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偏头痛的发病机制尚未明确，许多神经肽参与了偏头痛的发生。某些因素激活了脑血管周围的三叉神经末梢，释放神经肽，如降钙素基因相关肽（CGRP）、内皮素、P物质等，使脑血管过度扩张，血浆蛋白渗出，产生无菌性神经源性炎症，导致头痛的发生。多种神经肽的拮抗剂已被试验用于偏头痛的治疗，如CGRP的拮抗剂BIBN4096BS已在临床用于偏头痛的治疗。