美式足球运动员脑类淋巴系统功能的位置特异性损伤：基于DTI-ALPS指数的赛季前后研究

《NeuroImage: Reports》：Glymphatic system dysfunction associated with player position in collegiate American football players: A DTI-ALPS study

本研究针对美式足球运动员在亚临床头部加速事件（HAE）暴露后脑类淋巴系统功能的变化。研究人员利用扩散张量成像沿血管周围空间分析（DTI-ALPS）指数，对66名大学运动员进行赛季前后评估。结果发现，速度型球员（如外接手、线卫）的右侧半球DTI-ALPS指数显著低于非速度型球员（如锋线球员），表明其脑类淋巴清除功能受损，且损伤存在半球不对称性。该研究首次揭示了重复亚临床HAE对类淋巴系统的潜在影响，为理解运动相关脑损伤的病理机制提供了新视角。研究成果发表于《NeuroImage: Reports》。

　　

在大脑这台精密运转的“机器”内部，存在一个近年来才被科学家们深入认识的“清洁系统”——脑类淋巴系统（glymphatic system）。它就像大脑的“下水道”，主要负责在睡眠等特定状态下，清除脑组织间液中积累的代谢废物，包括与阿尔茨海默病等神经退行性疾病密切相关的β-淀粉样蛋白等。这个系统的正常运作对于维持大脑健康至关重要。然而，当大脑遭受创伤，尤其是像美式足球运动中频繁发生的头部撞击时，这个精细的清洁系统是否会受到影响，甚至功能受损，从而为长期的神经健康埋下隐患，成为了运动医学和神经科学领域亟待解答的问题。

美式足球是青少年参与度最高的运动之一，也是报告脑震荡发生率最高的运动。除了明确的脑震荡，运动员在整个赛季中还会经历成百上千次未引起明显临床症状的头部加速事件（Head Acceleration Events, HAE）。这些亚临床的撞击如同“温水煮青蛙”，其累积效应日益受到关注。已有研究表明，不同位置的球员（如高速跑动的外接手与在锋线进行密集身体对抗的锋线球员）所承受的头部撞击在频率、力度和角度上存在显著差异，这可能导致他们的大脑承受不同类型的生物力学负荷，并可能引发不同的神经生理变化。那么，一个赛季的HAE暴露，是否会影响运动员的脑类淋巴系统功能？这种影响是否因球员位置而异？既往的脑震荡史又会扮演怎样的角色？

为了回答这些问题，由Michael Gay等人组成的研究团队开展了一项前瞻性队列研究，成果发表在《NeuroImage: Reports》上。他们创新性地运用了一种非侵入性的影像学指标——扩散张量成像沿血管周围空间分析（Diffusion Tensor Imaging analysis along the perivascular space, DTI-ALPS）指数，来间接评估脑类淋巴系统的功能状态。该研究连续四年（2015、2019、2021、2022赛季）招募了美国大学体育协会（NCAA）一级联赛的美式足球运动员，最终有66名运动员的完整数据被纳入分析。所有参与者在赛季开始前和常规赛季结束后的7-14天内接受了高分辨率脑部磁共振成像（MRI）扫描。

研究团队采用的关键技术方法主要包括：利用3T西门子Prisma扫描仪采集高分辨率T1加权结构像和扩散加权成像（DWI）数据；使用标准化的QSIPrep流程对DWI数据进行预处理，包括去噪、涡流和磁化率失真校正、运动校正等；利用FSL软件中的FDT工具包计算分数各向异性（FA）图和扩散张量分量；最后，在标准化的MNI空间内，于侧脑室体部水平放置特定的感兴趣区（ROI），计算左右大脑半球的DTI-ALPS指数，该指数反映了沿血管周围方向的水分子扩散能力，被视为类淋巴系统功能的一个代理指标。数据分析采用线性混合效应模型，考察了时间点（赛季前vs赛季后）、球员位置（速度型vs非速度型）和脑震荡史对DTI-ALPS指数的影响。

研究结果

球员 demographics

本研究最终纳入的66名运动员平均年龄为20.55 ± 1.52岁，全部为男性，平均参与美式足球运动的时长为10.84 ± 4.85年。其中，33%的运动员报告有过至少一次经诊断的脑震荡史，48%的运动员属于速度型位置球员。

DTI-ALPS指数的主要发现

统计分析结果显示，在左侧大脑半球，DTI-ALPS指数在赛季前后未发生显著变化，也不受球员位置或脑震荡史的影响。然而，在右侧大脑半球，研究发现了一个关键性的差异：存在显著的“球员位置”主效应。具体而言，非速度型球员的右侧半球DTI-ALPS指数在所有时间点上均显著高于速度型球员。这意味着，速度型球员的右侧半球沿血管周围空间的扩散能力相对较低，提示其脑类淋巴系统的功能可能受损。相比之下，“时间点”（即单个赛季的暴露）和“脑震荡史”均未对右侧半球的DTI-ALPS指数产生显著的独立影响，各因素之间也未发现显著的交互作用。

半球不对称性

本研究最引人注目的发现之一是脑类淋巴系统功能改变呈现出半球不对称性，损害特异性地出现在右侧半球。这种不对称性可能与不同位置球员遭受头部撞击的生物力学特征有关。速度型球员（如外接手、防守后卫）更常遭受来自侧方的高速、高能量撞击，这类撞击容易导致大脑产生更大的旋转加速度，对脑组织（尤其是脑沟区域）造成更大的应变，而慢性创伤性脑病（CTE）的病理蛋白也倾向于在这些区域积聚。非速度型球员（如锋线球员）则更多遭遇正面、频率高但能量相对较低的撞击。

研究结论与意义

这项研究首次将DTI-ALPS指数应用于评估美式足球运动员经历亚临床头部加速事件后脑类淋巴系统的功能状态。其主要结论是：一个赛季的美式足球运动参与，虽然未引起全队整体性的DTI-ALPS指数变化，但却揭示出基于球员位置的特异性损伤——速度型球员表现出右侧半球类淋巴系统功能受损的迹象。此外，研究未发现单次赛季的暴露或既往脑震荡史对DTI-ALPS指数有显著影响。

这一发现具有多重重要意义。首先，它揭示了重复性亚临床脑外伤可能对大脑的“清洁”系统造成潜在损害，这为理解运动相关脑损伤如何可能增加远期神经退行性疾病风险提供了新的病理生理学机制。其次，研究强调了在评估运动性脑损伤风险时，考虑球员位置特异性暴露因素的重要性，提示速度型位置球员可能是需要特别关注的高风险人群。最后，该研究证实了DTI-ALPS指数作为一种无创影像学生物标志物，在监测接触性运动运动员脑健康方面的应用潜力，有望用于早期识别风险、指导训练保护策略以及评估干预措施的效果。

当然，研究也存在一些局限性，例如样本仅限于男性运动员、缺乏非接触性运动的对照组、DTI-ALPS指数本身是类淋巴功能的间接代理指标等。未来的研究需要结合更直接的测量手段、更长期的随访以及包含女性运动员的样本，进一步验证和深化这些发现。尽管如此，这项工作无疑为我们理解重复性头部撞击对大脑微观环境的细微影响打开了又一扇窗口，强调了对运动员脑健康进行精细化、个性化监测和保护的迫切性。