Acta Neuropathologica Communications：重复轻度创伤性脑损伤引发行为缺陷和病理变化。
2021-04-21 MedSci原创 MedSci原创
rmTBI模型导致了认知缺陷、白质的病理改变、病理tau蛋白水平的增加和代谢产物水平的变化，并在损伤后持续数月。
创伤性脑损伤(Traumatic brain injury, TBI)定义为由外力引起的脑功能改变或其他脑病理证据。每年有5000万到6000万的新TBI，仅在美国就大约有350万。在创伤后24小时内应用格拉斯哥昏迷量表(Glasgow Coma Scale, GCS)可将TBI的严重程度分为轻度、中度和重度。GCS评分13-15分为轻度TBI, GCS评分9-12分为中度，GCS评分8分以下为重度TBI。绝大多数(75-90%)的TBI是轻度的，mTBI的发生率可能被严重低估，因为许多mTBI患者不寻求治疗。因此，了解mTBI的病理生理学是一个重要的医学问题。研究发现，重复mTBIs与慢性创伤性脑病(CTE)的风险增加和痴呆的风险增加有关。
为了了解人类rmTBI的轻度病理生理学，Xiaoyun Xu等对rmTBI小鼠模型进行了生化、病理和行为分析。
在这个模型中，小鼠接受5次mTBIs(每天一次，连续5天)，使用皮质撞击器产生的头部旋转。该研究中使用的mTBI产生的线性和角加速度分别为14.0±2.2 g和36.6±24.5 krad/s2。相比之下，小鼠TBI CHIMERA模型产生524g的线性加速度和149 krad/s2的角加速度。遵循等应力等速度关系，缩放系数λ =(人脑质量/小鼠大脑质量)1/3 = 13.8，估计等效人体损伤的峰值线加速度为1.0±0.2 g，峰值角加速度为0.2±0.1 krad/s2。这些线性加速度和角加速度大约比报道的人类运动相关脑震荡的平均线性加速度(大于40 g)和峰值角加速度(5.022 krad/s2)小40倍。
在使用该mTBI模型的初步研究中，发现单次mTBI在mTBI后1周的银染未显示损伤小鼠胼胝体的弥漫性轴索损伤。因此，判断rmTBI模型非常轻度，可能代表了人的次脑震荡损伤。因此，为了研究反复脑震荡头部损伤的小鼠模型，对小鼠进行5个mTBIs(每天1个，连续5天)，预测它只会产生急性和微妙的病理和行为缺陷。rmTBI小鼠模型是非常轻度的，这可以从损伤时的运动学测量和损伤引发的短暂性炎症来判断。与此同时， rmTBI模型导致了认知缺陷、白质的病理改变、病理tau蛋白水平的增加和代谢产物水平的变化，并在损伤后持续数月。
重复性轻度创伤性脑损伤(rmTBIs)的严重程度不足以达到脑震荡的诊断阈值，会产生长期后果。该研究试图描述rmTBI小鼠模型的神经影像学、认知、病理和代谢组学变化。使用一个闭合的mTBI头骨模型，当测量到人类时，导致的旋转和线性加速度远低于体育脑震荡运动员的报道，发现每天5次mTBI触发两种不同的时间类型的病理变化。首先，在损伤后的头几天和几周内，rmTBI产生弥漫性轴索损伤、短暂的炎症反应和弥散张量成像(DTI)变化，并随时间消退。第二，rmTBI导致损伤后几个月明显的病理变化，包括:磁共振波谱(MRS)的改变，突触蛋白水平的改变，注意力和空间记忆等行为缺陷，病理磷酸化tau的积累、血液代谢改变和白质超微结构异常。这些结果表明，在小鼠中极为轻微的rmTBI，可在最初的损伤数月后触发病理结果。
然而，本文所描述的rmTBI模型所引发的轻度且短暂的炎症反应倾向于解释rmTBI确实是轻微的，但仍然触发了随着时间变化并持续数月的病理生理变化。以人类为例，这些发现表明，如果一个人经历了rmTBIs，无论他们是否被诊断为脑震荡，损伤的重复性可能会触发病理过程，并带来长期的病理和认知后果。这项工作使人们关注到，过度的mTBIs可能会漏诊，但仍然会引发病理学后果，直到很久以后才会显现出来。因此，所描述的小鼠模型可能有助于研究最常发生的mTBIs的影响，即伴随定期接触性运动的未确诊mTBIs。
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