Fußballtackles hinterlassen bleibende Veränderungen im Gehirn.

Neue MRI-Forschung zeigt, dass wiederholte Kopfverletzungen beim Football die Gehirnstrukturen subtil umformen können und neue Hinweise auf chronische traumatische Enzephalopathie (CTE) liefern.

Studie: Sulcal Morphologie bei ehemaligen American Footballspielern. Bildnachweis: Alex Kravtsov/Shutterstock.com

Eine aktuelle Studie, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Brain Communications, berichtete über Veränderungen in der Struktur des Gehirns bei ehemaligen American Footballspielern.

American Football ist ein Kontaktsport, der mit zahlreichen Kopf- und Körperverletzungen verbunden ist. Wiederholte Kopfverletzungen (RHI) können Veränderungen in der Gehirnstruktur verursachen und das Risiko für chronische traumatische Enzephalopathie, eine fortschreitende neurodegenerative Erkrankung, erhöhen.

Über CTE und Veränderungen im Gehirn

Wiederholte Kopfverletzungen treten in vielen Kontaktsportarten auf und können mit Beeinträchtigungen der kognitiven und funktionellen Leistungsfähigkeit sowie Verhaltensänderungen verbunden sein. Sie erhöhen das Risiko für neurodegenerative Erkrankungen, einschließlich chronischer traumatischer Enzephalopathie (CTE).

CTE wird mit Sportarten wie American Football in Verbindung gebracht, bei denen RHI häufig vorkommen. Daher ist es wichtig, diese Spieler auf langfristige Folgen zu überwachen und CTE-Marker bei solchen Personen zu identifizieren.

Bei CTE kommt es zu einem abnormalen Aufbau von phosphoryliertem Tau-Protein im Gehirn, besonders in den Tiefen der oberen frontalen Sulci. Die Sulci sind die Vertiefungen, die die Windungen der grauen Substanz der Gehirnhälften trennen.

Die Anhäufung von Tau ist mit einer Atrophie der Großhirnrinde verbunden, was zu breiteren und flacheren Sulci führt. Dies deutet darauf hin, dass die Morphologie der Sulci ein sensiblerer Indikator für das Risiko von CTE sein könnte als herkömmliche morphologische Messungen wie die Dicke der Großhirnrinde, das Volumen oder die Fläche. Breitere, flachere Sulci finden sich auch bei Alzheimer und anderen neurodegenerativen Erkrankungen, jedoch in anderen Regionen.

Diese Veränderungen in den Sulci könnten die Toxizität und Neuroinflammation widerspiegeln, die hypothetisch durch Hyperphosphorylierung des Tau-Proteins verursacht wird, was zu einer Atrophie der Großhirnrinde und Neurodegeneration führt. Diese Studie hatte zum Ziel, die Morphologie der Sulci in Hochrisikopopulationen zu verstehen, um zunächst CTE zu erkennen und zu stagieren und später Biomarker und sogar Interventionstools zu entwickeln.

Die 2021 verabschiedeten konsensorientierten diagnostischen Kriterien des National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) wurden entwickelt, um bei der symptomatischen Diagnose des Traumatic Encephalopathy Syndrome (TES) zu helfen. Sobald TES diagnostiziert ist, kann die Wahrscheinlichkeit geschätzt werden, dass es durch eine Verletzung im Zusammenhang mit CTE verursacht wurde, wobei verschiedene Sicherheitsstufen berücksichtigt werden. Ein definitiver CTE-Diagnose allerdings ist nur post-mortem möglich, und in dieser Studie wurde keiner der Teilnehmer als „definitiv CTE mit TES“ klassifiziert. Aus diesem Grund werden Sicherheitsstufen berichtet und keine definitive Diagnose.

Andere Biomarker, einschließlich neuroimaging Befunde oder blutbasierte Tests, könnten helfen, die Validität dieser Diagnose zu erhöhen. Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) könnte helfen, Änderungen im Zusammenhang mit CTE zu erkennen, und flortaucipir PET wird auf spezifische Tau-Bindung bei dieser Erkrankung untersucht. Die Spezifität für Tau-Aggregation in CTE bleibt jedoch ungewiss, und es bedarf weiterer Validierung.

Die Gehirne ehemaliger Footballspieler nach Hinweisen scannen

Die Studie untersuchte, wie sich die Morphologie der Sulci bei ehemaligen American Footballspielern im Vergleich zur Allgemeinbevölkerung unterschied. Diese Variationen wurden untersucht, während statistisch das Alter, die Fußballgeschichte, frühere Diagnosen von traumatischen Enzephalopathie und Korrelationsanalysen mit verschiedenen diagnostischen Tests, einschließlich neuropsychologischer Tests, pathologischer Befunde und PET-Ergebnisse, kontrolliert wurden.

Andere Assoziationen wurden ebenfalls bewertet: Alter, Rasse, Body-Mass-Index, Imaging-Standort, Apolipoprotein E4-Status und das gesamte intrakranielle Volumen.

Die Forscher basierten ihre Analyse auf strukturellen MRT-Daten von 169 ehemaligen Spielern mit einem Durchschnittsalter von 57 Jahren, die sie mit 54 nicht spielenden Personen ähnlichen Alters ohne Symptome einer chronischen traumatischen Enzephalopathie verglichen. Die Teilnehmer waren Teil des großen multizentrischen Forschungsprojekts DIAGNOSE CTE, das 114 ehemalige Profispieler und 55 ehemalige College-Spieler umfasste. Strukturelle MRT ermöglicht es den Forschern, kortikale strukturelle Marker zu bewerten, die möglicherweise mit der neurodegenerativen Erkrankung CTE in Verbindung stehen.

Sie verwendeten eine Skala namens CalcSulc-Skala zur Bewertung der Morphologie, Tiefe und Breite der Sulci. Dazu maßen sie die oberen frontalen und okzipitotemporalen Sulci, zwei Bereiche in jeder Gehirnhälfte, die häufig pathologische Veränderungen bei CTE zeigen.

Gehirnveränderungen bedeuten nicht immer CTE

Der linke obere frontale Sulcus war bei ehemaligen Footballspielern signifikant flacher im Vergleich zu Kontrollen. Flache linke obere frontale Sulci korrelierten auch mit einer größeren kumulierten Exposition gegenüber Kopfimpact.

Dies kann auftreten, weil die Struktur des Gehirns bedeutet, dass die Sulci während der Einwirkung stärkeren mechanischen Spannungen ausgesetzt sind, was sie anfälliger für RHI macht. Dies könnte fokale p-Tau-Anhäufung auslösen, da axonale Schäden entstehen.

Im Gegensatz dazu korrelierte die Breite des linken okzipitotemporalen Sulcus mit einem früheren Alter der ersten Beteiligung am Sport und mit der gesamten Dauer der Sportausübung in Jahren.

Die Morphologie der Sulci war nicht mit einer klinischen TES oder pathologischen CTE-Diagnose, neuropsychologischen Tests oder flortaucipir PET-Bildgebung korreliert. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die kumulierte Exposition gegenüber Kopfverstößen mit Veränderungen in der Morphologie der Sulci verbunden ist. Diese Veränderungen sind in den am stärksten von CTE betroffenen Bereichen deutlicher sichtbar. Allerdings konnte die Studie keine TES-spezifischen Unterschiede in der Morphologie der Sulci finden, was die Notwendigkeit besserer diagnostischer Kriterien als nur Symptome und Geschichte unterstreicht.

Es bestand keine Korrelation zwischen der klinischen Schwere von TES und der Tau-Bindung bei flortaucipir PET. Eine ähnliche mangelnde Sensitivität wurde bei den Korrelationen zwischen strukturellen MRT-Befunden und PET-Bildgebung beobachtet, was darauf hinweist, dass strukturelle Veränderungen nur indirekt mit Veränderungen auf molekularer Ebene verbunden sind.

Feststellen, wie wiederholte Treffer das Gehirn umformen

Die Sulci-Morphologie könnte die kumulierte Exposition gegenüber wiederholten Kopfverletzungen widerspiegeln.

Es scheint, dass die Flachheit der Sulci hauptsächlich aus einer Atrophie der Großhirnrinde resultiert, wobei die Windungen oder Höhen des Gehirns, die an den Sulci angrenzen, im Laufe der Zeit schrumpfen. Wichtig ist, dass dies die Wirkung von wiederholten Kopfverletzungen darstellt und kein Marker für CTE ist. Nicht alle Personen, die RHI ausgesetzt sind, entwickeln CTE.

Das Gehirn zeigt regionale Unterschiede in den durch RHI verursachten Veränderungen. Dies könnte Variation in der Anfälligkeit widerspiegeln, wobei der frühreifere okzipitotemporale Kortex leichter durch RHI beschädigt werden könnte, die früher im Leben auftritt und über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten wird. Der superior frontale Sulcus erfüllt eine höhere Gehirnfunktion und könnte mehr unter nachhaltiger biomechanischer Belastung über einen längeren Zeitraum leiden.

Weitere Studien sollten diese Schlussfolgerung validieren, indem sie Gehirnbildgebung sowohl bei lebenden als auch verstorbenen Patienten durchführen. Solche Forschungen sollten klären, wie sich RHI-verwandte Sulci-Veränderungen von denen unterscheiden, die für CTE charakteristisch sind. Dies würde helfen, diese Technologie als verlässlichen Marker für das CTE-Risiko nach RHI voranzutreiben.

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Quellen: