Background Migraine is a neurological disorder that significantly impairs quality of life. The global prevalence is estimated to be around 14%. The International Classification of Headache Disorders (3rd edition) provides guidelines based on clinical features, but objective, biomarker-based diagnostics are lacking in practice. Migraine is associated with the release of neuropeptides and neuroinflammation. Imaging studies show that migraine patients more frequently exhibit white matter hyperintensities (WMH) than control subjects, indicating structural brain changes. This study investigates the potential of total tau (t-Tau), neurofilament light chain (NF-L), glial fibrillary acidic protein (GFAP), and ubiquitin carboxy-terminal hydrolase L1 (UCH-L1) as potential biomarkers for migraine, as they have been linked to structural brain changes and WMH.
Methods In a cross-sectional case-control study conducted at Charité - Universitätsmedizin Berlin, blood samples from participants with episodic migraine (EM, n=92), chronic migraine (CM, n=93), and control subjects (n=42) were analyzed for t-Tau, NF-L, GFAP, and UCH-L1 using a single molecule array. The biomarkers were analyzed in subgroups based on headache frequency, the presence of migraine aura, and the use of migraine prophylaxis, and their diagnostic value was tested. In a post-hoc analysis, serum and cerebrospinal fluid samples were compared to determine the origin of biomarker release (central vs. peripheral). The data were evaluated using non-parametric tests and discriminative statistical methods.
Results T-Tau levels were significantly higher in migraine patients compared to control subjects (p=0.001). No significant differences were found for the other biomarkers (NF-L, GFAP, UCH-L1). No differences were found between EM and CM patients or between patients with and without aura. Patients without migraine prophylaxis had higher t-Tau levels compared to control subjects, while patients with migraine prophylaxis did not differ from controls. In the post-hoc analysis, elevated t-Tau levels were found in the serum of migraine patients compared to controls, but no differences were observed in cerebrospinal fluid.
Discussion This study suggests a role for tau protein in the pathophysiology of migraine. The elevated t-Tau levels, as well as the interactions between tau and neuropeptides such as calcitonin gene-related peptide described in the literature, along with tau's involvement in neuroinflammation, support this hypothesis. The absence of a difference in cerebrospinal fluid suggests a peripheral origin. Although tau may not be an ideal biomarker for migraine, its role should be further investigated in future studies.
Hintergrund Migräne ist eine neurologische Erkrankung, die die Lebensqualität erheblich beeinträchtigt. Die globale Prävalenz liegt bei etwa 14 %. Die Internationale Klassifikation von Kopfschmerzerkrankungen (3. Auflage) bietet klinische Leitlinien, doch fehlen objektive, biomarkerbasierte Diagnosen in der Praxis. Migräne ist mit der Freisetzung von Neuropeptiden und Neuroinflammation assoziiert. Bildgebende Studien zeigen, dass Migränepatienten häufiger Hyperintensitäten in der weißen Substanz (WMHs) aufweisen als Kontrollpersonen, was auf strukturelle Hirnveränderungen hinweist. Diese Studie untersucht das Potenzial von Gesamt-Tau (t-Tau), Neurofilament light chain (NF-L), glialem fibrillären sauren Protein (GFAP) und Ubiquitin-Carboxy-terminaler Hydrolase L1 (UCH-L1) als Biomarker für Migräne, da sie mit strukturellen Hirnveränderungen und WMHs in Verbindung stehen.
Methoden In einer Fall-Kontroll-Querschnittsstudie an der Charité – Universitätsmedizin Berlin wurden Blutproben von Patienten mit episodischer Migräne (EM, n=92), chronischer Migräne (CM, n=93) und Kontrollpersonen (n=42) mittels Einzelmolekül-Array auf t-Tau, NF-L, GFAP und UCH-L1 untersucht. Die Biomarker wurden in Subgruppen basierend auf Kopfschmerzhäufigkeit, Auftreten einer Migräneaura und Migräneprophylaxe analysiert und ihre diagnostische Aussagekraft getestet. In einer Post-hoc-Analyse wurden Serum- und Liquorproben verglichen, um den Ursprung der Biomarker-Freisetzung (zentral vs. peripher) zu bestimmen. Die Auswertung erfolgte mit nicht-parametrischen Tests und diskriminativen statistischen Methoden.
Ergebnisse Die t-Tau-Werte waren bei Migränepatienten signifikant höher als bei Kontrollpersonen (p=0,001). Für die anderen Biomarker (NF-L, GFAP, UCH-L1) wurden keine signifikanten Unterschiede festgestellt. Es zeigten sich auch keine Unterschiede zwischen EM- und CM-Patienten oder zwischen Patienten mit und ohne Aura. Patienten ohne Migräneprophylaxe wiesen im Vergleich zu Kontrollpersonen erhöhte t-Tau-Werte auf, während Patienten mit Prophylaxe sich nicht von Kontrollpersonen unterschieden. In der Post-hoc-Analyse waren die t-Tau-Werte im Serum der Migränepatienten im Vergleich zu Kontrollen erhöht, im Liquor wurden jedoch keine Unterschiede festgestellt.
Diskussion Diese Studie deutet auf eine Rolle des Tau-Proteins in der Pathophysiologie der Migräne hin. Die erhöhten t-Tau-Spiegel sowie die in der Literatur beschriebenen Wechselwirkungen zwischen Tau und Neuropeptiden wie Calcitonin Gene-Related Peptide, zusammen mit der Beteiligung von Tau an der Neuroinflammation, stützen diese Hypothese. Das Fehlen eines Unterschieds im Liquor deutet auf einen peripheren Ursprung hin. Obwohl Tau möglicherweise kein idealer Biomarker für Migräne ist, sollte seine Rolle in zukünftigen Studien weiter untersucht werden.
