Naukowcy zidentyfikowali mechanizm mózgowy, który może wyjaśniać, dlaczego przewlekły ból prowadzi do depresji u niektórych osób, podczas gdy inni zachowują odporność psychiczną. Wyniki badań opublikowanych w czasopiśmie Science podważają dotychczasowe przekonanie, że depresja jest nieuniknioną konsekwencją długotrwałego bólu.
Łącząc analizy obrazowania mózgu na dużą skalę u ludzi z eksperymentami na modelach zwierzęcych, badacze wykazali, że utrzymujący się ból wywołuje postępujące zmiany w hipokampie – strukturze mózgu znanej głównie z roli w procesach pamięci. Zmiany te determinują, czy w dłuższej perspektywie rozwinie się depresja, czy też utrzyma się odporność emocjonalna.
„Przewlekły ból często prowadzi do depresji lub zaburzeń lękowych, ale dotąd nie rozumieliśmy, dlaczego dotyczy to tylko części pacjentów” – podkreśla współautor badania, profesor Jianfeng Feng z University of Warwick.
„Nasze wyniki sugerują, że hipokamp działa jak centrum kontroli, które reguluje odpowiedzi emocjonalne mózgu na długotrwały ból. Depresja nie jest nieunikniona – zależy od tego, jak ten system reaguje w czasie”.
Wczesna odpowiedź mózgu na przewlekły ból
Przewlekły ból dotyczy ponad 20% dorosłej populacji na świecie i jest silnie powiązany z zaburzeniami lękowymi oraz depresją. Jednak znaczna część pacjentów nie rozwija tych zaburzeń, a biologiczne podstawy tej różnicy pozostawały dotąd niejasne.
W celu ich wyjaśnienia naukowcy przeanalizowali dane neuroobrazowe pochodzące z dużych kohort populacyjnych, w tym z UK Biobank. U osób z przewlekłym bólem, ale bez depresji, obserwowano nieznacznie większą objętość hipokampa oraz zwiększoną aktywność tej struktury. Zmiany te korelowały z lepszymi wynikami w zadaniach poznawczych związanych z uczeniem się i pamięcią, co sugeruje, że mózg początkowo uruchamia mechanizmy kompensacyjne w odpowiedzi na przewlekły bodziec bólowy.
W przeciwieństwie do tego, u pacjentów z współistniejącym przewlekłym bólem i depresją stwierdzono zmniejszoną objętość hipokampa, zaburzoną aktywność neuronalną oraz gorsze funkcjonowanie poznawcze. Analizy podłużne wskazały, że zmiany te rozwijają się stopniowo wraz z czasem trwania bólu.
„Fakt, że zmiany te narastają w czasie, sugeruje, iż są bezpośrednim skutkiem doświadczenia przewlekłego bólu, a nie jedynie wynikiem wcześniejszej podatności” – dodaje profesor Feng.
Od adaptacji do dysfunkcji – przejście od odporności do podatności
Aby lepiej zrozumieć dynamikę tych procesów, badacze przeprowadzili równoległe eksperymenty na modelach zwierzęcych przewlekłego bólu neuropatycznego.
Zaobserwowano wyraźną sekwencję zmian behawioralnych: początkowo wzrost wrażliwości na ból, następnie pojawienie się zachowań lękowych, a w dalszej kolejności objawów depresyjnych. Zmianom tym towarzyszyły stopniowe przekształcenia strukturalne i funkcjonalne w obrębie hipokampa, wskazujące na przebudowę sieci neuronalnych odpowiedzialnych za regulację emocji.
Kluczową rolę odegrał niewielki obszar hipokampa – zakręt zębaty (dentate gyrus), będący jednym z nielicznych regionów mózgu dorosłego, w którym zachodzi neurogeneza.
We wczesnej fazie przewlekłego bólu nowo powstające neurony w zakręcie zębatym wykazywały zwiększoną aktywność, co można interpretować jako próbę adaptacji do przewlekłego stresu. Jednak z czasem dochodziło do patologicznej aktywacji mikrogleju – komórek układu odpornościowego mózgu. Zaburzenie komunikacji między neuronami a mikroglejem stanowiło punkt krytyczny, prowadzący od adaptacyjnej odpowiedzi mózgu do dysfunkcji.
Hamowanie nadmiernej aktywacji mikrogleju w modelach zwierzęcych prowadziło do zmniejszenia zachowań depresyjnych przy zachowaniu stabilnej funkcji mózgu. Wyniki te sugerują, że modulacja neurozapalenia w obrębie hipokampa może stanowić potencjalny cel terapeutyczny w prewencji depresji u pacjentów z przewlekłym bólem, szczególnie na wczesnym etapie choroby.
„Nasze badania pokazują, że mózg nie jest biernie przeciążony przewlekłym bólem” – podsumowuje profesor Feng. „Aktywnie próbuje regulować dobrostan emocjonalny. Gdy system ten pozostaje zrównoważony, możliwa jest odporność psychiczna. Gdy zostaje zaburzony – szczególnie przez procesy zapalne w hipokampie – może rozwinąć się depresja. Zrozumienie tego mechanizmu otwiera nowe możliwości wczesnej interwencji terapeutycznej”.
Źródło: Science, From chronic pain to depression: Neurogenesis-driven microglial remodeling in the hippocampal dentate gyrus
DOI: http://dx.doi.org/10.1126/science.aee6177
