$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
L'emicrania è una malattia neurologica prevalente, che colpisce circa il 17% degli americani1 ed è la seconda causa di disabilità a livello globale2,3. I pazienti manifestano cefalea che dura 4-72 ore accompagnata da almeno uno dei seguenti sintomi: nausea e/o vomito, o fotofobia e fonofobia4. I recenti progressi nello sviluppo di anticorpi peptidici correlati al gene della calcitonina (CGRP) che sono ora approvati dalla FDA hanno iniziato una nuova era per il trattamento dell'emicrania5,6,7. Questi anticorpi bloccano il CGRP o il suo recettore e prevengono i sintomi dell'emicrania in circa il 50% dei pazienti con emicrania7. Nell'ultimo anno, due antagonisti a piccole molecole del recettore CGRP sono stati approvati dalla FDA per il trattamento abortivo dell'emicrania e altri due sono in cantiere8. Nonostante questo progresso terapeutico, i meccanismi con cui si verificano gli attacchi di emicrania rimangono ancora sfuggenti. Ad esempio, i siti di azione CGRP non sono noti. L'efficacia degli anticorpi terapeutici che non attraversano sensibilmente la barriera emato-encefalica suggerisce che il CGRP agisce in siti periferici, come le meningi e/o i gangli trigemini. Tuttavia, non possiamo escludere azioni centrali contro gli organi circumventriculari, che mancano di una barriera emato-encefalica9. Almeno per la fotofobia, pensiamo che questo sia meno probabile dati i nostri risultati con l'avversione alla luce usando topi transgenici nestin/ hRAMP1 in cui hRAMP1 è sovraespresso nel tessuto nervoso10. Comprendere i meccanismi della fisiopatologia dell'emicrania fornirà nuove strade per lo sviluppo di terapie per l'emicrania.
I modelli animali preclinici sono fondamentali per comprendere i meccanismi della malattia e lo sviluppo di nuovi farmaci. Tuttavia, la valutazione dell'emicrania negli animali è impegnativa poiché gli animali non possono riferire verbalmente le loro sensazioni di dolore. Dato che l'80-90% dei pazienti con emicrania presenta fotofobia11, l'avversione alla luce è considerata un indicatore di emicrania nei modelli animali. Ciò ha portato alla necessità di sviluppare un test per valutare l'avversione alla luce nei topi.
Il saggio chiaro/scuro contiene una zona chiara e una zona scura. È ampiamente usato per misurare l'ansia nei topi in base alla loro esplorazione spontanea di nuovi ambienti che è contrastata dalla loro innata avversione alla luce12. Alcuni studi impostano 1/3 della camera come zona scura, mentre altri impostano 1/2 della camera come zona scura. La prima impostazione viene spesso utilizzata per rilevare l'ansia13. Mentre inizialmente abbiamo scelto camere chiare / scure di dimensioni uguali, non abbiamo confrontato le due dimensioni relative. Possiamo commentare che la dimensione complessiva di entrambe le camere non è un fattore importante poiché la scatola di prova iniziale14 era considerevolmente più grande dell'apparato successivo15, ma i risultati erano essenzialmente gli stessi.
Due modifiche critiche a questo test luce/buio per valutare l'avversione alla luce sono state: la condizione di test e l'intensità della luce (Figura 1). In primo luogo, i topi sono pre-esposti alla camera chiaro/scura per ridurre l'unità esplorativa16 (Figura 1A). La necessità e i tempi delle pre-esposizioni dipendono dai ceppi e dai modelli murini. I topi wildtype C57BL/6J di solito richiedono due pre-esposizioni10, mentre è sufficiente una sola pre-esposizione per i topi CD117. In questo modo, il comportamento avversivo alla luce può essere smascherato in questi due ceppi di topo. In secondo luogo, l'illuminazione della camera è stata adattata per includere una gamma regolabile di intensità luminose da fioca (55 lux) a luminosa (27.000 lux) dove 55 lux è paragonabile a una giornata nuvolosa e 27.000 lux è paragonabile a una luminosa giornata di sole all'ombra10. Abbiamo scoperto che l'intensità luminosa richiesta varia con il ceppo e il modello genetico. Per questo motivo, gli individui dovrebbero prima valutare l'intensità minima della luce per il loro paradigma sperimentale.
Anche con queste modifiche al test, che possono rivelare un fenotipo avversivo alla luce, è necessario testare il comportamento ansioso per distinguere tra avversione alla luce dovuta alla sola luce rispetto all'ansia. Il test in campo aperto è un modo tradizionale per misurare l'ansia basato sull'esplorazione spontanea di nuovi ambienti. Si differenzia dal saggio luce/buio in quanto l'unità esplorativa è contrastata dall'innata avversione verso gli spazi aperti non protetti. Sia il centro che i bordi della camera sono nella luce, quindi il test in campo aperto è un test di ansia indipendente dalla luce. Pertanto, la combinazione dei saggi luce/buio e campo aperto ci consente di distinguere tra l'avversione alla luce dovuta all'evitamento della luce rispetto a un aumento complessivo dell'ansia.
CGRP è un neuropeptide multifunzionale che regola la vasodilatazione, la nocicezione e l'infiammazione18. È ampiamente espresso nel sistema nervoso periferico e centrale. Svolge un ruolo importante nella fisiopatologia dell'emicrania18. Tuttavia, il meccanismo alla base dell'azione CGRP nell'emicrania non è chiaro. Utilizzando i saggi di luce/buio e campo aperto con questo paradigma di test modificato, siamo stati in grado di identificare il comportamento avversivo alla luce nei topi dopo somministrazione periferica10,16 (Figura 2) e centrale14,15,16,19 CGRP. Oltre ai neuropeptidi, anche l'identificazione delle regioni cerebrali coinvolte nell'avversione alla luce è importante per comprendere la fisiopatologia dell'emicrania. I nuclei talamici posteriori sono una regione cerebrale integrativa per il dolore e l'elaborazione della luce19 e il talamo viene attivato durante l'emicrania20. Pertanto, abbiamo preso di mira i nuclei talamici posteriori iniettando virus adeno-associato (AAV) contenente channelrhodopsin-2 (ChR2) o eYFP in questa regione. Combinando questo approccio optogenetico con questi due saggi, abbiamo dimostrato che la stimolazione ottica dei neuroni che esprimono ChR2 nei nuclei talamici posteriori ha indotto l'avversione alla luce19 (Figura 3). In questo esperimento, dato l'effetto drammatico sull'avversione alla luce evocata in questi topi manipolati optogeneticamente, le pre-esposizioni alla camera sono state saltate.