偏头痛的发病机制尚不完全清楚，近半个世纪来均认为与血管舒缩功能障碍有关。但目前的研究表明该病起源于大脑本身，与脑兴奋性增加、离子通道异常、扩展性皮质抑制(cortical spreading depression, CSD)、中枢疼痛调节机制障碍、神经递质系统功能异常等有密切关系，且遗传易感性和环境诱发因素对其发病均有重要作用^［1～4］。现在，类似于CSD的神经电活动在典型偏头痛发病中的作用受到极大关注，本文就此作一介绍。

1CSD与偏头痛先兆

Leao(1944)在动物实验中用皮质脑电图首先观察到皮质受到有害刺激后出现枕部脑电活动低落，并以大约3 mm/min的速度缓慢向前扩展，称之为CSD。动物实验研究表明CSD发生之初神经元和胶质细胞去极化，开始突然出现数秒钟的高幅棘波活动，随后神经细胞呈静息状态并持续数分钟。许多学者认为大脑皮质突然兴奋后出现短暂的抑制可能是偏头痛发作中先兆或神经功能障碍发生的基础^［4］。偏头痛的先兆多表现为突然出现的不成形的闪光，偶尔为五彩斑澜的亮点或耀眼眩目的曲折光线，这些发光明亮的幻觉(刺激症状)可能与神经元去极化有关，随后在相应的视野内形成暗点、偏盲、单眼盲或黑目蒙(抑制症状)可能与神经元抑制有关。Lashley患有典型的偏头痛，他曾在1941年描述头痛发作初期 闪光暗点从双侧视野的中央开始，10～15分钟内逐渐变大并向周围颞部蔓延，再持续10～15分钟后恢复正常，经绘图计算其扩展速度约为3 mm/min。Russell及Olesen^［5］在163例典型偏头痛患者中分析先兆表现的特征，发现多数视觉和躯体(感觉、运动、语言)先兆症状有特征性的缓慢进展表现；而且在动物试验中发现CSD可引起类似偏头痛先兆特征的特殊行为变化^［4］，如在鼠中单侧CSD可引起对侧肢体持续15～30分钟的感觉缺失和运动障碍。Barkley^［6］在偏头痛患者先兆发作和头痛期作脑磁图研究，发现典型偏头痛患者发作时磁场及神经抑制信号变化的特征与在实验动物中用皮质电图及脑磁图测定CSD的特征完全一致，提示偏头痛发作中确有CSD存在。

2偏头痛局部脑血流量变化

在某些偏头痛患者先兆发作初期测定局部脑血流(rCBF),发现大脑枕部rCBF降低，随后这种低血流区在30～60分钟内以2～3 mm/min的速度向顶、颞叶扩展，即出现扩展性局部低血流量(spreading oligaemia, SO)^［7］，类似CSD的进展方式。通常rCBF平均降低20～25%，只在小范围皮质区发生缺血，低血流区沿大脑皮质而非大动脉供血区域扩展，提示SO可能为皮质小动脉收缩，而非大动脉痉挛所致^［8］。这些CBF变化在绝大多数情况下仅见于伴先兆的偏头痛患者。但Woods^［9］等用PET测定了1例普通型偏头痛患者的CBF，发现头痛发作时出现双侧低灌注，从枕叶开始，以相对恒定的速度沿大脑表面逐渐向前扩展，跨越4条大血管的供血区，而皮质下结构不受影响，说明普通型偏头痛与典型偏头痛一样在头痛发作时神经功能均处抑制状态，提示两型偏头痛可能有共同的发病机理。在典型偏头痛发作初期也可能先有极短暂的rCBF增加^［1，4］，动物实验也证实CSD之初神经去极化时氧供及氧耗均增加^{［10～12］}。偏头痛先兆发生时先有rCBF及氧供增加，随后rCBF轻至中度降低，有时低灌注可持续至头痛期或头痛消失后48小时，说明其神经症状与CBF降低所致缺血无关，极有可能由大脑神经功能障碍或CSD引起。当然也不排除少数情况下rCBF出现显著降低而引起持续的神经缺陷。Cutrer^［13］等采用MRI的扩散加权成像(diffusion-weighted imaging, DWI)及MRI灌注加权成像(perfusion weighted imaging, PWI)对5例典型偏头痛患者进行研究，发现先兆发作时有4例局部脑灌注减少20%～37%、局部脑血管体积减少1.5%～15%，而DWI未见异常；在头痛发作时未见持续的灌注异常，支持先兆发作时出现的低灌注并非继发于缺血，而是原发于神经功能紊乱。Welch^［14］用磷-磁共振谱(phosphorous magnetic resonance spectroscopy, P-MRS)测定偏头痛患者头痛发作时、间歇期和正常对照的脑pH值，未见有显著差异，也说明先兆的发生与缺血及CBF改变无关。最近Welch^［1］ 在对方格图敏感的偏头痛患者中，应用功能MRI技术实时测定视觉刺激引起枕叶活动的情况，发现在视觉出现变化及头痛之前或同时枕部皮质有类似CSD样电活动，并且在此电活动前数分钟可见枕部皮质氧供增加，支持CSD早期血管扩张及皮质氧供增加。

根据目前的临床观察和实验研究提示偏头痛先兆的发生原发于大脑的神经功能紊乱，极有可能是CSD引起的。CSD发生时神经去极化产生刺激症状及rCBF增加，随后神经元抑制出现抑制症状和CBF降低。

3CSD引起头痛的机制

CSD引起头痛的机制尚不完全明确。CSD除对CBF、代谢产生影响外，对大脑的其它方面有广泛作用，这可能是其引起头痛的重要原因。目前研究表明导水管周围灰质、脑干缝际核、蓝斑、脊髓后角等在中枢疼痛调节系统中有重要作用，极有可能就是头痛的原发灶^{［12，15，16］}。目前一些研究提示CSD对某些皮质下结构有广泛影响，如CSD可减少睡眠纺锤活动，提示对起源于丘脑的电活动有作用；反复CSD可致三叉神经脊束核c-fos表达增加，可能是激活三叉神经，从而使软脑膜和硬脑膜血管内的三叉神经末梢释放P物质、神经肽激酶A、前列腺素及降钙素基因相关肽(CGRP)等活性肽，作为血管扩张及神经源性炎症介质引起头痛；在约60%的麻醉鼠中发现CSD可引起蓝斑区反常的爆发样电活动，说明CSD可增加此脑区活动^{［12，15，16］}。CSD对这些部位的影响可能是引起头痛及其相关临床表现的重要原因。先兆与头痛发作之间的潜伏期可能反映CSD从枕叶传播至疼痛触发区的时间。其次，CSD可引起与偏头痛有关的神经递质释放。在动物实验中已明确CSD可引起一氧化氮(NO)释放，而且反复CSD可导致NO持续释放。另外N-甲基-D-门冬氨酸(NMDA)受体激活也可触发NO合成。NO可作用于血管内皮强烈扩张血管，在神经源性炎症中参与三叉神经纤维上血浆蛋白外漏，NO还可转化为羟基并介导组织损害，因而在头痛发病机制中有重要作用^{［12，17，18］}。最后，CSD还可产生与痛觉过敏及炎症有关的基因表达产物(如神经生长因子、神经胶质纤维性酸性蛋白、环氧合酶2等)^［4，12］，这也是CSD引起头痛的重要因素。

4CSD产生的机制

CSD产生的确切机制尚不完全清楚。在海马切片上通过藜芦定(veratridine)阻滞钠通道的静息状态，引起细胞内钠水平显著增加可致反复的CSD样活动，提示阳离子型通道功能的加强可促进病理性CSD样电位形成^［19］。现已明确家族性偏瘫性偏头痛为钙通道α₁亚单位突变所致，且脑镁浓度降低均支持此观点。此外，谷氨酸能系统与CSD形成也有密切关系。谷氨酸，尤其是NMDA受体的激动剂有较强的诱导CSD的功能，而各种竞争性或非竞争性的NMDA可阻止CSD形成。实际上，在CSD过程已发现有大量的谷氨酸及门冬氨酸释放，偏头痛患者血浆及血小板内兴奋性氨基酸水平增加^［4］。因此内源性谷氨酸及门冬氨酸释放增加及其受体在CSD形成、传播及其时程中有重要作用。另外，在动物实验中成功诱发CSD取决于组织的易感性和触发因素，其中K⁺在CSD发生中起关键作用。大脑K^＋的清除系统主要取决于胶质细胞对K^＋的清除能力，人类脑皮质中视皮质处胶质细胞与神经元比率最低，故在此处易出现CSD，这可能是偏头痛中视觉先兆最为常见的原因。

总之，偏头痛患者存在的阳离子通道受损，谷氨酸代谢异常，镁缺乏以及线粒体能量代谢障碍^{［1～4，20］}等因素均可使皮质神经元异常兴奋，从而有利于神经元去极化及CSD形成。目前有许多证据认为偏头痛患者中枢神经元兴奋性增加，最近应用经颅磁刺激进行研究，发现典型偏头痛患者出现光幻视的阈值低于正常对照，强烈提示其枕皮质神经元兴奋过度^［1，2］。在典型偏头痛发作间歇期作PET研究，发现脑的氧耗增加，且服用利血平后脑的葡萄糖代谢增加，也提示其神经兴奋性增加。CSD逐渐向前扩展的机制可能是这样的：触发因素→去极化→突触前钙内流、突触后钠和钙内流→递质释放和细胞外钾增加→扩散至邻近组织→邻近神经元和胶质细胞去极化。

5小结

综上所述，遗传和环境因素致大脑神经元去极化的敏感性增加而易于形成CSD是偏头痛发生的重要因素之一。CSD以2～3 mm/min的恒定速率自后枕向前额、顶部扩展，在该电位前部神经元去极化处触发偏头痛先兆发生，并在受累的皮质区域引起较长时间的血流变化，由此产生先兆及局部血流量降低的扩展现象。随后CSD通过影响中枢疼痛处理通路、中枢三叉神经细胞的活动，并导致递质释放和产生相关的基因表达产物，引起头痛发作。此学说对典型偏头痛的发病过程在一定程度上作出了较为合理的解释，但从目前的研究结果看，引起CSD的因素也许才是偏头痛发作的根本病因。因此，进一步深入研究CSD现象产生的确切机制及其传播和影响，对阐明偏头痛的发病机制无疑有重要意义。

参考文献

1.Welch KMA. Current opinions in headache pathogenesis: introduction and synthesis. Curr Opin in Neurol, 1998, 11(3):193

2.Aurora SK, Ahmad BK, Welch KMA, et al. Transcranial magnetic stimulation confirms hyperexcitability of occipital cortex in migraine. Neurology, 1998, 5