC1 [18]. Также рассматривается связь дегрануляции тучных клеток и выброса гистамина с увеличением количества мигренозных атак у пациентов с мигренью.
3. Возможная роль PACAP-38 в кластерной головной боли
В исследовании приняли участие пациенты (n=41), имеющие в анамнезе минимум три эпизода кластерной головной боли в активной стадии или стадии ремиссии. Медиана возраста составила 38 лет, медиана веса — 78 кг. Пациенты были разделены на три группы: ECHA — пациенты (n=14) с периодической кластерной головной болью в активной фазе; ECHR — пациенты (n=15) с периодической кластерной головной болью в фазе ремиссии; CCH — пациенты (n=15) с хронической кластерной головной болью.
В течение 90-минутного исследования в группе ECHA 6 из 14 пациентов отметили возникновение кластероподобной головной боли после введения PACAP-38 — по сравнению с 5 из 14 пациентов после введения VIP. К тому же все 6 человек отмечали, что во время всех шести введений PACAP-38 сторона, на которой появлялись симптомы кластероподобной головной боли, не менялась. В группе ECHR во время 90-минутного наблюдения не было зарегистрировано ни одного случая возникновения кластероподобной головной боли после введения как PACAP-38, так и VIP. После прекращения инфузии у 7 из 15 пациентов отмечались односторонние краниальные вегетативные симптомы — по сравнению с 3 из 15 пациентов после инфузии VIP. После инфузии PACAP-38 симптомы появлялись в среднем через 20 мин и сохранялись в среднем в течение 50 мин; после инфузии VIP симптомы появлялись через 30 мин и сохранялись в течение 30 мин. В группе CCH во время 90-минутного внутрибольничного наблюдения у 7 из 15 пациентов развился приступ кластероподобной головной боли после инфузии PACAP-38, у 7 из 15 пациентов развился приступ кластероподобной головной боли после инфузии VIP. В группе ECHA 9 из 14 пациентов получали профилактическую терапию, из 8 пациентов, у кого развились приступы кластероподобной головной боли, 6 пациентов принимали профилактические препараты. В группе CCH 9 из 15 пациентов также получали профилактическую терапию, и из 9 пациентов, у кого развились приступы кластероподобной головной боли, 5 пациентов принимали профилактические препараты [19].
Выводы данного исследования следующие: у пациентов с периодической кластерной головной болью в активной фазе и пациентов с хронической кластерной головной болью частота приступов, вызванных инфузией PACAP-38 и VIP, сопоставима, что предполагает наличие более сильных триггеров для развития кластерной головной боли, таких как глицерина тринитрат (GTN) и кальцитонин-ген-родственный пептид (CGRP) [20]. Несмотря на то что в этом исследовании введение PACAP-38 и VIP вызывало симптомы чаще в группе CCH, чем в группе ECHA, полученные данные не объясняют эту разницу однозначно. Также отсутствие развития приступов кластероподобной головной боли у пациентов с периодической кластерной головной болью в фазе ремиссии может свидетельствовать о том, что для провокации этих приступов нужны некие условия. В совокупности PACAP-38 и VIP, возможно, и провоцируют подобные атаки, но провоцируемые атаки оказываются менее мощными, поскольку у нескольких пациентов отмечалась вегетативная симптоматика при отсутствии приступа характерной боли. Несмотря на то что увеличение концентрации PACAP-38 и VIP в плазме коррелирует с активацией тройничного вегетативного рефлекса, не установлено, что является причиной, а что следствием [21]. Исходя из локализации рецепторов к PACAP-38 в тройничном ганглии, это позволяет предположить инициаторную зону приступов, но, поскольку инфузия VIP также вызывала приступы, возможно, есть и другие механизмы.
Роль PACAP-38 в патофизиологии мигрени
Существует несколько объяснений возникновения мигренеподобного приступа после внутривенного введения PACAP-38.
1. Увеличение концентрации цАМФ. PACAP-38 является мощным вазодилататором, чье действие опосредовано через цАМФ-зависимый сигнальный путь [22]. Доказательством индукции приступа мигрени путем увеличения концентрации цАМФ выступил эксперимент, в ходе которого исследуемым вводили цилостазол (ингибитор фосфодиэстеразы III). У 12 из 14 исследуемых данный препарат вызвал отсроченный в среднем на 6 ч приступ мигрени [23]. Кроме этого, известно, что цилостазол вызывает длительную дилатацию церебральных артерий [24]. PACAP-38 также способен вызывать дилатацию средних менингеальных артерий [25]. Однако вопрос, насколько данное расширение артерий важно для мигрени, вызванной PACAP-38, остается открытым.
2. Дегрануляция тучных клеток. Тучные клетки встречаются во всем организме человека и играют важную роль в немедленном реагировании на реакции гиперчувствительности, выделяя при активации гистамин, что может быть еще одним потенциальным механизмом возникновения мигрени. Было показано, что введение гистамина вызывает приступ мигрени у 70% пациентов с мигренью без ауры [26]. Гистамин, выделяющийся из тучных клеток, способен активировать H1-рецепторы в эндотелии мозговых артерий, что приводит к образованию NO и последующей вазодилатации [27]. У пациентов с мигренью, получавших внутривенно гистамин, развивался приступ мигрени во время инъекции, который купировался блокатором H1-рецепторов мепирамином. Более того, применение мепирамина купировало как немедленные, так и отсроченные приступы мигрени, вызванные гистамином [28]. Далее исследование на крысах продемонстрировало, что введение PACAP-38 вызывает дегрануляцию тучных клеток твердой мозговой оболочки и брюшины [29]. Более того, описанная выше дилатация средних менингеальных артерий, связанная с PACAP-38, у крыс была устранена либо путем предварительного введения мепирамина, либо путем истощения тучных клеток [30]. Поэтому было высказано предположение, что высвобождение гистамина тучными клетками играет важную роль в индуцированной PACAP-38 дилатации средних менингеальных артерий [31]. При более детальном исследовании было выявлено, что дегрануляция тучных клеток у крыс вызывает активацию и сенситизацию афферентов твердой мозговой оболочки [32]. Примечательно, что PACAP-38 вызывает более массивную дегрануляцию, чем введение PACAP-27 (укороченная форма пептида, состоящая из 27 аминокислот) и VIP. Исходя из этого, предполагается, что данный эффект опосредуется через рецепторы PAC1 [33]. Однако в том же исследовании было показано, что агонист рецептора PAC1 максадилан не влиял на тучные клетки, тогда как антагонист рецептора PAC1 опосредовал дегрануляцию тучных клеток, что позволяет предположить какие-то дополнительные механизмы в активации тучных клеток. При подобных исследованиях с провокацией гистамином на людях были оценены уровни воспалительных медиаторов, продуцируемых тучными клетками. В результате в плазме не обнаружили повышения уровня фактора некроза опухоли альфа или триптазы после введения PACAP-38 [34]. Достоверно неизвестно, насколько точно плазма отражает краниальное высвобождение медиаторов тучных клеток. Возможно, в данном случае имеет значение и время сбора плазмы. Суммируя все описанное выше, следует сказать, что роль дегрануляции тучных клеток в мигрени, индуцированной PACAP-38, остается неясной.
3. PACAP-38 и парасимпатическая система. Распространение пептида в парасимпатической системе ассоциировано с клиновидно-небным и ушным ганглиями, а также с парасимпатическими периваскулярными нервными волокнами [35]. Было высказано предположение, что парасимпатические нервные волокна могут оказывать влияние на тройнично-сосудистую систему, выделяя нейропептиды, в том числе PACAP-38, влияющие на ноцицептивную передачу [36]. Но PACAP-38 был идентифицирован и в сенсорной системе [37]. Интересно, что VIP также присутствует в клиновидно-небном и ушном ганглиях, однако не был выявлен в тригеминальном ганглии [38]. Это приводит к предположению, что PACAP-38 имеет два места происхождения: сенсорная и парасимпатическая системы — в отличие от VIP. При этом и VIP, и PACAP-38 менее выражены в твердой мозговой оболочке и ганглии тройничного нерва по сравнению с пептидом, связанным с геном кальцитонина (CGPR), но куда заметнее экспрессируются в сосудах головного мозга [39]. Таким образом, было выдвинуто предположение, что PACAP-38, имея более значительное парасимпатическое распределение, выступает как нейропептид, функционирующий в парасимпатическом пути, лежащем в основе мигрени. А CGRP в свою очередь выступает как нейропептид в сенсорных путях. Но насколько велика роль парасимпатических волокон в патогенезе мигрени — тема недостаточно изученная.
4. Активация сенсорных афферентов с помощью передачи сигналов цАМФ или путем стимуляции рецепторов PAC1. В сенсорной системе PACAP-38 присутствует в нейронах первого порядка в тройничном узле и в нейронах второго порядка в каудальных ядрах тройничного нерва [40]. По результатам экспериментов, проведенных на людях, мигренеподобные приступы после инфузии PACAP-38 могут быть объяснены модуляцией дуральных или экстракраниальных ноцицепторов тройничного нерва за пределами гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) [41]. Как было описано выше, рецепторы к PACAP-38 были выявлены в стенках сосудов мозговых артерий человека [42]. Следовательно, можно предположить, что PACAP-38 активирует внутриклеточый цАМФ в ноцицепторах тройничного нерва после активации рецептора PAC1. Этот механизм может инициировать нейробиологический каскад, приводящий к развитию приступа мигрени. CGRP и цилостазол также активируют внутриклеточный цАМФ [43, 44], и оба они являются мощными триггерами мигренеподобных приступов у больных мигренью без ауры [45, 46]. При условии, что PACAP-38 и CGRP действуют на рецепторы клеточной мембраны, можно ожидать, что среднее время начала мигрени после их инфузии будет одинаковым. Но на сегодняшний день это недостаточно исследовано. Для прямого сравнения ответа на PACAP-38 и CGRP потребуется прямое сравнение в одной и той же группе пациентов.
5. PACAP-38 и центральные эффекты. В экспериментах на животных было показано, что PACAP-38 при внутривенной инфузии проходит через ГЭБ. Как уже было описано выше, при введении крысам в субарахноидальное пространство капсаицина в спинномозговой жидкости обнаруживалось значимое по сравнению с исходным уровнем повышение концентрации PACAP-38, а также PACAP-27 и CGRP. Это связывают с наличием PACAP-реактивных нервных волокон поверхностных слоев задних рогов спинного мозга и спинномозговых ганглиев, которые активируются в ответ на болевые стимулы, что указывает на участие PACAP-38 в ноцицептивной модуляции, и, возможно, что эти эффекты опосредуются через рецепторы PAC1, экспрессируемые в тройничном нерве [47]. Кроме того, по данным радиоизотопных анализов, есть довольно значимое скопление PACAP-38-позитивных нейронов в гипоталамусе и задней части гипофиза, что может объяснять наличие симптомов, предшествующих мигренозным атакам, вызванным инъекциями нитроглицерина [48]. Поскольку после инъекций PACAP-38 пациенты отмечали разнообразные симптомы, предвещающие эпизоды мигренеподобных головных болей, возможно, происходило возбуждение центров гипоталамуса и гипофиза. Однако эта гипотеза также требует дальнейшего изучения.
Клиническое испытание блокаторов рецепторов PAC1
Закономерным развитием идей, описанных выше, стало создание препарата, блокирующего рецепторы PAC1 [49], особенно учитывая успешное применение моноклональных антител к рецептору PAC1. Снижение ноцицептивной активности в тригеминоцервикальном комплексе у крыс было сравнимо со снижением таковой при введении суматриптана [50].
Полученные результаты привели к созданию моноклональных антител к PACAP (ALD1910) и рецептору PAC1 (AMG 301). Далее было проведено клиническое испытание эффективности моноклональных антител AMG 301 к рецептору PAC1 в профилактике мигрени. Для участия в двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании были отобраны взрослые пациенты с хронической и эпизодической мигренью. Критериями включения были: возраст от 18 до 60 лет, мигрень в анамнезе более 12 мес, частота приступов от 4 в месяц на протяжении 3 мес подряд, неэффективность других профилактических курсов, каких как лечение триптанами. Также отдельно оценивались вегетативные проявления, такие как слезотечение, отеки век, инъекции конъюнктивы, заложенность уха и заложенность носа, по шкале от 0 (нет симптомов) до 2 (симптомы ярко выражены). Пациентов разделили на группы в соотношении 4:3:3: соответственно группа плацебо, группа, получающая антитела AMG 301 в дозе 200 мг каждые 4 нед, и группа, получающая антитела AMG 301 в дозе 200 мг каждые 2 нед. В группе плацебо было 135 пациентов, в группах с антителами — по 100 человек в каждой. Всего в исследовании приняли участие 343 пациента из 46 центров. В течение всего времени исследования пациенты заполняли дневник головной боли для анализа состояния. На протяжении 12 нед испытуемые получали препарат подкожно 1 раз в 2 нед в дозе 420 мг либо 1 раз в 4 нед в дозе 210 мг. Критериями оценки эффективности служили снижение частоты приступов в месяц и уменьшение количества дней, во время которых требовались препараты для купирования симптомов. По этим параметрам значимых различий между контрольной и экспериментальными группами выявлено не было [51]. Высокая эффективность в доклинических испытаниях и полное отсутствие эффекта в клинических испытаниях вызывают множество вопросов. Например, неясно, являются ли причиной недостатка эффективности препарата его фармакодинамические свойства, не исключено, что аффинность антител была недостаточной. Также неизвестно, какая концентрация препарата в плазме крови является достаточной, чтобы вызвать эффективное блокирование рецепторов. Возможен и другой вариант: ингибирования только рецептора PAC1 в клинических условиях недостаточно для оказания терапевтического эффекта в общей популяции больных с мигренью.
Возможно, PACAP-38 индуцирует мигрень через рецепторы VPAC1 или VPAC2, а PAC1 участвует в распространении болевого сигнала. Кроме того, причиной провала клинического испытания может быть неполное блокирование рецепторов PAC1 антителами AMG 301 в связи с существованием изоформ рецептора, возможна и избыточная активация рецепторов VPAC1 и VPAC2 на фоне блокады PAC1. Не исключена также активация рецептора PAC1 эндогенным лигандом — VIP.
Возможно, PACAP-38 индуцирует мигрень через рецепторы VPAC1 или VPAC2, а PAC1 участвует в распространении болевого сигнала. Учитывая распределение рецепторов к PACAP-38 в парасимпатической системе, возможно, в группе пациентов с мигренью и яркими парасимпатическими проявлениями данный препарат покажет более высокую эффективность.
Заключение
В настоящее время дальнейшая судьба блокаторов пептида, активирующего аденилатциклазу гипофиза, как и антагонистов его рецепторов, остается неясной. Возможность данного пептида вызывать приступ мигрени была уже неоднократно продемонстрирована в клинических исследованиях, при этом, по данным некоторых авторов, при приступах мигрени, индуцированных пептидом, активирующим аденилатциклазу гипофиза 38 (PACAP-38), происходит серьезное изменение соединений нескольких крупных функциональных нейронных сетей мозга [52]. Его роль в патогенезе как мигрени, так и кластерной головной боли активно изучалась и продолжает изучаться, но полное понимание действия PACAP все еще не достигнуто. Как показало проведенное клиническое исследование, введение моноклональных антител AMG 301 оказалось на практике совершенно неэффективно для терапии мигрени. Однозначного ответа, с чем связана эта неудача, на данный момент нет. Суммируя все, описанное выше, можно сделать ряд выводов. Первое: требуется более тщательное изучение фармакодинамики препарата AMG 301. Второе: следует рассмотреть возможность использования моноклональных антител и рецепторов VPAC1 и VPAC2, быть может, блокирования PAC1 оказывается недостаточно. Третье: следует тщательнее отбирать группы исследуемых, имея в виду, что пациенты с мигренью с автономными проявлениями могут быть более чувствительны к препарату, как следствие, в такой группе пациентов AMG 301 покажет более высокую эффективность.
Возможно, ясность внесут клинические испытания ALD1910, данный препарат исследуется на крысах и показывает эффективность и высокий аффинитет и избирательность действия по отношению к PACAP (впрочем, AMG 301 тоже успешно прошел испытания на животных) [53].
Блокада рецепторов PACAP является достаточно перспективным направлением в терапии мигрени. Но здесь следует отметить важный момент: возможные последствия долговременного ингибирования рецептора PAC1 или блокады самого PACAP остаются неисследованными, это особенно важно, учитывая многообразие функций данного пептида, в том числе его роль состоит в регуляции ответа на стрессовые воздействия [54].
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.