من أبرز سمات الصداع العنقودي أن المواد الموسعة للأوعية الدموية، كالكحول والهيستامين والنيتروجليسرين، قادرة على تحفيز نوبات الصداع العنقودي خلال فترة نشاط النوبة. ومن المثير للاهتمام أن هذه المواد لا تُحدث أي تأثير يُذكر في تحفيز النوبات خلال فترة الهدوء. ويُعدّ الهيستامين الأكثر فعالية، إذ يُؤدي حقن 0.3 ملغ منه تحت الجلد إلى صداع نابض ومُتقطع خلال عشر دقائق.
مع النيتروجليسرين، يتزامن بدء الصداع مع ذروة تأثير المادة الموسع للأوعية الدموية بعد حوالي 30 إلى 45 دقيقة خلال فترة نشاط النوبات. وبما أن ذروة توسع الأوعية الدموية قد انقضت ، فلا يمكن افتراض أن تحفيز نوبات الصداع العنقودي هو نتيجة مباشرة لتوسع الأوعية . ويدعم هذا الاستنتاج حقيقة أنه لا يمكن استثارة نوبة صداع عنقودي بالنيتروجليسرين في أي وقت . فهناك فترة نقاهة تمتد لعدة ساعات تتأخر بسبب نوبة مُستحثة تجريبيًا .
على غرار الهيستامين، فترة كمون تتراوح بين 30 و45 دقيقة قبل بدء نوبة الصداع العنقودي الكحول أن يُحفز نوبة الصداع العنقودي لدى حوالي 50% أن تأثير الجرعة أن تُؤخر حدوث النوبات اللاحقة وتُؤدي فترات تصل إلى ثلاثة أيام بين نوبات الصداع العنقودي الفردية خلال المرحلة النشطة. ومع ذلك، يُعاني بعض المرضى بعد ذلك من آلية ارتدادية مع زيادة مؤقتة في وتيرة النوبات.
نقص الأكسجين أيضًا عاملًا مُحفزًا مُحتملًا لنوبات الصداع العنقودي. وتستند هذه الملاحظة مبدئيًا إلى حقيقة أن إعطاء الأكسجين النقي أثناء نوبة الصداع العنقودي يُمكن أن يُخفف الألم بسرعة. رُبط حدوث الصداع العنقودي ليلًا بانخفاض تشبع الأكسجين في الدم ليلًا، واحتمالية الإصابة بانقطاع النفس النومي ضعف التنظيم الذاتي المركزي انخفاض إمداد الأكسجين للجهاز العصبي المركزي. وتدعم هذه النتيجة ملاحظة أن تشبع الأكسجين بعد إعطاء النيتروجليسرين يكون أكثر وضوحًا ويستمر لفترة أطول لدى مرضى الصداع العنقودي مقارنةً بالأشخاص الأصحاء.
الفوسفوليبيدات
يُشير انخفاض تركيز الكولين في كريات الدم الحمراء إلى وجود خلل في استقلاب الفوسفوليبيدات . يُنتج الكولين من فوسفاتيديل كولين في أغشية الخلايا. ومن المثير للاهتمام، أن مستويات الكولين في كريات الدم الحمراء تعود إلى طبيعتها خلال أسبوعين من بالليثيوم . ويُعزى هذا التحسن إلى تثبيط تدفق الكولين من كريات الدم الحمراء، مما يُقدم تفسيرًا محتملاً لآلية عمل الليثيوم في علاج الصداع العنقودي.
البروستاجلاندينات
لا استخدام الأدوية المضادة للالتهاب ، مثل حمض الأسيتيل ساليسيليك أو الإندوميثاسين، أي تأثير علاجي يُذكر على الصداع العنقودي. ولأن هذه المواد تنتمي إلى مجموعة مثبطات تخليق البروستاجلاندين، فمن غير المرجح أن تلعب البروستاجلاندينات دورًا هامًا في آلية حدوث الصداع العنقودي. في الواقع، لم تُلاحظ أي اختلافات جوهرية في نشاط البروستاجلاندين في حالات الصداع العنقودي.
الليكوترينات
تؤدي الليكوترينات دورًا هامًا في تحفيز فرط التألم، وزيادة نفاذية الأوعية الدموية، وتقليل ردود الفعل المؤلمة عند إعطاء البراديكينين . وتشير الأدلة إلى أنه خلال مرحلة الهدوء من الصداع العنقودي، ينخفض إفراز الليكوترين B4 والليكوترين C4 بشكل ملحوظ مقارنةً بالأشخاص الأصحاء .
لوحظ لدى مرضى الصداع العنقودي على الجانب المصاب بالألم، وكذلك في الجانب غير المصاب، مقارنةً بالأفراد الأصحاء. تُعدّ الخلايا البدينة المخزن الرئيسي للهيستامين ، الذي يرتفع تركيزه أثناء نوبة الصداع العنقودي بالأوعية الدموية والأعصاب الجلدية. بعد نوبة الصداع العنقودي، ازدياد في عدد الخلايا البدينة المتحللة ، والتي يُرجّح ارتباطها بردود الفعل المحورية. وتُلاحظ هذه الزيادة في تحلل الخلايا البدينة أثناء نوبة الصداع العنقودي وفي الفترة الخالية من الألم.
أحادي الأمين
ينخفض أحادي الأمين (MAO) في الصفائح الدموية لدى المرضى المصابين بالصداع العنقودي، سواءً أثناء نوبات الصداع العنقودي أو بينها . ويكون هذا الانخفاض أكثر وضوحًا خلال النوبات. علاوة على ذلك، يُظهر نشاط إنزيم MAO ثباتًا حراريًا أكبر لدى مرضى الصداع العنقودي مقارنةً بالأفراد الأصحاء. ويمكن تفسير كمؤشر خلل في وظيفة غشاء الصفائح الدموية لدى
وُصفت أيضًا تراكيز مرتفعة بشكل ملحوظ من النورأدرينالين والأدرينالين فترة النوبة الحادة . مع ذلك، لوحظت هذه التراكيز المرتفعة فقط للنورأدرينالين والأدرينالين المقترنين ، وليس للنورأدرينالين والأدرينالين الحرين. يمكن ملاحظة ارتفاع في مستوى النورأدرينالين أثناء نوبة الصداع العنقودي التلقائية وبعد النوبات المُحفزة بالنيتروجليسرين. يُمكن تفسير هذا الارتفاع كاستجابة طبيعية لتوسع الأوعية الدموية . عمومًا، لا تُعد التغيرات في أحاديات الأمين في الصداع العنقودي نوعية للغاية ، إذ يُمكن أن تُعزى إلى النشاط البدني، أو التأثيرات الموسمية، أو حتى العلاج.
فيما يتعلق بامتصاص السيروتونين في الصفائح الدموية. وقد وُصفت حالات انخفاض الامتصاص وحالات النشاط الطبيعي.
الأحماض الأمينية
تؤدي الأحماض الأمينية المثيرة ، وخاصة الغلوتامات والأسبارتات والجليسين، وظائف ناقلة عصبية مهمة في نقل الإشارات الألمية . ويُعتبر سلوك هذه الأحماض الأمينية المثيرة في الصفائح الدموية نموذجًا لسلوكها في الخلايا العصبية. فعلى سبيل المثال، انخفاض تركيز الجليسين في الصفائح الدموية بشكل ملحوظ . ومع ذلك، لم تُظهر تركيزات الغلوتامات والأسبارتات أي تغيرات مقارنةً بالأفراد الأصحاء. ولا تختلف تركيزات هذه الأحماض الأمينية المثيرة بين مرحلتي النشاط والهدوء.
الببتيدات العصبية والأفيونيات
في المرضى الذين يعانون من الصداع العنقودي النوبي، وُجدت مستويات مرتفعة من ميت-إنكيفالين في البلازما أثناء نوبة الصداع العنقودي الحادة. أما بين النوبات خلال فترة الصداع العنقودي وأثناء فترة الهدوء، مستويات طبيعية . في حالة الصداع العنقودي المزمن وُجدت مستويات مرتفعة من ميت-إنكيفالين في البلازما قبل حدوث النوبة الحادة مقارنةً بمستوياتها أثناء النوبة الحادة وبعدها . يُفترض أن ارتفاع مستوى ميت-إنكيفالين في البلازما هو رد فعل ثانوي لزيادة نشاط الجهاز العصبي الودي أظهرت الدراسات انخفاض تركيز ميت-إنكيفالين في النخاعي الشوكي لدى مرضى الصداع العنقودي تفسير انخفاض النشاط المسكن الداخلي
تحليل الببتيدات العصبية الالتهابية لدى مرضى الصداع العنقودي ارتفاعًا في مستويات الببتيد المرتبط بجين الكالسيتونين (CGRP) والببتيد المعوي الفعال وعائيًا في الوريد الوداجي أثناء نوبة الصداع العنقودي الحادة . في المقابل، لا يُظهر الببتيد العصبي Y والمادة P ارتفاعًا في مستوياتهما أثناء النوبة. ومن المثير للاهتمام أن علاج نوبة الصداع العنقودي - سواء بالأكسجين أو حقن السوماتريبتان تحت الجلد - يُقلل بشكل ملحوظ من ارتفاع مستويات CGRP. مع ذلك، لا يُحدث إعطاء المسكنات أي تغيير في مستويات الببتيدات العصبية. تُشير هذه النتائج بشكل مباشر إلى تنشيط الجهاز الثلاثي التوائم الوعائي ، وقد يُساهم العلاج الناجح في كبح هذا النشاط المتزايد. علاوة على ذلك، لاحظت دراسة حالة أن مريضًا أصيب بتمدد وعائي كاذب في الجيب الكهفي أعراض ألم تتوافق مع الصداع العنقودي . تُشير هذه النتيجة إلى أهمية الجيب الكهفي في الفيزيولوجيا المرضية للصداع العنقودي.
المادة P
الببتيد P ذات الأهمية الخاصة في سياق الالتهاب العصبي ، ونقل الإشارات الألمية في الخلايا العصبية، والتفاعلات زيادة مباشرة في حساسية الألم ، ويمكنه بحد ذاته إحداث الألم . لهذا السبب، يُشتبه في أن زيادة نشاط الببتيد P في خلايا العصب ثلاثي التوائم والعصب الوجهي سببٌ للألم أثناء نوبات الصداع العنقودي. كما فُسِّر النشاط الوعائي المباشر لهذا الببتيد العصبي كسببٍ للاضطرابات اللاإرادية أثناء نوبات الصداع العنقودي. مع ذلك، لم يُرصد أي تغير في تركيز الببتيد P السائل النخاعي خلال فترة نشاط نوبات الصداع العنقودي مقارنةً بفترة الهدوء أو مقارنةً بالأفراد الأصحاء. في المقابل، لوحظ انخفاض في نشاط الببتيد P في البلازما ، مما قد زيادة في التمثيل الغذائي أثناء نوبة الصداع العنقودي. أما بالنسبة للببتيد العصبي المرتبط بجين الكالسيتونين (CGRP)، فقد وُجدت تراكيز مرتفعة منه في اللعاب خلال فترة نوبات الصداع العنقودي. وينطبق الأمر نفسه على الببتيد المعوي الفعال وعائياً (VIP).
يستطيع الناقل العصبي المثبط السوماتوستاتين منع إطلاق المادة P. يتواجد السوماتوستاتين في العقد العصبية الودية. وبمنعه إطلاق المادة P، يُمكن اعتبار السوماتوستاتين مرشحًا محتملاً للعلاج الحاد للصداع العنقودي. مع ذلك، يرتبط استخدامه بظاهرة التحمل السريع، مما يحد من فعاليته في . ومع ذلك، فقد ثبت انخفاض تركيز السوماتوستاتين في البلازما خلال فترة الصداع العنقودي ، وأن حقن السوماتوستاتين يُخفف من حدة الصداع العنقودي .