Древнее «божье наказание»: ученые нашли способ избавить мир от мигрени

Кровопускание и метод «чжень-цзю»

Мигрень (от греч. «hemicrania» – гемикрания или «половина головы») – неврологическое заболевание, симптомом которого выступают мучительные головные боли при отсутствии серьезных травм и опухолей. Чаще всего пульсирующие боли приходятся на одну половину головы, их характер связывают с сосудистой болью, а не с напряжением. По шкале, которая измеряет уровень боли в медицине, пациенты ставят 7 из 10.

На сегодняшний день мигрень является одним из самых распространенных неврологических заболеваний – ею страдают 15% всех мужчин и женщин в мире. Мигрень встречается чаще чем астма, эпилепсия и диабет вместе взятые. В России мигрени подвержено 20% населения страны. Рецепта избавления от мигрени пока не найдено. Почему возникает боль в голове, тоже не знают.

Врачи связывают заболевание с ухудшением кровоснабжения мозга, нарушениями в сосудах, расстройствами центральной нервной системы, повышенным или пониженным артериальным давлением. Наиболее распространенные причины приступов мигрени: различные стрессы; умственное или физическое перенапряжение; нерегулярный, недостаточный или чрезмерный сон; курение (в том числе пассивное), алкоголь; смена погоды и климата, колебания атмосферного давления. Причинами болей могут стать в том числе продукты, например, содержащие тиамин (твердый сыр, куриная печень) и аспартам (сладкие газировки).

Читайте также из рубрики Наука: Работа над ошибками: в России вновь создадут гиперзвуковой гражданский самолет

Изучают мигрень и пытаются найти способы борьбы с ней с давних времен. В 3000-х годах до нашей эры шумерский поэт, чье имя не сохранилось, описывал тяжелые головные боли, которые сопровождались слепотой. Он смог описать их, потому что боли беспокоили его самого, но конкретного названия этого состояния не придумал. Древние египтяне тоже исследовали мигрень, но прошли чуть дальше – назвали ее «болезнью половины головы» и описали сопутствующие ей симптомы: рвоту и плохое самочувствие.

Китайцы в 581 году до нашей эры лечили мигрень прижиганием и иглоукалыванием (метод «чжень-цзю»). Иглы вставлялись в разные точки головы и шеи. Игла стимулировала нервы для выделения эндорфина – гормона наслаждения. Такая стимуляция иммунной и системы кровообращения избавляет от болей при мигрени и по сей день. Отец всех врачебных клятв Гиппократ, в свою очередь, предложил несколько другое лечение – делать кровопускание и поить больных настоями мочегонных трав. Именно Гиппократ первым определил мигрень как заболевание, а не как «божье наказание».

Цельс, древнеримский врач, отмечал, что мигренозная боль способна уменьшаться при действии холода, жары, солнца, воды. Он подчеркнул, что мигрень может длиться всю жизнь, при этом совершенно ей не угрожая. Термину «гемикрания», который послужил современному названию болезни, мир обязан Галену – древнеримскому медику, хирургу и философу. Мигренью эта самая «гемикрания» стала чуть позже, когда термин исказился римлянами. Гемикраничную боль Гален объяснял анатомическими особенностями строения черепа. Он считал, что серпообразная перегородка – область, где располагается костный шов на лобной кости черепа, – не позволяет головной боли распространяться на вторую половину черепа.

Фото: pixabay.com

Неизлечимая «болезнь аристократов»

В эпоху Возрождения ученые вновь активно взялись за изучение мигрени. Например, врач Жан Фернель выдвинул предположение о том, что мигрень – не самостоятельное заболевание, а всего лишь симптом депрессии. В XVII веке мигрень связывали с менструацией. Спустя столетие Джону Розергиллу удалось выяснить, что причиной мигрени может быть шоколад и вино, поэтому недуг начали называть «болезнью аристократов»: раньше не каждый мог позволить себе пить качественное вино и закусывать его шоколадом.

«Болезнью аристократов» мигрень называли в том числе из-за того, что она часто проявлялась у знаменитостей. Например, недугом страдал Льюис Кэрролл, автора книги «Алиса в стране чудес». Многие неврологи считают, что именно благодаря мигрени писатель видел некоторое предметы то уменьшенными, то увеличенными.

В своем дневнике он описывал приступы головной боли с неврологическими симптомами – микропсия и макропсия. Приступы могли длиться месяцами, а больной сталкивался с проблемами при хождении даже по квартире. Существует мнение, что Кэрролл использовал эти ощущения в качестве основы для сцены, где Алиса уменьшалась и увеличивалась. Чтобы нормально спать, Кэролл принимал популярное в те времена лекарство с опиумом, оно называлось лауданум. Содержание наркотика в том числе воздействовало на творческое восприятие автора, что вполне могло повлиять на создание других безумных сцен в «Алисе».

Фото: Университет ИТМО

Резкий рывок в современных исследованиях

Мигрень – генетическое заболевание, поэтому исследователи пытались найти ответ именно в генетическом коде человека. В сентябре 2010 года было сделано важное открытие: ученые из Монреальского университета выявили причину мигрени – нарушения в гене, который отвечает за развитие мигрени.

В Университете ИТМО в Петербурге тоже не первый год ведутся исследования кровообращения при мигренях, они дали конкретный результат. Ученые разработали методику «неинвазивной оптической диагностики» для регистрации сбоев в кровообращении. Неинвазивный означает не связанный с хирургическим вмешательством в организм, а следовательно ¬– крайне безопасный для человека. Метод основан на видеосъемке (отсюда и оптическая диагностика) поверхности кожи и регистрации поступаемого света к эритроцитам.

Циркуляция крови в мелких сосудах организма – капиллярах – играет важнейшую роль в тканевом обмене веществ. Таких капилляров в нашем теле несколько миллиардов, а сбои в этой системе зачастую приводят к инсультам или той же мигрени. Такое происходит из-за нездорового образа жизни – курение и алкоголь вкупе с неправильным питанием могут сильно ударить по кровеносной системе.

Дороги без пробок и ДТП, подводное дыхание, инвалидное кресло, управляемое силой мысли, – еще больше открытий отечественных ученых в рубрике Наука

Резким рывком в современных исследованиях стал метод оптической плетизмографии, который предложили ученые из Петербурга, Казани и Финляндии, работающие сейчас на базе ИТМО.

Плетизмография – учение, которое исследует колебания органов в зависимости от различных условий. Это своеобразный способ регистрации изменений физических характеристик органов и тканей в зависимости от того, насколько быстро в них накапливается кровь. С помощью плетизмографии отслеживают и оценивают общий кровоток, но российские ученые пошли дальше и создали систему, которая регистрирует локальное кровообращение в капиллярах. Сделать это им удалось с помощью перцовых пластырей с 8%-м содержанием вещества капсаицина (есть в остром перце), зеленых светодиодов – лампочек, которые превращают ток в видимый свет; видеокамер с поляризационной фильтрацией (задерживают отраженный свет в одном месте для удобного просмотра на экране) и специального программного обеспечения на основе платформы MATLAB – программе математического моделирования, которой пользуются инженеры и научные сотрудники. Ученые использовали ЭКГ, связав изменения кровотока с частотой сердечных сокращений, что в значительной степени увеличило чувствительность подхода.

Когда эритроциты освещали зеленым светом, они меняли поляризацию отраженной волны. То есть до того, как свет попадал на область с пластырем, его направление было одним, а как только он отражался от эритроцитов (они на него реагировали), направление менялось. Камера регистрировала изменение направления и отслеживала, где эритроцитов больше всего. В этом месте интенсивность кровотока усиливалась за счет открытия дополнительных капилляров под действием перцового пластыря.

Параметры кожного кровотока измерялись в верхнем плече людей с использованием метода оптической плетизмографии изображений (IPPG). На рисунке ниже показано схематическое представление экспериментальной установки.

Фото: Университет ИТМО

Во время эксперимента пациент находился горизонтальном положении. Верхняя часть плеча была освещена зеленым светом. Линза объектива цифровой черно-белой камеры была расположена в центральной части светодиодного кольца. Кросс-поляризующие пленки были прикреплены перед человеком и светодиодами, что устранить поверхностное отражение света от кожи и не мешать регистрировать нужные световые волны. Электрокардиограмма записывалась одновременно и синхронно с видеокадрами для улучшения качества обработки данных. Все видеозаписи проводились в темной лабораторной комнате, глаза пациента были защищены специальными очками, которые не пропускают зеленый свет.

Метод был теоретическим, пока ученые не подтвердили свои догадки в ходе эксперимента, проведенного в Петербурге среди 14 пациентов с мигренью и 14 здоровых добровольцев. Их возраст колебался от 18 и до 55 лет, мужчин и женщин было практически поровну.

Проверялась гипотеза о том, что нервная регуляция капиллярного кровообращения у людей, страдающих мигренями, отличается от нормы. Чтобы проверить ее истинность, ученые накладывали добровольцам на кожу перцовые пластыри. Содержащееся в них вещество – капсаицин – возбуждает нервные окончания, у здоровых людей стимулирует равномерное открытие дополнительных капилляров для усиления кровотока, тогда как у нездоровых – хаотичное.

На следующем этапе на область плеча наносилась местная анестезия с 10%-м лидокаином, и в течение часа пациент мог свободно передвигаться. После этого человеку снова нужно было принять исходное положение для регистрации изменений на видеокамере с помощью все той же системы плетизмографа. Далее на ту же область плеча клеили прозрачный перцовый пластырь с 8%-м содержанием капсаицина и держали его от 15 до 25 минут, пока пациент не двигался. Видеоизображения области с пластырем также были записаны в течение 20 секунд; запись проводилась каждую минуту. На последнем этапе пластырь снимали, а область исследования очищали специальным гелем.

Фото: Университет ИТМО

Ученые получили серию видеокадров для каждого подопытного до и после местного применения капсаицина к плечу. Обработка одновременно записанных видео и данных ЭКГ позволила выявить параметры циркуляции крови в каждой точке исследуемой области и их эволюцию. Итог эксперимента таков: положение «горячих точек» у пациента с мигренью сильно варьировалось (обеспечивая впечатление мигрирующих пятен), а у здорового человека расположение эритроцитов было устойчивым.

Несмотря на успех эксперимента, сотрудник Международного научно-технического центра «Вычислительная оптика, фотоника и визуализация изображений» Университета ИТМО Алексей Камшилин утверждает, что на этом останавливаться ученые не намерены, и вопрос нужно продолжать исследовать: «Теперь в наших руках есть эффективный инструмент для такой работы. Новая оптика позволяет одновременно оценить большой участок поверхности и всего за 30 секунд съемки получить информацию о динамике распределения эритроцитов во всем поле видимости».

Именно этот способ поможет распознать не только наличие мигрени без очевидных симптомов, но и инсульты, и даже диабет. Ученые утверждают, что система позволит мониторить кровообращение во время операций на мозге, что приведет к более качественному проведению неврологических операций в целом, а при объединении системы с эндоскопом можно будет следить за кровообращением внутренних органов.