CC BY
32
УДК: 616.831-02:796
ПРОБЛЕМА ЭНЦЕФАЛОПАТИИ У СПОРТСМЕНОВ Толстова Т.И., Акулина М.В., Мазикин И.М.
ФГБОУ ВО «Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова», г. Рязань, Российская Федерация.
Аннотация. Статья посвящена поиску неинвазивных нейровизуальных методов исследования, представляющих ключевые биомаркеры для выявления ранних признаков изменений головного мозга в контактных видах спорта по данным литературы. Проанализирована роль некоторых методов МРТ для диагностики и мониторинга патологических изменений в тканях головного мозга по данным зарубежных авторов. Найдены обнадеживающие результаты в предоставлении ключевых биомаркеров для мониторинга, которые отражают диффузные аксональные травмы, нейродегенеративные процессы, демонстрирующие разные модели активации мозга. Представлены результаты оценки повреждений у спортсменов с помощью тау-белка, перспективные направления изучения особенностей церебрального метаболизма.
Ключевые слова: энцефалопатия, МР-спектроскопия, позитронно-эмиссионная томография, диффузионно-взвешенные изображения.
До недавнего времени о проблеме энцефалопатии у занимающихся контактными видами спорта не говорили вообще. То, что проблема озвучена, вызывает живой интерес исследователей. В настоящее время только появились научные доказательства взаимосвязи между патологическими изменениями в головном мозге и повторными сотрясениями у бывших профессиональных спортсменов [1]. Хроническая травматическая энцефалопатия (ХТЭ) приводит к целому спектру проблем: тяжелые головные боли, депрессия, нарушение сна, агрессивность, склонность к самоубийству. До сих пор нет убедительных доказательств того, что ХТЭ является единым феноменом или что она провоцируется исключительно травмами. Комплекс симптомов пересекается с другими заболеваниями, которые могут сопутствовать ХТЭ у пациентов с этим диагнозом. Особенно это касается поведенческих симптомов, причины которых плохо понятны во многих случаях. Взаимосвязь между боксом и классической ХТЭ доказана и не оспаривается большинством ученых. В последующем энцефалопатия боксеров диагностировалась и у участников авторалли, и у конных наездников, т.е. там, где имеют место быть травмы и повреждения головного мозга. Патологические последствия повторяющихся черепно-мозговых травм (ЧМТ) вызывают растущую озабоченность представителей контактных видов спорта.
В то же время, взаимосвязь между повторными легкими ЧМТ и клинической формой ХТЭ в настоящее время существует на уровне гипотез. По данным Тарасова А.Б., 90% сотрясений головного мозга протекает
без потери сознания, а 5-20% возникают без прямой травмы головы (контакт плечо в плечо, что приводит к резкому замедлению спортсмена). Реальная распространенность сотрясений мозга не известна.
Хотя травма может быть необходимым условием для развития энцефалопатии, механизм, по которому это могло быть, не известен. Возможно, травма инициирует патогенетический каскад, приводящий к нейро-дегенерации. Регулярное ударное воздействие извне способствует постепенному видоизменению аксонов, а в дальнейшем и микротравмам, разрывам некрупных сосудов. Постепенно развиваются очаговые ишемии и дистрофические участки мозга, склонные к слиянию и усугублению болезни.
Цель настоящего исследования заключается в обзоре ряда современных методов нейровизуализации для диагностики и мониторинга патологических изменений в ткани головного мозга у спортсменов контактных видов спорта по данным зарубежных авторов.
Koerte Ж и др. [2] сравнили группы профессиональных футболистов элитных клубов в Германии со спортсменами-пловцами. Были выявлены широкие различия между двумя группами, с повышенной радиальной температуропроводностью у футболистов. Изменения температуропроводности у футболистов похожи на наблюдаемые аксональные травмы после мягких ЧМТ. Это первое указание на связь между частыми сотрясениями и изменениями микроструктуры мозга было подтверждено исследованиями игроков хоккея на льду, которые показали увеличение температуропроводности в течение одного сезона игры. Наиболее
выраженные изменения были отмечены у трех игроков, получивших сотрясение мозга во время игры. По мнению авторов, неизвестно, имеющиеся изменения представляют собой первоначальные доказательства нейродегенеративных изменений или последствия хронической травмы. Cubon VA и др. [3] отметили, что температуропроводность может быть более чувствительной к мягкой травме.
Диффузионно-взвешенные изображения позволяют исследовать процессы диффузии молекул воды в ткани головного мозга, а также получать информацию об объеме внеклеточной свободной воды. Наличие свободной воды в тканях свидетельствует об атрофии [4]. Различия количества воды во внеклеточном пространстве могут быть важны для выявления ранних стадий травматической энцефалопатии.
Магнитно-резонансная спектроскопия (МРС) in vivo применяется в клинических исследованиях для изучения биохимии мозга и установления связей между церебральным метаболизмом и его функциями. В большинстве исследований изучены метаболические изменения после острой ЧМТ [5]. На сегодняшний день из этих исследований появились следующие характерные метаболические модели [6]: во-первых, снижение уровней N-ацетиласпартата (NAA) и соотношение NAA/креатин, NAA/холина после ЧМТ наблюдаются в белом и сером веществе мозга; во-вторых, увеличение уровня холина; в - третьих, повышение миои-нозитола, глютамин/глутамата и лактата. Однако, другие исследования не подтвердили эти метаболические изменения.
Maugans TA с соавторами [7] показали, что у детей 11-15лет после одного сотрясения нет изменений N-ацетиласпартата. По мнению авторов, детский мозг может иметь нейропротекторный механизм, которого нет у взрослых. Chamard Е. и коллеги [8] показали снижение креатина спустя семь месяцев после сотрясения в моторной зоне коры. У женщин отмечается более выраженное снижение NAA/креатина на протяжении сезона по сравнению с мужчинами.
Tremblay S. и коллеги [9], используя магнитно резонансную спектроскопию при хронической травматической энцефалопатии у бывших хоккеистов на льду и футболистов, наряду с желудочковыми расширениями, обнаружили истончение кортикального слоя, повышение холина в префронтальной коре и повышение миоинозитола в левой медиальной височной доле. Изменения коррелируют с ухудшением памяти.
Исследователи из Калифорнийского университета, McKee A.C. и его коллеги [10] обнаружили у профессиональных спортсменов скопление тау-иммунореак-тивных астроцитов, мозговых клеток, содержащих клубки из аномально агрегированных нитей тау-белка. Авторы отмечают, что у спортсменов, в отличие от здоровых и страдающих болезнью Альцгеймера, тау -
белок скапливается в миндалине и подкорковых областях мозга, отвечающих за эмоции, поведение, память и обучаемость. Прижизненные результаты совпали с той картиной, которую обычно наблюдают при вскрытии.
Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) -ядерная тепловизионная техника позволила выявить метаболические изменения во время травмы. Kato T. с соавторами [11] обнаружили аномальные модели церебрального метаболизма глюкозы, выявляемые чаще в лобной и височной доле, что коррелирует с нейропси-хологическим тестированием, но не со структурными дефектами. Несколько мягких травм через короткие промежутки могут угнетать метаболизм до уровня ниже тяжелой травмы, что согласуется с изменением уровня глюкозы. Мониторинг структурных изменений повторяющихся ЧМТ методом позитронно-эмиссион-ной томографии определили агрегации и накопление тау-белка. Возможность оценки этих белков в естественных условиях может предложить уникальный биомаркер для диагностики травматической энцефалопатии спортсменов и понять эволюцию болезни.
Несмотря на то, что многие вопросы диагностики остаются без ответа, неинвазивные нейровизуальные исследования показывают обнадеживающие результаты в предоставлении ключевых биомаркеров для мониторинга.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
[1] McCrori Pet al. Consensus statement on concussion in sport:the th International Concussion in Sport held in Zurich, November 2012 Brj Sports Med 2013, 47; 250-258.
[2] Koerte IK, Ertl-Wagner B, Reiser M, Zafonte R,Shenton ME.White matter integrity in the brains of professional soccer players without a symptomatic concussion. Jama. 2012;6:1859-1861/ doi:10.1001/jama.2012.13735 [Pub-Med]
[3] Cubon VA, Putukian M, Boyer C, Dettwiler A. A diffusion tensor imaging study on the white matter skeleton in individuals with sports-related concussion. J Neurotrauma. 2011;6:189-201.doi:10.1089/ neu:2010.1430.[PubMed]
[4] Pasternak O, Bouix S, Rathi Y, Branch CA, Westin CF, Shenton M, Lipton ML. Identification of mild traumatic brain injuries by comparison of free-water corrected z-dis-tuibutions. Proc Intl Soc Mag Reson Med. 2013; 6:2899.
[5] Brooks WM, Friedman SD, Gasparovic C.Magnetic resonance spectroscopy in traumatic brain injury. J Head Trauma Rehabil. 2001; 6:149-164.doi:10.1063/1.432450[Cross Ref]
[6] Lin AP, Liao HJ, Merugumala SK, Prabhu SP, Meehan WP 3rd, Ross BD. Metabolic imaging of mild traumatic brain injury. Brain Imaging Behav. 2012:6:208-223.doi:10.1007/s11682-012-9181-4.[PubMed]
[7] Maugans TA, Farley C, Altaye M, Leach J, Cecil KM. Pe-diatric sports-related concussion produces cerebral blood flow alterations. Pediatrics. 2012; 6:28-37. doi:10.1542/peds.2011-2083.[PubMed]
[8] Chamard E, Lassonde M, Henry L, Tremblay J, Boulanger Y, De Beaumont L, Theoret H. Neurometabolic and microstructural alterations following a sports-related concussion in female athletes. Brain Inj.2013;6:1038-1046.doi:10.3109/02699052.2013.794968.[PubMed]
[9] Tremblay S, De Beaumont L, Henry LC, Boulanger Y, Evans AC, Bourgouin P, Poirier J, Theoret H, Lassonde M. Sports concussions and aging: a neuroimaging investigation. Cereb Cortex. 2013; 6: 1159-1166.doi:10.1093/cer-cor/bhs102.[PubMed]
[10] McKee AC, Stern RA, Nowinski CJ, Stein TD, Alvarez VE, Daneshvar DH, Lee HS, Wojtowicz SM, Hall G, Baugh
CM, Riley DO, Kubilus CA, Cormier KA, Jacobs MA, Martin BR, Abraham CR, Ikezu T, Reichard RR, Wolozin BL, Budson AE, Goldstein LE, Kowall NW, Cantu RC. The spectrum of disease in chronic traumatic encephalopathy. Brain. 2013;6:43-64.doi:10.1093/brain/aws307.[PubMed] [11] Kato T, Nakayama N, Yasokawa Y, Okumura A, Shinoda J, Iwama T. Statistical image analysis ofcerebral glucose metabolism in patients with cognitive impairment following diffuse traumatic brain injury. J Neurotrauma. 2007; 6:919-926.doi: 10.1089/neu.2006.0203.[PubMed]
THE PROBLEM OF ENCEPHALOPATHY IN ATHLETES Tolstova T.I., Akulina M.V, Mazikin I.M.
Ryazan state medical University named after academician I.P. Pavlov, Ryazan, Russian Federation.
Annotation: The article is devoted to the search for non-invasive neurovisual research methods that represent key biomarkers for detecting early signs of brain changes in contact sports according to the literature. The role of some MRI methods for diagnosis and monitoring of pathological changes in brain tissue has been analyzed according to the data of foreign authors. We found encouraging results in the provision of key biomarkers for monitoring, which reflect diffuse axonal trauma, neurodegenerative processes that demonstrate different patterns of brain activation. The results of damage assessment in athletes with the help of tau protein are presented, perspective directions of studying the features of cerebral metabolism.
Key words: encephalopathy, MR-spectroscopy, positron emission tomography, diffusion-weighted images.
