慢性创伤性脑病(CTE)一直被认为与头部物理创伤相关——而一项新研究发现，这些头部撞击可能会触发炎症和DNA损伤，这些损伤会随着时间在脑细胞中积累。
研究表明，这种最终可能导致细胞功能障碍和死亡的DNA损伤，与阿尔茨海默病患者大脑中观察到的损伤相似。
CTE是一种与重复性头部撞击相关的脑部疾病。足球运动员、士兵、拳击手以及其他经常遭受头部撞击的人群，比普通人群更容易患上CTE。目前，这种疾病只能通过死后检查确诊，其特征是大脑中特定模式的蛋白质堆积和神经元死亡。在生前，CTE可能导致记忆丧失、冲动行为、运动问题和情绪变化。
这项新研究的科学家们决定深入研究DNA损伤与CTE之间的联系，此前他们发现，尽管成熟神经元不分裂，但它们在整个生命过程中仍会积累突变。在2015年的一项研究中，该团队发现，在阿尔茨海默病等脑部疾病的情况下，这些突变积累得更快。
"我们过去认为神经元拥有体内最稳定的基因组，"波士顿儿童医院(Boston's Children's Hospital)的遗传学家克里斯托弗·沃尔什博士(Dr. Christopher Walsh)表示，他既是先前研究也是新研究的合著者。"但事实证明，它们一年又一年地积累突变，而在神经退行性疾病中，这些突变会加速，"他告诉《Live Science》。
这一发现引发了一个问题：如果DNA损伤在其他脑部疾病中积累，它是否也可能驱动CTE中观察到的神经元损失？
在10月30日发表在《科学》(Science)杂志上的这项新研究中，研究人员分析了从15名死后被诊断为CTE的人以及4名有重复性头部撞击史但未患CTE的人身上采集的单个神经元基因组。研究团队将这些神经元与健康大脑的细胞以及阿尔茨海默病患者的细胞进行了比较。他们使用单细胞全基因组测序技术完成了这项工作，该技术可以分析每个采样细胞中的所有DNA。
结果显示，CTE大脑中的神经元携带的DNA突变比健康大脑中的神经元更多。平均而言，每个神经元多出约114个DNA编码中的单字母变化。但与健康大脑相比，那些有重复头部撞击但没有CTE的人的神经元并未显示突变增加。
研究人员观察到，CTE中观察到的突变模式似乎与阿尔茨海默病中发生的情况非常相似。两者都具有增加的突变数量和相似类型的DNA改变。
沃尔什说，在团队先前的研究中，他们"发现不分裂的神经元实际上在整个生命过程中以稳定的速度积累突变"。"即使在健康大脑中，从出生到老年，这个'时钟'每年也会推进约17个新突变。但在疾病中，这个'时钟'会加速。"
研究人员还确定了另一种类型的遗传损伤：短插入和缺失，称为indels，即从DNA编码中添加或减去字母。这些微小的DNA断裂在CTE和阿尔茨海默病大脑的神经元中比在健康大脑中更为丰富。在某些CTE病例中，神经元含有超过一千个indels——相当于在正常老化一个多世纪中可能看到的数量。
"这些indels有所增加，"沃尔什说。"它们可能多到足以导致受影响细胞的严重功能障碍或死亡。"
尽管该研究没有直接测试神经元中的炎症，但研究合著者、波士顿大学(BU)CTE中心的神经病理学家安·麦基博士(Dr. Ann McKee)和波士顿大学的神经科学家约翰·切里(John Cherry)的早期工作表明，炎症在CTE大脑中表现为小胶质细胞——大脑的免疫细胞——的广泛激活。
"我们认为CTE可能是重复性头部创伤和炎症的结合，"沃尔什说。"这种组合可能会像紫外线对皮肤或烟草烟雾对肺部造成的损伤过程一样，对基因组造成破坏。"因为紫外线和烟草暴露都会触发DNA损伤。
总之，重复性头部撞击可能会触发大脑中的炎症，这可以促进神经元中DNA突变的积累，并导致细胞功能障碍和死亡。这些发现表明，虽然头部创伤仍然是CTE的关键触发因素，但长期损害可能主要由炎症驱动的DNA损伤引起。
该团队目前正在研究类似的过程是否也发生在其他神经退行性疾病中，如肌萎缩侧索硬化症(ALS)和亨廷顿病。
"这可能是跨疾病的一个共同最终途径，"沃尔什说。"我们希望追踪从炎症到神经元死亡的生化步骤，并找出我们可以在哪里进行干预。"
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