血液バイオマーカーは、スポーツの脳震盪後の脳機能と血流に関連しています

背景：スポーツ関連の脳震盪（SRC）後の二次的な損傷の病態生理はあまり理解されていません。Blood Biomarkersは、これらのプロセスを特徴付けるための有用なツールかもしれませんが、単一のモダリティとしてのアプリケーションには制限があります。血液バイオマーカー分析と高度なニューロイメージングを組み合わせることで、重要な二次損傷メカニズムを解明することにより、脳損傷研究における継続的な有用性を検証することができます。したがって、この研究の目的は、末梢血バイオマーカーとSRC後の高度な脳脳イメージングの間の共和化を評価することでした。 方法：7つのスポーツの43の大学レベルのアスリートが募集されました（最近脳震盪を起こしたアスリート16人、脳震盪の歴史のない15人の健康なアスリート、脳震盪の歴史を持つ12人の健康なアスリート）。7つの血液バイオマーカーが評価されました：S100B、総タウ（T-TAU）、フォンウィルブランド因子（VWF）、脳由来神経栄養因子（BDNF）、ペルオキシレドキシン（PRDX）-6、単球化学誘引剤タンパク質（MCP）-1および-4。静止状態の機能的MRIを採用して、グローバルな神経接続性（GCONN）を評価し、脳血流（CBF）を評価するために動脈スピン標識を使用しました。ノンパラメトリックでブートストラップした再サンプリングフレームワークを使用して、血液バイオマーカーの同時変化と脳機能のMRI測定についてテストしました。 結果：健康なアスリートと比較して、最近脳震盪を起こしたアスリートは、いくつかの末梢血バイオマーカーとMRI測定値の同時変化をより大きく示しました。TAUおよびGCONNの減少、T-T-TAUおよびCBFの減少、PRDX-6の上昇、PRDX-6の上昇、CBFの減少、GCNのEveevedの減少と減少。さらに、脳震盪の歴史のない健康なアスリートと比較して、脳震盪の歴史を持つ健康なアスリートは、血液バイオマーカーとGCONNのより大きな同時変化を示しました。下部GConnは、S100BとMCP-4のより高い血中濃度と共変動します。 結論：脳震盪の歴史を持つ最近の脳震盪アスリートと健康なアスリートの両方で、末梢血バイオマーカーとMRI測定の間の堅牢な関係を特定しました。この組み合わせアプローチの結果は、人間の脳震盪が炎症、酸化ストレス、細胞損傷に関連していること、および生理学的摂動が回復を超えて慢性的に拡大する可能性があることをさらに支持しています。最後に、我々の結果は、特にマルチモーダルフレームワークで、脳損傷を調査するためのツールとしての血液バイオマーカーの継続的な実装をサポートしています。

BACKGROUND: Secondary injury pathophysiology after sport-related concussion (SRC) is poorly understood. Blood biomarkers may be a useful tool for characterizing these processes, yet there are limitations in their application as a single modality. Combining blood biomarker analysis with advanced neuroimaging may help validate their continued utility in brain injury research by elucidating important secondary injury mechanisms. Hence, the purpose of this study was to evaluate co-modulation between peripheral blood biomarkers and advanced functional brain imaging after SRC. METHODS: Forty-three university level athletes from 7 sports were recruited (16 recently concussed athletes; 15 healthy athletes with no prior history of concussion; 12 healthy athletes with a history of concussion). Seven blood biomarkers were evaluated: s100B, total tau (T-tau), von Willebrand factor (vWF), brain derived neurotrophic factor (BDNF), peroxiredoxin (PRDX)-6, monocyte chemoattractant protein (MCP)-1 and -4. Resting-state functional MRI was employed to assess global neural connectivity (Gconn), and arterial spin labelling was used to evaluate cerebral blood flow (CBF). We tested for concurrent alterations in blood biomarkers and MRI measures of brain function between athlete groups using a non-parametric, bootstrapped resampling framework. RESULTS: Compared to healthy athletes, recently concussed athletes showed greater concurrent alterations in several peripheral blood biomarker and MRI measures: a decrease in T-Tau and Gconn, a decrease in T-Tau and CBF, a decrease in Gconn with elevated PRDX-6, a decrease in CBF with elevated PRDX-6, and a decrease in Gconn with elevated MCP-4. In addition, compared to healthy athletes with no concussion history, healthy athletes with a history of concussion displayed greater concurrent alterations in blood biomarkers and Gconn; lower GConn covaried with higher blood levels of s100B and MCP-4. CONCLUSION: We identified robust relationships between peripheral blood biomarkers and MRI measures in both recently concussed athletes and healthy athletes with a history of concussion. The results from this combinatorial approach further support that human concussion is associated with inflammation, oxidative stress, and cellular damage, and that physiological perturbations may extend chronically beyond recovery. Finally, our results support the continued implementation of blood biomarkers as a tool to investigate brain injury, particularly in a multimodal framework.