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研究背景及目的偏头痛是一种原发性头痛,其发病机制尚不清楚。基于体素的形态学分析(VBM)可捕捉大脑结构的微细改变,对于参与偏头痛发病机制的大脑结构的揭示起着重要的作用。目前关于VBM显示结构改变的组织学机制尚不清楚,因此对于偏头痛患者VBM显示的改变结果需谨慎解释。本研究拟通过研究偏头痛模型大鼠大脑VBM显示结构改变与组织学改变的相关性明确VBM改变的组织学机制,同时进一步探索偏头痛的发病机制。方法1.通过炎症汤刺激清醒大鼠硬脑膜建立偏头痛模型将60只Sprague Dawley大鼠随机平均分配到10组:低频炎症汤刺激组(10μL炎症汤,每四天一次,刺激3周)、高频炎症汤刺激组(10μL炎症汤,每天一次,刺激3周)、低频炎症汤刺激恢复组(低频炎症汤刺激3周后停止刺激3周)、高频炎症汤刺激恢复组(高频炎症汤刺激3周后停止刺激3周)、长时间高频炎症汤刺激组(高频炎症汤刺激6周)以及相应对照组(将10μL炎症汤替换为10μL生理盐水)。2.行为学观察及机械痛阈值测定大鼠行为学在给药前录制15分钟,给药后录制30分钟,每4天录制一次。静止和休息行为时间通过Etho VisionXT动物跟踪软件获得。面部理毛时间通过人工计时记录。给药前用Von-Frey纤维丝测定大鼠给药同侧眶周皮肤机械痛阈值。低频炎症汤刺激组与其对照组每四天测一次,高频炎症汤刺激组与其对照组隔天一次。3.磁共振数据采集以及VBM分析给药3周、6周后使用7.0T超导磁共振机给予大鼠行T2核磁结构像扫描(每组6只)。使用spmratIHEP工具包对数据进行图像预处理及分析。4.组织学分析大鼠完成磁共振扫描之后,每组随机选取5只进行经心脏灌注取脑。采用免疫组化染色的方法标记感兴趣区域前额叶、中脑导水管周围灰质(PAG)、脑桥被盖部和三叉神经脊髓核尾部(Sp5C)的相关指标NeuN、GFAP、Ibal、MBP、PLP的表达情况。结果1.偏头痛模型大鼠炎症汤刺激组较相应对照组在给予药物刺激后大鼠出现更长的静止、休息时间和面部理毛时间,差异具有统计学意义(P<0.05)。从给药后第三天开始,高频炎症汤刺激组大鼠眶周皮肤机械痛阈值较其对照组明显下降,具有统计学意义(P<0.05)。2. VBM结果以及其与免疫组化染色结果的相关性与对照组相比,低频炎症汤刺激组在延髓和脑桥出现白质体积增加。高频炎症汤刺激组与对照组相比,白质体积增高表现在前额叶、前边缘叶、海马和运动皮层等区域。高频炎症汤刺激恢复组与对照组相比,白质体积增高表现在基底节、胼胝体以及海马等区域;丘脑、PAG、脑桥等区域出现灰质体积增加,海马区域灰质体积下降。与对照组相比,长时间高频炎症汤刺激组在前额叶、胼胝体、海马、丘脑等区域出现白质体积增高;灰质体积下降区域表现在胼胝体、基底节及感觉皮层,同时下丘脑灰质体积增加。白质体积的指标变化与髓鞘形成及继发性炎症改变如小胶质细胞增生和胶质细胞增生相关。PLP在反映髓鞘病变较MBP更敏感。结论1. VBM可发现传统T2加权像核磁不能发现的潜在病理改变结构。偏头痛模型大鼠中存在脑干尤其是三叉神经传导系统的结构异常,同时大鼠出现的痛觉过敏可能与前额叶的结构异常相关。2. VBM结构改变与髓鞘形成及继发性炎症改变相关。胶质细胞的活化和髓鞘异常与偏头痛相关性疼痛的发病机制相关。3.偏头痛患者VBM结构改变可能是头痛反复发作的结果,同时VBM显示的异常结构在偏头痛的慢性化过程中发挥作用。