Summary

In Vivo Protocol van gecontroleerde Subconcussive hoofd effecten voor de validatie van veldgegevens studie

Published: April 18, 2019
doi:

Summary

Het model van de rubriek subconcussive voetbal is een veilige en beknopte methodologische benadering te isoleren en het meten van de effecten van subconcussive hoofd effecten.

Abstract

Subconcussive hits bedreiging een voor de gezondheid van de neuronale zoals ze lijken te zijn een belangrijke bijdrage aan een onomkeerbare neurodegeneratieve ziekte, chronische te induceren van neuronale schade aan de constructie en functionele bijzondere waardeverminderingen zonder uiterlijke symptomology traumatische encefalopathie (CTE). Daarnaast kunnen de atleten meer dan 1.000 van deze hits per seizoen oplopen. De subconcussive voetbal rubriek model (SSHM) is een toonaangevende, relevante en reproduceerbare methode van isoleren en bestuderen van de effecten van deze subconcussive hoofd effecten. Door het beheersen van variabelen zoals bal reizen van snelheid, de frequentie van effecten, interval, de plaatsing van de bal op het hoofd, alsook door het meten van de omvang van het hoofd effect, biedt de SSHM de wetenschappelijke gemeenschap met een superieure laan van onderzoek naar de acute subconcussive effecten op de gezondheid van de neuronale. In deze paper, we laten zien het nut van SSHM in het bestuderen van een tijdsverloop expressie van neurofilament licht polypeptide (NF-L) in het plasma in de mode van een herhaalde maatregelen. NF-L is een axonale schade-markering die eerder is aangetoond te worden verheven in boksers en voetballers na subconcussive hoofd trauma. Vierendertig volwassen leeftijd voetballers waren gerekruteerd en willekeurig toegewezen op ofwel een voetbal kop (n = 18) of schoppen (n = 16) groep. De rubriek groep uitgevoerd 10 koppen met voetballen geprojecteerd met een snelheid van 25 mph meer dan 10 min. De schoppen groep volgde hetzelfde protocol met 10 trappen. Plasma monsters werden verkregen vóór en tijdens de 0 h en 2 h 24 h na kop/schoppen en beoordeeld voor NF-L expressies. De rubriek groep toonde een geleidelijke toename in plasma NF-L expressie en piekte op 24 h na het protocol van de kop, terwijl de schoppen groep bleef consequent over de tijdstippen. Deze resultaten bevestigen de NF-L gegevens uit onderzoek in de klinische praktijk, stimulering van het gebruik voor SSHM om klinische subconcussion gegevens te valideren.

Introduction

Op de lange termijn, herhaalde blootstelling aan subconcussive hoofd effecten heeft voorgesteld als een van de belangrijkste bijdragen voor de ontwikkeling van de neurodegeneratieve ziekte CTE1,2,3,4,5 . Elk jaar deelnemen ongeveer 2,5 miljoen high school en college atleten aan contact sport die vaak deze subconcussive beledigingen door snelle acceleratie-deceleratie van het lichaam en kop6,7 induceren. In het bijzonder treden contact sport atleten verschillende 100 tot een 1.000 van dergelijke effecten per seizoen6,8,9. Bovendien hebben andere populaties, zoals militaire mannen en vrouwen, geregistreerd meer dan 300.000 hoofdletsel sinds 2001, die heeft gemanifesteerd in de recente diagnose van CTE binnen een voormalig militaire veteraan10. Deze diagnose parallellen met 110 postmortem CTE hersenen van American football spelers en vier postmortem voetballers te presenteren van een ontluikende volksgezondheid kwestie11,12. In het licht van de maar liefst prevalentie, hoofd effect onderzoek moet verschuiven haar blik op te nemen geluid, zijn nauwkeurige methoden voor het analyseren van de subconcussive hits van acute schuld inducerende in een verscheidenheid van arena’s.

De hier gepresenteerde SSHM is één die voldoet aan de huidige methodologische behoefte veilig ertoe gemeenschappelijke mechanische belasting gelegd op zenuwweefsel tijdens contact sportactiviteiten. De implementatie van dit model maakt het mogelijk onderzoekers zorgvuldig beheren bal reizen snelheid, de frequentie van effecten, interval, de plaatsing van de bal op het hoofd, evenals metingen van hoofd invloed omvang13,14. Hoewel deze factoren vrijwel onmogelijk te controleren in de instelling van het veld zijn, biedt de SSHM een uitlaatklep voor onderzoekers te isoleren van de gevolgen van subconcussive hoofd effecten. Bovendien, door de verwijdering van storende variabelen gezien tijdens het afspelen (bijvoorbeeld effecten van krachtige oefening, lichaam schade, lichaam temperatuurverandering en hydratatie/zweet), de SSHM biedt een superieure methode voor het valideren van klinische waarnemingen .

De SSHM heeft directe parallellen aan hoofd effecten gezien specifiek binnen het domein van sport. Als zodanig, de literatuur is al begonnen te tonen het nut ervan en bevestigen de bevindingen van cumulatieve hoofd last van de gevolgen van andere onderzoekers. We hebben bijvoorbeeld aangetoond dat de bewijslast subconcussive hoofd invloed aanzienlijk station neuro-oogheelkundig dysfunctie onder voetbal atleten13,15. Bovendien, zoals weinig zoals 10 subconcussive effecten hebben aangetoond dat onmiddellijk vestibulaire functie die kan worden genormaliseerd na 24 uur rust16erover. In dit methodologisch verslag beschrijven we de toepassingvan SSHM om veilig te bestuderen van de effecten van subconcussive hoofd effecten en invoering van een van onze bevindingen dat repetitieve subconcussive hoofd effecten geleidelijk de concentratie van een neuron-afgeleide verhogen bloed biomerker, namelijk NF-L14. Deze bevinding niet alleen concretiseert de resultaten van de vorige van NF-L aanwezigheid als gevolg van repetitieve subconcussive klappen op het hoofd17,18 , maar valideert ook dat de SSHM dergelijke bevindingen op een gecontroleerde klinische manier reproduceren kunt.

Protocol

De auteurs Controleer of de Indiana University institutionele Review Board goedgekeurd de studie (protocol # 1610743422) en schriftelijke geïnformeerde toestemming werd verkregen. Opmerking: De SSHM werd geïntegreerd in een herhaalde maatregelen-ontwerp dat is bedoeld om te onderzoeken van wijzigingen tussen afhankelijke variabelen binnen onderwerpen op 0 h en 2 h 24 h na interventie in vergelijking met de afzonderlijke waarden van de pre interventie. Deze studie ontwerp staat onderzoekers w…

Representative Results

De resultaten die hier vertegenwoordigd werden geïnterpreteerd uit een vorige artikel14, waarin de SSHM was gebruikt zoals hiervoor is beschreven. In deze bijzondere studie, we gericht om te laten zien hoe de SSHM veranderingen in plasma niveaus van NF-L, oftewel een axonale schade-markering die hypothetische is om te filteren uit de schedel en in het perifere bloed na hoofd effecten kan veroorzaken. <st…

Discussion

Terwijl contact sporten als American football lijkt te rijden de behoefte aan een beknopte onderzoeksmodel om te studeren van subconcussive effecten, kunnen andere sporten zoals voetbal goed voor de dominante deel van subconcussive blootstelling over de hele wereld als ongeveer 265 miljoen mensen deelnemen aan wat misschien wel’s werelds meest populaire sport19 is. Echter, terwijl de meerderheid van de vermoedelijke neurodegeneratieve langetermijneffecten van subconcussion hebben zijn autopsie in …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

De auteurs wil erkennen van Ms. Angela Wirsching, die was een belangrijke bijdrage aan het onderzoek dat wij in de sectie representatieve resultaten noemen.

Materials

JUGS Soccer Machine JUGS Sports http://jugssports.com/products/soccer-machine.html
SIM-G Triaxial Accelerometer Triax Technologies https://www.triaxtec.com/workersafety/wp-content/uploads/2017/08/SIM-G-User-Manual_V4-2-01.pdf

References

  1. Goldstein, L. E., et al. Chronic traumatic encephalopathy in blast-exposed military veterans and a blast neurotrauma mouse model. Science Translational Medicine. 4 (134), 134ra60 (2012).
  2. Kraus, M. F., et al. White matter integrity and cognition in chronic traumatic brain injury: a diffusion tensor imaging study. Brain: A Journal of Neurology. 130 (Pt 10), 2508-2519 (2007).
  3. McKee, A. C., et al. The spectrum of disease in chronic traumatic encephalopathy. Brain: A Journal of Neurology. 136 (Pt. 136 (Pt 1), 43-64 (2013).
  4. Mez, J., et al. Clinicopathological Evaluation of Chronic Traumatic Encephalopathy in Players of American Football. JAMA. 318 (4), 360-370 (2017).
  5. Tagge, C. A., et al. Concussion, microvascular injury, and early tauopathy in young athletes after impact head injury and an impact concussion mouse model. Brain: A Journal of Neurology. 141 (2), 422-458 (2018).
  6. Bailes, J. E., Petraglia, A. L., Omalu, B. I., Nauman, E., Talavage, T. Role of subconcussion in repetitive mild traumatic brain injury. Journal of Neurosurgery. 119 (5), 1235-1245 (2013).
  7. Schnebel, B., Gwin, J. T., Anderson, S., Gatlin, R. In vivo study of head impacts in football: a comparison of National Collegiate Athletic Association Division I versus high school impacts. Neurosurgery. 60 (3), 490-496 (2007).
  8. Guskiewicz, K. M., et al. Measurement of head impacts in collegiate football players: relationship between head impact biomechanics and acute clinical outcome after concussion. Neurosurgery. 61 (6), 1244-1253 (2007).
  9. Combat veterans coming home with CTE. CBS News Available from: https://www.cbsnews.com/news/60-minutes-combat-veterans-coming-home-with-cte-brain-injury/ (2018)
  10. Ward, J., Williams, J., Manchester, S. 111 N.F.L. Brains. All But One Had C.T.E. The New York Times. , (2017).
  11. Ling, H., et al. Mixed pathologies including chronic traumatic encephalopathy account for dementia in retired association football (soccer) players. Acta Neuropathologica. 133 (3), 337-352 (2017).
  12. Kawata, K., Tierney, R., Phillips, J., Jeka, J. J. Effect of Repetitive Sub-concussive Head Impacts on Ocular Near Point of Convergence. International Journal of Sports Medicine. 37 (5), 405-410 (2016).
  13. Wirsching, A., Chen, Z., Bevilacqua, Z. W., Huibregtse, M. E., Kawata, K. Association of Acute Increase in Plasma Neurofilament Light with Repetitive Subconcussive Head Impacts: A Pilot Randomized Control Trial. Journal of Neurotrauma. , (2018).
  14. Coon, S. . Acute Effects of Sleep Deprivation on Ocular-Motor Function as Assessed by King-Devick Test Performance. , (2018).
  15. Hwang, S., Ma, L., Kawata, K., Tierney, R., Jeka, J. J. Vestibular Dysfunction after Subconcussive Head Impact. Journal of Neurotrauma. 34 (1), 8-15 (2017).
  16. Oliver, J. M., et al. Serum Neurofilament Light in American Football Athletes over the Course of a Season. Journal of Neurotrauma. 33 (19), 1784-1789 (2016).
  17. Shahim, P., Zetterberg, H., Tegner, Y., Blennow, K. Serum neurofilament light as a biomarker for mild traumatic brain injury in contact sports. Neurology. 88 (19), 1788-1794 (2017).
  18. FIFA Communications Division, Information Services. FIFA Big Count 2006: 270 million people active in football Available from: https://www.fifa.com/mm/document/fifafacts/bcoffsurv/bigcount.statspackage_7024.pdf (2007)
  19. Dorminy, M., et al. Effect of soccer heading ball speed on S100B, sideline concussion assessments and head impact kinematics. Brain Injury. , 1-7 (2015).
  20. Bretzin, A. C., Mansell, J. L., Tierney, R. T., McDevitt, J. K. Sex Differences in Anthropometrics and Heading Kinematics Among Division I Soccer Athletes. Sports Health. 9 (2), 168-173 (2017).
  21. Crisco, J. J., et al. Frequency and location of head impact exposures in individual collegiate football players. Journal of Athletic Training. 45 (6), 549-559 (2010).
  22. Duma, S. M., et al. Analysis of real-time head accelerations in collegiate football players. Clinical Journal of Sport Medicine. 15 (1), 3-8 (2005).
  23. Reynolds, B. B., et al. Practice type effects on head impact in collegiate football. Journal of Neurosurgery. , 1-10 (2015).
  24. Kawata, K., et al. Association of Football Subconcussive Head Impacts With Ocular Near Point of Convergence. JAMA Ophthalmology. 134 (7), 763-769 (2016).
  25. Wilcox, B. J., et al. Head impact exposure in male and female collegiate ice hockey players. Journal of Biomechanics. 47 (1), 109-114 (2014).
  26. Wallace, C., et al. Heading in soccer increases serum neurofilament light protein and SCAT3 symptom metrics. BMJ Open Sport & Exercise Medicine. 4 (1), e000433 (2018).

Play Video

Cite This Article
Bevilacqua, Z. W., Huibregtse, M. E., Kawata, K. In Vivo Protocol of Controlled Subconcussive Head Impacts for the Validation of Field Study Data. J. Vis. Exp. (146), e59381, doi:10.3791/59381 (2019).

View Video