近年来,体育界和医学界对年轻运动员经历的重复性头部创伤引起了广泛关注。随着接触性运动如橄榄球、足球和拳击在全球范围内的普及,越来越多证据显示,反复头部撞击不仅带来短期的意识丧失和脑震荡风险,还可能导致长期的神经元损伤,触发慢性神经炎症过程,最终影响运动员的认知和行为功能。新的研究成果进一步揭示了年轻运动员在长时间的多次头部撞击后,大脑中神经细胞的严重流失及炎症反应,这些变化甚至发生在临床症状出现之前,预示着慢性创伤性脑病(CTE)潜伏期的早期病理机制。 慢性创伤性脑病是一种由重复性头部撞击触发的渐进性神经退行性疾病,传统上只能通过死后脑组织中发现特征性的过度磷酸化tau蛋白斑块加以诊断。令人忧虑的是,CTE可以发生在年龄远低于预期的年轻运动员体内,甚至有少数仅在十几岁就出现病理迹象。因此,深入了解早期细胞和分子层面的变化,对于明确疾病发生机制以及开发有效的诊断和干预策略至关重要。
基于最新的单细胞核RNA测序技术,科学家们对白质丰富的额叶皮层深层灰质组织进行了系统分析,比较了无头部撞击史的健康对照组、接触性运动但无CTE病理的受影响者以及早期CTE患者的细胞类型组成和基因表达状态。研究发现,虽然总体细胞构成在疾病组与对照组之间无显著差异,但多种细胞类型的功能状态却发生了明显改变,特别是在微胶质细胞、星形胶质细胞、血管内皮细胞和神经元中表现尤为突出。 微胶质细胞作为大脑内固有免疫细胞,通常维持神经环境稳态,参与免疫监视和修复过程。研究显示,重复头部撞击暴露组的年轻人中微胶质细胞的本体稳态特征明显减弱,反而出现了多个炎症相关亚群。这些炎症型微胶质细胞表达较高的SPP1、HIF1A和IL1B等基因,表明它们处于活跃的免疫激活状态,可能介导神经炎症和局部组织损伤。特别值得关注的是,这类炎性微胶质细胞的数量与运动员的头部撞击年限呈正相关,且聚集于脑皮层脑回裂缝底部的深层,这一区域也是CTE病变最早出现的部位。
星形胶质细胞在大脑中负责维持神经元的营养供应和血脑屏障的完整性。尽管早期的研究强调了其在严重CTE中的活跃反应,最新数据显示在年轻头部撞击者中星形胶质细胞的反应相对有限,仅表现出轻微的炎症及血管新生相关的基因表达变化。血管内皮细胞方面,接触组个体中存在多个亚群比例的改变,特别是毛细血管细胞表现出炎症反应增强和血管生成基因上调的特征,如HIF1A、ANGPT2及STAT3,暗示头部撞击带来了局部缺氧与血脑屏障功能障碍。这不仅有助于理解CTE中血管异常的机制,也提示血管损伤和炎症的联合作用可能加速神经退行性病变的发生。 神经元作为大脑功能的核心执行单位,其健康状况直接关乎个体的认知和行为表现。令人震惊的是,研究在没有明显tau蛋白病理积累的头部撞击暴露年轻运动员中,已经观察到皮层第2/3层兴奋性神经元显著减少。
这些神经元主要负责皮层间连接和信息整合,其丧失可能导致大脑网络的功能失常,早期临床表现为认知障碍、情绪异常和注意力缺陷。神经元丢失程度同样与撞击年限相关,且特异性集中于脑回底部,与已知的机械受力聚集区域一致。 有趣的是,神经元丢失现象与传统认为的tau蛋白沉积无直接关联,说明神经退行性变可能在质的蛋白积累前已开始,且炎症反应和缺氧信号等细胞环境变化可能是诱因。在这一过程中,炎性微胶质细胞既可能主动介导神经元的损伤,也可能作为对神经元丧失的反应而被激活。值得一提的是,研究鉴定了转化生长因子β1(TGFβ1)作为关键的信号分子,通过与内皮细胞表面的整合素αV(ITGAV)和TGFβ受体2(TGFBR2)互动,介导微胶质与血管细胞间的通讯。这一路径不仅促进了局部炎症和血管重塑,还与神经元损失的严重程度呈负相关,提示其在早期病理进展中的核心作用。
这些发现对运动医学和神经病学领域带来深远影响。它们强调了对于反复头部撞击的年轻运动员群体,传统基于tau蛋白的病理诊断可能存在滞后性,需要早期精准的生物标志物检测和风险评估。此外,针对微胶质细胞炎症激活和血管内皮功能障碍的治疗策略,或许可延缓乃至阻止CTE及相关神经退行性病变的发展。当前体育运动中的防护措施应更加重视对头部撞击次数和强度的管控,尤其是在青少年和青年运动员中,减少不可逆转的神经元损失风险。 纵观全局,重复性头部创伤通过诱发多细胞、多路径的异常反应,展开了一段隐秘而复杂的病理进程。神经元的早期丢失与炎症环境的形成,是运动相关神经退行性病变的关键起点。
未来的研究需要聚焦于明确各类细胞之间的精细互动机制,探索介入手段以恢复微胶质和血管细胞的稳态功能。同时,建立非侵入性、精准的早期诊断工具,帮助识别处于亚临床阶段的受影响运动员,将极大推动运动健康领域迈向更科学、更人性化的管理体系。 反复头部撞击导致的神经系统损伤不仅是竞技体育的问题,更是公众健康挑战。通过科学研究揭示病理基础,推动医学技术进步,将助力保护亿万运动爱好者的大脑健康,为他们的职业生涯和生活质量提供坚实保障。 。
