来自以色列的Veksler教授通过MRI检查患者增强造影剂延迟相的颅内聚集,提示美式橄榄球运动员会出现血脑屏障的受损,这种受损持续时间较长,在反复轻度的创伤发生后几个月仍然持续存在,研究结论发表在2020年的Brain杂志上。
doi:10.1093/brain/awaa140
研究背景
慢性外伤性脑病(一种进行性Tau蛋白病)常发生于反复经历轻度脑外伤的美式橄榄球运动员中,目前已经引发公众越来越多的关注。虽然尚不清楚重复性轻度颅脑外伤引起的神经变性的机制,且用于活体诊断的生物学标记物尚未建立。神经病理学尸检提示微血管损伤(尤其是血脑屏障功能障碍)可能具有致病作用。本研究的主要目的是证实改进的动态增强MRI用于评估脑微血管功能损伤的有效性。
研究方法
我们对42名成年男性业余美式橄榄球运动员和一个对照组进行了MRI扫描,该对照组包括27名从事非对抗式运动的运动员和26名非运动员。研究者还对51例罹患血脑屏障障碍脑部疾病的患者进行了MRI扫描,这51例患者包括恶性脑肿瘤,缺血性卒中和出血性创伤性脑挫伤的患者。患者完成MRI扫描后,我们得到了大脑每个体素延迟相的血脑屏障通透率的数值。
研究结果
显示血脑屏障通透性的图像提示一部分业余美式足球运动员延迟相的血脑屏障通透性增加,但在按性别和年龄匹配的对照组中没有发现相同的血脑屏障通透性改变。血脑屏障通透性的改变在白质,中脑,红核,颞叶皮层等脑区具有特异性的增高,DTI检查也证实了该结论。此外,通透性的增高延续了几个月,同时进行了休赛期和非休赛期的MRI扫描的运动员都发现了类似的通透性的改变。51例罹患血脑屏障障碍脑部疾病患者的增强MRI显示,延迟相造影剂的集聚在损伤核心区域周边较为明显。研究者还在两个啮齿动物模型中验证了该理论(动物模型为反复遭受轻度闭合性创伤的大鼠和小鼠以及由光栓塞造成的血管损伤的大鼠模型)。在这两种模型中,均观察到血液到大脑的延迟相转运,该转运与神经病理学的改变具有相关性。最后,在遭受反复的痫性发作或局灶性脑血管损伤的大鼠中通过计算模拟成像和通过Evans蓝染色的白蛋白复合物的直接成像的研究表明,细胞间分子转运的增加是观察到血脑屏障延迟相转运的基础。
图一 增强MRI分析后显示美式橄榄球运动员中存在持久的血脑屏障通透性损害
图二 DTI中的白质改变同持续的血脑屏障病理学改变相关
图三 血脑屏障通透性的改变会出现快时相和延迟相的造影剂的集聚
图四 延迟相造影剂的聚集同细胞间转运的增加相关
研究结论
综上所述,我们的研究结果提示动态对比增强MRI可用于诊断特定脑外伤后的微血管病理改变及其他颅脑病理改变。
个人体会
反复轻度颅脑外伤可能存在远期的并发症,目前还没有生物标记物用于活体的诊断测试。本文开发了新的MRI影像学手段,用于预测血脑屏障通透性的受损。发现反复创伤的美式橄榄球运动员存在颅内微血管的病理性损伤,这种受损在赛季联赛时和休赛期持续存在,动物学实验的病理也验证了核磁共振的结论,即造影剂的渗漏区域存在血脑屏障的受损,细胞间内皮的转运障碍造成了延迟相的造影剂聚集。既往研究表明反复颅脑外伤并出现远期并发症的患者发生了Tau蛋白的异常沉积,慢性长期的血脑屏障受损同大分子病理蛋白转运增加可能存在相关性,还需要进一步的研究来验证该结论。
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