运动、车祸撞击、战争等等均可导致脑损伤,脑损伤后会出现急慢性后遗症。或许单次轻微的脑震荡并无严重后果,但若长期反复暴露于这种损伤下,则可引起脑组织慢性退行性变。本文就急性脑创伤及其导致的慢性神经系统退变的病理及机制做了一些讨论,认为急性脑损伤的病变以Aβ积聚为主,而慢性创伤性脑病则以tau蛋白蓄积为主;并就今后的研究方向及应用提出了一些新的观点和见解。

作者:Steven T. DeKosky等· 译者:Charibe · 阅读原文[en]

七月末,美国橄榄球联盟的更衣室内出现了一张有趣的海报,提醒运动员们注意脑震荡可能对健康造成的长期危害。橄榄球、拳击等运动的确很酷,但运动中的撞击导致的脑部创伤却可能是一笔不小的代价~除运动外、车祸、战争(尤其是爆炸)也会引起脑损伤,目前已被越来越多的人认识到。据统计,每年有大约150多万的美国人承受着轻微的脑震荡或创伤性脑损伤(traumatic brain injury, TBI),这些人没有意识的丧失,不需住院治疗;而那些导致了意识障碍,却又没有重到需要长期住院的脑损伤患者也大有人在。

头颅骨是脑组织坚硬的盔甲,具有保护大脑的作用,但其不光滑的内表面却成为挫伤柔嫩脑组织的潜在风险。直接的机械性创伤能损害大脑皮质;创伤引起的颅内血肿可损害皮层下结构,还可引起血管痉挛和缺血;而颅骨沿其纵轴突然运动会导致旋转性、加速性或减速性损伤,引起轴索损伤。创伤后脑损伤的部位和范围,以及临床表现的复杂性,则是关于脑损伤的研究中长期面临的阻力和挑战。

脑创伤后可出现许多急性并发症。如脑挫伤和轴突损伤后可出现急性感觉、运动、认知功能障碍等表现;轻度闭合性脑损伤(如无颅骨骨折的脑损伤)则可能导致复杂多样的临床表现,如慢性头痛、头晕眼花、眩晕、注意力难以集中、找词困难、抑郁、易激惹、易冲动等,甚至引起伤残。这些症状的持续时间不一,有时可达数月。脑创伤后还常合并精神压力的变化,但机制尚不清楚。

由于神经功能障碍症状出现前的潜伏期不定,人们对脑创伤与晚期慢性并发症间的因果关系了解得非常少。严重的单次损伤,不论是否伴有颅骨骨折,均可导致不能完全恢复的永久性脑损伤,并遗留感觉、运动、认知等方面的障碍。即使损伤后神经功能已得到基本恢复,但若意识丧失持续超过30分钟,患阿尔茨海默病(AD)的风险也会增高。

点击看原图:创伤性脑损伤的不同病理特点。来源:N Engl J Med 2010; 363:1293-1296

脑损伤的发病机制及损伤后的病生理过程仍不十分清楚,目前被广泛接受的一种机制是弥漫性轴突损伤。事实上,脑创伤后神经系统退变的发病过程似乎与先天性退变有相似之处。研究发现,严重脑损伤后2小时,30%的幸存者脑内β-淀粉样蛋白的含量就会升高,淀粉样斑块的沉积也会增多;20~30%的阿尔茨海默病及帕金森病的患者之前有脑损伤史,而对照人群中有脑损伤史的只占8~10%。

拳击运动让人们认识到长期反复的轻微脑震荡会导致认知障碍等后遗症,它的临床特征与单次重度脑创伤不同,这种综合征称为“拳击手痴呆”,它的临床表现与显著的Tau病(小编附:tau病即指神经细胞及神经胶质细胞内异常磷酸化tau蛋白蓄积的神经变性疾病)和典型的神经纤维缠结有关,这些病变广泛分布于大脑新皮质,而非AD中病变最显著的颞叶海马区。与单次脑创伤后脑弥漫性Aβ淀粉样变性不同,拳击手痴呆的脑病变中并不出现Aβ淀粉样蛋白的沉积。有研究显示,退役拳击手一生中经历的回合数是预测痴呆发生的最佳指标;但痴呆的发生也与遗传有关,携带_APOE ε4_等位基因的拳击手更易发生痴呆。当拳击手痴呆合并帕金森病时被称作“拳击手帕金森病”,它与原发性帕金森病的区别在于神经元纤维缠结的数量更多,但却无路易体的存在,但二者均有黑质神经元的缺失。

专业足球运动员和摔跤手的尸检发现了其认知和神经精神障碍的病理基础,与拳击手痴呆的病变是相同的。足球运动员、摔跤手与拳击手的认知障碍都于退役数年后发生,但为了与拳击运动的后遗症相区别,足球运动员和摔跤手的神经系统退变被称为慢性创伤性脑病。拳击手的神经系统变性可用回合数来预测,但足球运动员和摔跤手的脑震荡史却没有相应记录,且缺乏脑震荡次数与神经系统损害间的量—效关系。

脑创伤会导致脑内多种与神经退变有关的蛋白的聚积,如突触核蛋白,泛素,前颗粒蛋白,TAR DNA结合蛋白43,及淀粉样前体蛋白及它的代谢物Aβ等。新的研究将致力于这些异常蛋白在在决定损伤的严重程度及预后中所发挥的作用。在关于AD的研究中,动物实验表明降低Aβ水平的疗法可以改善脑创伤的预后,这为脑损伤的治疗指明了新方向。在以后的研究中,还可以利用PET技术,通过标记淀粉样蛋白的显影剂,及脑脊液中Aβ、tau蛋白、磷酸化tau蛋白的定量,监测严重脑损伤后脑内淀粉样变性的发生发展。

研究急性脑创伤和慢性创伤性脑病的目标之一是弄清为何这两者的主要病变不同(急性脑损伤以Aβ积聚为主,而慢性创伤性脑病则主要是tau病),因此,用于研究脑创伤的动物模型应有利于揭示细胞及分子层面的变化。但现有动物模型(小鼠及猪)的脑、颅骨及脊髓的构造并不适宜于人类疾病的研究,所以我们需要找到更好的动物模型,经基因工程改造的小鼠似乎有很好的应用前景。

应用于士兵和足球运动员的脑震荡头盔监测仪有助于判定撞击后脑损伤的部位和性质,还可以提高有脑创伤风险者的日记的准确性。有了脑震荡监测仪的帮助,这些日记便可更准确的反映脑创伤的次数和严重程度,有利于评估运动员的累积危险度。这些信息对关于脑创伤高危人群(如士兵、足球运动员等)的认知、神经心理、运动功能的研究以及行为或药物的治疗方法的设计都极有帮助。可是呢,将我们对脑创伤的发病机制日益深入的认识传播给大众,并影响运动政策的制定,以便最大限度降低脑创伤的风险和慢性神经系统退变性后遗症的发生率,可是一个不小的挑战啊!

来源:《新英格兰医学杂志》2010-9-30  观察

Steven T. DeKosky, Milos D. Ikonomovic, Sam Gandy. Traumatic Brain Injury — Football, Warfare, and Long-Term Effects. N Engl J Med 2010; 363: 1293-1296.