L'approccio vascolare della chirurgia dell'emicrania: alla ricerca delle basi funzionali e ultrastrutturali

Abstract

L'emicrania è tra le condizioni dolorose più comuni. La biologia di base e i meccanismi che contribuiscono allo sviluppo della patologia sono poco conosciuti. Non è chiaro, ad esempio, se la vascolarizzazione, sia extra che intracranica, svolga un ruolo significativo nella generazione del dolore emicranico. Dati di neuroimaging riportano risultati contrastanti su anomalie dei vasi sanguigni come la vasodilatazione, mentre studi funzionali riportano che queste anomalie possano estendersi oltre la vasodilatazione. Il nostro obiettivo è quello di studiare le alterazioni dei vasi coinvolti nell’emicrania e fornire nuove prove a sostegno della teoria di un ruolo vascolare nella sua eziopatogenesi. Abbiamo combinato microscopia ottica ed elettronica per studiare la struttura microscopica di arterie temporali superficiali(STA) e occipitali(OA) ottenute da pazienti sottoposti a chirurgia per emicrania. In microscopia ottica abbiamo osservato che STA e OA presentano marcato ispessimento endoteliale e frammentazione della lamina elastica interna. Nello strato muscolare abbiamo riscontrato cambiamenti di forma delle cellule muscolari lisce vascolari (VSMC), abbondante matrice extracellulare e la presenza di vacuoli chiari extracellulari. Al microscopio elettronico si confermano VSMC infiltrate all'interno della tonaca intima e si è rivelato un cambiamento fenotipico delle VSMC: da contrattile a sintetico. Abbiamo osservato anche la presenza di abbondanti vacuoli extracellulari con materiale granulare fine e membrane, strutture multilamellari, organelli simili a endosomi e vescicole extracellulari nello spazio della matrice che circonda le VSMC sintetiche. Poiché sia lo strato endoteliale che le VSMC coordinano numerose funzioni vascolari, questi risultati suggeriscono un significativo rimodellamento vascolare nella STA e nell'OA dei pazienti con emicrania. Perciò, questo fenomeno può rappresentare un contributo significativo al razionale della terapia chirurgica per emicrania.

Migraine is one of the most common pain conditions worldwide. The basic biology and underlying mechanisms contributing to the development of migraine are still poorly understood. It is still unclear, for instance, whether the vasculature, both extra and intracranial, plays a significant role in the generation of migraine pain. Neuroimaging data have reported conflicting results on blood vessels abnormalities like vasodilation, while functional studies suggest that vessels dysfunction may extend beyond vasodilation. The aim of our study is to better comprehend the alterations of the blood vessels involved in migraine and to provide new evidence to support the theory of a vascular role in the etiopathogenesis of migraine. We combined light and electron microscopy to investigate the fine structure of superficial temporal (STA) and occipital arteries (OA) from patients that underwent surgery for migraine. In optical microscopy, we observed that both STA and OA showed marked endothelial thickening and internal elastic lamina fragmentation. In the muscular layer, we found profound shape changes of vascular smooth muscle cells (VSMCs), abundant extracellular matrix, and the presence of clear extracellular vacuoles. The electron microscopy analysis confirmed VSMCs infiltrated within the intima layer and revealed a shifting of VSMCs from contractile to a synthetically active phenotype. We also report the presence of abundant extracellular vacuoles filled with fine granular material and membranes, multilamellar structures, endosome-like organelles, and extracellular vesicles in the matrix space surrounding synthetically active cells. As both the endothelial layer and VSMCs coordinate a variety of vascular functions, these results suggest that a significant vascular remodelling is occurring in STA and OA of migraine patients. Thus, this phenomenon may represent a significant contribution to future investigations aimed at confirming the rationale for surgical migraine therapy.