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La migraña es una enfermedad neurológica prevalente, que afecta aproximadamente al 17% de los estadounidenses1 y es la segunda causa de discapacidad a nivel mundial2,3. Los pacientes experimentan cefalea que dura de 4 a 72 horas acompañada de al menos uno de los siguientes síntomas: náuseas y/o vómitos, o fotofobia y fonofobia4. Los recientes avances en el desarrollo de anticuerpos péptidos relacionados con el gen de la calcitonina (CGRP) que ahora están aprobados por la FDA han comenzado una nueva era para el tratamiento de la migraña5,6,7. Estos anticuerpos bloquean la CGRP o su receptor y previenen los síntomas de migraña en aproximadamente el 50% de los pacientes con migraña7. En el último año, dos antagonistas de moléculas pequeñas del receptor CGRP también han sido aprobados por la FDA para el tratamiento abortivo de la migraña, y dos más están en proceso8. A pesar de este progreso terapéutico, los mecanismos por los cuales ocurren los ataques de migraña siguen siendo esquivos. Por ejemplo, no se conocen los sitios de acción de CGRP. La eficacia de los anticuerpos terapéuticos que no cruzan apreciablemente la barrera hematoencefálica sugiere que el CGRP actúa en sitios periféricos, como las meninges y/o los ganglios del trigémino. Sin embargo, no podemos descartar acciones centrales en los órganos circunventriculares, que carecen de barrera hematoencefálica9. Al menos para la fotofobia, creemos que esto es menos probable dados nuestros resultados con aversión a la luz utilizando ratones transgénicos nestin/hRAMP1 en los que hRAMP1 está sobreexpresado en el tejido nervioso10. La comprensión de los mecanismos de la fisiopatología de la migraña proporcionará nuevas vías para el desarrollo de la terapéutica de la migraña.
Los modelos animales preclínicos son fundamentales para comprender los mecanismos de la enfermedad y el desarrollo de nuevos fármacos. Sin embargo, la evaluación de la migraña en animales es un desafío ya que los animales no pueden informar verbalmente sus sensaciones de dolor. Dado que el 80-90% de los pacientes con migraña exhiben fotofobia11, la aversión a la luz se considera un indicador de migraña en modelos animales. Esto llevó a la necesidad de desarrollar un ensayo para evaluar la aversión a la luz en ratones.
El ensayo de luz/oscuridad contiene una zona clara y una zona oscura. Es ampliamente utilizado para medir la ansiedad en ratones en base a su exploración espontánea de entornos novedosos que se contrarresta con su aversión innata a la luz12. Algunos estudios establecen 1/3 de la cámara como la zona oscura, mientras que otros establecen 1/2 de la cámara como la zona oscura. El primer ajuste se utiliza a menudo para detectar la ansiedad13. Si bien inicialmente elegimos cámaras claras / oscuras de igual tamaño, no hemos comparado los dos tamaños relativos. Podemos comentar que el tamaño total de ambas cámaras no es un factor importante, ya que la caja de prueba inicial14 era considerablemente más grande que el aparato posterior15, sin embargo, los resultados fueron esencialmente los mismos.
Dos modificaciones críticas a este ensayo de luz/oscuridad para evaluar la aversión a la luz fueron: la condición de prueba y la intensidad de la luz (Figura 1). En primer lugar, los ratones están preexpuestos a la cámara de luz/oscuridad para reducir el impulso exploratorio16 (Figura 1A). La necesidad y los tiempos de preexposición dependen de las cepas y modelos de ratón. Los ratones Wildtype C57BL/6J suelen requerir dos preexposiciones10, mientras que solo una preexposición para ratones CD1 es suficiente17. De esta manera, el comportamiento aversivo de la luz se puede desenmascarar en estas dos cepas de ratón. En segundo lugar, la iluminación de la cámara se ha adaptado para incluir un rango ajustable de intensidades de luz desde tenue (55 lux) hasta brillante (27,000 lux) donde 55 lux es comparable a un día nublado oscuro, y 27,000 lux es comparable a un día soleado brillante a la sombra10. Hemos encontrado que la intensidad de luz requerida varía con la cepa y el modelo genético. Por esta razón, los individuos primero deben evaluar la intensidad mínima de luz para su paradigma experimental.
Incluso con estas modificaciones en el ensayo, que pueden revelar un fenotipo aversivo a la luz, es necesario probar el comportamiento similar a la ansiedad para distinguir entre la aversión a la luz debido a la luz sola y debido a la ansiedad. El ensayo de campo abierto es una forma tradicional de medir la ansiedad basada en la exploración espontánea de entornos novedosos. Se diferencia del ensayo de luz / oscuridad en que el impulso exploratorio es contrarrestado por la aversión innata a los espacios abiertos desprotegidos. Tanto el centro como los bordes de la cámara están en la luz, por lo que el ensayo de campo abierto es un ensayo de ansiedad independiente de la luz. Por lo tanto, la combinación de los ensayos de luz / oscuridad y campo abierto nos permite distinguir entre la aversión a la luz debido a una evitación de la luz frente a un aumento general de la ansiedad.
La CGRP es un neuropéptido multifuncional que regula la vasodilatación, la nocicepción y la inflamación18. Se expresa ampliamente en los sistemas nerviosos periférico y central. Juega un papel importante en la fisiopatología de la migraña18. Sin embargo, el mecanismo subyacente a la acción de CGRP en la migraña no está claro. Al utilizar los ensayos de campo abierto y claro/oscuro con este paradigma de prueba modificado, pudimos identificar el comportamiento aversivo a la luz en ratones después de la administración de CGRP periférica10,16 (Figura 2) y central14,15,16,19. Además de los neuropéptidos, la identificación de las regiones cerebrales involucradas en la aversión a la luz también es importante para comprender la fisiopatología de la migraña. Los núcleos talámicos posteriores son una región cerebral integradora para el dolor y el procesamiento de la luz19, y el tálamo se activa durante la migraña20. Por lo tanto, nos dirigimos a los núcleos talámicos posteriores inyectando virus adenoasociados (AAV) que contienen canalrodopsina-2 (ChR2) o eYFP en esta región. Al combinar este enfoque optogenético con estos dos ensayos, demostramos que la estimulación óptica de las neuronas que expresan ChR2 en los núcleos talámicos posteriores indujo aversión a la luz19 (Figura 3). En este experimento, dado el efecto dramático en la aversión a la luz evocada en estos ratones manipulados optogenéticamente, se omitieron las preexposiciones a la cámara.