精英女子足球运动员非脑震荡性头部撞击后外周血生物标志物变化与认知功能短期下降的性别二态性研究

本研究针对女性运动员重复性头部撞击(RHI)影响数据匮乏的问题，通过检测血浆tau蛋白(pTau181/pTau217)、microRNAs表达谱和神经心理学测试，发现头球训练会导致tau磷酸化失衡、认知功能短期下降及神经保护通路激活，且女性对头部撞击的敏感性高于男性，为神经退行性疾病性别差异机制提供了新见解。

　　

在全球范围内，神经认知衰退和神经退行性疾病导致的痴呆症缺乏有效治疗方法，已成为重大的健康和社会问题。尽管女性神经退行性疾病患者更多，但大多数疾病机制研究却在男性中进行，这可能导致忽视女性特有的致病机制。专业足球运动员中，即使不引起立即症状的轻度重复性头部撞击(RHI)，也被证明是神经系统疾病和痴呆的重要风险因素。随着女子足球运动员数量迅速增加，了解RHI对女性的影响变得尤为迫切，因为研究表明女性球员不仅脑震荡相对风险更高，而且头球导致的脑震荡发生率也高于男性。

以往研究显示，足球中的重复头球会导致短期学习能力急性损伤和长期认知表现受损，但因果关系一直存在争议。除了心理评估，外周血中的特定分子标记物有助于精确评估头部撞击引起的生理变化。磷酸化tau蛋白最近被评估为急慢性创伤性脑损伤(TBI)诊断和预后以及阿尔茨海默病(AD)与其他神经退行性疾病区分的有前景候选标志物。然而，这些标志物增加的水平并不能反映脑震荡引起或相关的分子过程的复杂性，这需要通过分析外周microRNAs(miRNAs)来实现。

在这项发表于《Communications Medicine》的研究中，研究人员开展了一项精心设计的对照研究，比较了轻微重复性头部撞击(mRHI)后短期认知能力以及循环tau、磷酸化tau、miRNAs和信号通路的变化，并与非头部撞击的体育锻炼进行了对比。

研究采用了多项关键技术方法：研究对象为斯洛伐克精英足球俱乐部的16-41岁女性运动员队列；通过心率监测仪量化训练强度；使用Trail Making Test(TMT)进行神经心理学评估专注力和认知灵活性；采用数字ELISA技术检测血浆总tau、pTau₁₈₁和pTau₂₁₇浓度；使用miRCURY LNA miRNA PCR阵列分析179种miRNA表达谱；通过mirDIP和pathDIP进行生物信息学通路富集分析；并利用IID数据库构建蛋白质相互作用网络。

训练参数与认知结果显示，头球训练组的平均心率和最大心率百分比显著低于纯运动组，表明纯运动组的体力活动更强。神经心理学测试发现，两组运动员在训练后专注力(TMT-A)均较训练前基线下降，但头球训练组的下降程度显著更大。认知灵活性(TMT-B)测试显示，只有头球训练组得分显著恶化，而纯运动组无明显变化。头球训练后，女性运动员的认知功能比男性运动员更差。

血浆神经蛋白变化方面，基线时两组训练组的tau、pTau₁₈₁和pTau₂₁₇平均血浆浓度相似。定量分析发现，体力运动和头球训练后1小时，所有tau形式均较基线显著相对增加。但tau生物标志物的动态变化在训练组和时间点间存在差异：血浆tau蛋白的倍数变化随时间逐渐降低，头球训练组的值比运动组低约20%，在1小时和48小时有显著差异。有趣的是，头球训练组的tau倍数变化在48小时显著降至基线以下。两种磷酸化表位在头球训练组的pTau:tau倍数变化比率在所有时间点均高于运动组，其中pTau₁₈₁表位在1小时和48小时的比率显著更高。

microRNAs调控分析揭示了头球训练特异性miRNA表达特征。miRNA分析发现，在至少一个时间点，运动响应中有5个下调miRNA和6个上调miRNA，而头球训练响应中有9个下调miRNA和13个上调miRNA。这些miRNA与先前研究中运动相关miRNA以及脑震荡和TBI相关miRNA部分重叠。

信号通路分析显示，头球训练特别与疾病相关和遗传/环境信息处理通路数量的增加相关。分层分析发现，大多数显著富集通路在运动和头球训练间共享，只有少部分通路特定于某种训练。头球训练特有的顶级通路与免疫系统疾病、代谢疾病、心血管疾病、细胞周期障碍和衰老相关，而运动特有的通路包括与感觉系统和生物钟调节相关的信号。共享通路类别分析发现，几个通路主要与头球训练相关，包括免疫刺激信号(IL-3、IL-6、B细胞和T细胞受体)、翻译后蛋白修饰和蛋白降解。生物信息学分析还揭示了中枢神经系统相关通路的富集，如神经元发育和再生通路，包括突触信号、神经突向外生长、轴突引导、神经递质释放和细胞生存刺激，这些在头球训练中特异性富集。

为研究重复性头部撞击与神经退行性变的联系，研究人员分析了失调miRNA蛋白靶标间的物理蛋白相互作用。整个网络有10,758个相互作用，进一步通过与神经退行性变相关性进行过滤，使用IID中疾病本体论和DisGeNET基因-疾病关联数据库的注释。最终网络包含129个与阿尔茨海默病(AD)相关的蛋白质，涉及788个相互作用。头球训练组中神经退行性变相关蛋白质数量更多，它们的AD相关相互作用数量也增加。

性别差异比较发现，女性球员在两种训练中的心率和最大心率百分比均显著高于男性球员。神经心理学检查显示，运动后男性运动员的专注力和认知灵活性显著差于女性运动员，而头球训练导致女性运动员的认知表现更差。血浆tau倍数变化分析显示男女球员间无差异，但男性足球运动员的运动后1小时和头球训练后1-24小时的pTau₁₈₁变化显著高于女性球员。男性运动后1-24小时和头球后1小时的pTau₁₈₁:tau比率也特异性增加。

tau生物标志物预测能力分析显示，头球总数与1小时时间点的pTau₁₈₁倍数变化相关。血浆pTau₁₈₁:tau倍数变化比率在区分mRHI暴露与无头球足球训练方面显示出高准确性(AUC=0.690)，而tau蛋白变化显示出较低但显著的预测准确性，pTau_{181变化单独预测准确性较差。}

研究结论表明，精英女子足球运动员中的轻微重复性头部撞击可能导致(1)血浆tau和pTau₁₈₁:tau倍数变化比率的急性失衡；(2)认知表现的短期下降；(3)神经保护通路的启动。与男性相比，女性球员似乎对mRHI后遗症更敏感，表现为对认知的影响更大和磷酸化tau谱的改变。这些发现为了解mRHI暴露在晚年生活中导致神经认知或神经退行性障碍的风险评估提供了见解，反映了女性群体的特定状况。

研究的创新性在于首次全面评估了女性运动员对重复性头部撞击的急性反应，揭示了性别特异的生物标志物变化模式和认知影响差异，为开发性别特异性的神经保护策略提供了重要依据。研究人员建议未来研究应关注运动员职业生涯中RHI的累积效应，采用更长时间随访评估RHI的潜在慢性影响，并探索tau蛋白截断在头部撞击与神经退行性变联系中的作用。