Ранняя гибель мозга у спортсменов: первые признаки до диагноза

Новое исследование обнаружило, что повторяющиеся удары по голове в контактных видах спорта вызывают долговременные и измеримые изменения в мозге молодых и взрослых спортсменов. Эти изменения включают воспаление и гибель определённых клеток мозга — и проявляются за годы до появления характерных белковых «комков», связанных с хронической травматической энцефалопатией (ХТЭ). Работа, поддержанная Национальными институтами здравоохранения США, опубликована в журнале Nature.

Учёные давно знают, что регулярные удары по голове, типичные для американского футбола и аналогичных видов спорта, являются главным фактором риска развития ХТЭ — прогрессирующего заболевания мозга. Диагностировать ХТЭ достоверно можно только после смерти человека при исследовании ткани мозга, и потому механизмы развития болезни остаются неясными, а раннюю диагностику и лечение невозможно наладить.

Многие молодые спортсмены, имевшие частые удары по голове, жалуются на странные симптомы, не объясняемые известной патологией ХТЭ. Это указывает на пробел в понимании ранних последствий таких травм.

С целью изучить эти ранние изменения, команда из Центра CTE Бостонского университета, Бостонской системы здравоохранения для ветеранов, а также других партнёров, организовала исследование изменения мозга на уровне отдельных клеток. Они проанализировали посмертную мозговую ткань 28 человек младше 51 года.

Испытуемые делились на три группы: группа контроля (без контактов с травмами головы), атлеты с историей повторных ударов по голове, но без явных признаков ХТЭ, и группа с ранней стадией ХТЭ. Большинство участников играли в американский футбол.

Учёные использовали продвинутый метод — секвенирование РНК отдельных ядер клеток. Это дало возможность выделять отдельные клетки мозга и изучать их генетическую активность. Так удалось различать, например, между здоровыми «отдыхающими» иммунными клетками и воспалёнными. Таким способом создали подробную «картину» состояния мозга после многократных травм. Другие методики визуализации подтвердили результаты.

Самое заметное открытие: у всех пострадавших (и без формального диагноза, и с ранней ХТЭ) наблюдалось резкое сокращение здоровых иммунных клеток мозга — микроглии. Их место занимали воспалённые подтипы, а их количество росло пропорционально количеству лет занятий контактными видами спорта.

Анализ воспалённых микроглиальных клеток показал: они активировали гены, связанные с иммунным ответом, нехваткой кислорода и метаболизмом. Для подтверждения данных использовали окрашивание тканей уже на 37 образцах: чем больше стаж в футболе, тем меньше здоровых микроглиальных клеток. Это особенно проявлялось в глубоких складках коры мозга — зонах, больше всего страдающих от травмы.

Изменения коснулись и клеток сосудистой стенки мозга — эндотелиальных клеток. В мозге спортсменов они демонстрировали признаки воспаления и активировали процессы, связанные с формированием новых сосудов (ангиогенезом). Это показывает, что сосудистая система мозга пытается реагировать на травму, но возможно именно этот ответ постепенно становится вредным, вызывая разрушение гематоэнцефалического барьера, важнейшей защитной оболочки мозга.

Особо поразительный момент: учёные зафиксировали существенную потерю определённых нейронов в верхних слоях коры. Они идентифицировались по характерным генам и их оказалось на 56% меньше (у бывших спортсменов по сравнению с контролем), вне зависимости от наличия диагностированной ХТЭ. Выявлена чёткая связь между этим уменьшением и количеством лет, проведённых в спорте.

Потеря нейронов подтверждена на 86 образцах методом окрашивания: чем дольше человек играл, тем меньше нейронов оставалось именно в уязвимых участках коры.

Авторы попытались разобраться: как же клетки мозга «общаются» между собой при развитии заболевания? Компьютерный анализ показал: воспалённая микроглия передаёт сигналы эндотелиальным клеткам и запускает сосудистые изменения. Основной молекулой этого «диалога» выступает TGFB1, которая наиболее активна при начальном ХТЭ.

Ограничение исследования — малочисленность образцов молодых мозгов, а у ХТЭ есть склонность проявляться очагово, поэтому не все изменения были захвачены. Необходимы дальнейшие работы с большим количеством образцов и изучение других отделов мозга.

Результаты открывают раннее «окно» в процессы повреждения мозга — задолго до классических признаков ХТЭ. Определение вовлечённых клеток и молекулярных путей создаёт основу для новых методов диагностики и лечения. Это может помочь предотвратить тяжёлое слабоумие.

“Исследование подчёркивает: даже без явной ХТЭ в мозге происходят изменения,” — сказал директор Национального института неврологических расстройств и инсульта Уолтер Корошетц. — “Эти ранние изменения помогут диагностировать и лечить ХТЭ на самой начальной стадии.”

Директор Института старения NIH Ричард Хоудс отметил важность работы: “Поражает, насколько драматические клеточные изменения уже есть у молодых спортсменов без определяемой энцефалопатии. Понимание этих ранних процессов — шанс защитить молодёжь сейчас и снизить риск деменции в будущем.”

Исследование выполнили Морганы Л. М. Д. Батлер, Нида Первейз, Керри Брин, Саманта Кальдераццо, Петра Ипсилантис, Ичен Ван, Джулия Каммасола Бреда, Сара Мацилли, Рэймонд Никс, Элизабет Сперлок, Марко М. Хефти, Кимберли Л. Фиок, Бертран Р. Хубер, Виктор Е. Альварес, Тор Д. Стейн, Джошуа Д. Кэмпбелл, Анн С. МакКи, Джонатан Д. Черри.