Evaluación objetiva de la conmoción cerebral mediante resonancia magnética y metabolómica

Las lesiones cerebrales traumáticas leves (mTBI, por sus siglas en inglés) son un problema de salud importante debido al riesgo de complicaciones a corto y largo plazo. Para comprender los efectos de una lesión cerebral traumática (también conocida como conmoción cerebral), los estudios han examinado el impacto fisiológico y cognitivo de las conmociones cerebrales en el cerebro de atletas jóvenes y universitarios. Según la exposición atlética (AE), la mayoría de las conmociones cerebrales en la Asociación Nacional de Atletismo Universitario (NCAA) ocurren en la lucha libre masculina, el hockey sobre hielo masculino y femenino, el fútbol masculino y el fútbol femenino (Zuckerman et al. 2015). Se ha estimado que 300 000 conmociones cerebrales relacionadas con el deporte (SRC) ocurren anualmente en los Estados Unidos entre atletas jóvenes y universitarios (Coronado et al. 2015; Gessel et al. 2007; Langlois et al. 2006; Thurman et al. 1998) . Sin embargo, una estimación de SRC probablemente se subestimaría enormemente debido a la falta de notificación y la falta de búsqueda de tratamiento médico (Karlin 2011; Kaut et al. 2003; Kerr et al. 2016; McCrea et al. 2004; Roozenbeek et al. 2013). En realidad, el número de SRC anuales podría llegar a 1,6 a 3,8 millones de casos (Langlois et al. 2006).

Las lesiones cerebrales se clasifican como leves, moderadas o graves según los síntomas informados por el paciente, el deterioro cognitivo y el daño estructural visualizado mediante imágenes médicas (Bodin et al. 2012; DeCuypere y Kilmo 2012; DeMatteo et al. 2010; Roozenbeek et al. 2013). Un desafío importante que enfrenta el diagnóstico de mTBI ha sido estandarizar la evaluación, predecir el pronóstico y autorizar a las personas a regresar al trabajo o al deporte. Para diagnosticar y tratar a los pacientes con mayor precisión, los proveedores de atención médica requieren una mejor comprensión de cómo el cerebro se ve afectado de manera aguda y la línea de tiempo para cuando regresa a un estado anterior a la conmoción cerebral. Las innovaciones tecnológicas recientes prometen complementar las evaluaciones conductuales y psicológicas actuales. El diagnóstico actual de conmoción cerebral y mTBI a menudo se basa en pruebas que evalúan la retroalimentación sensorial, la cognición mental, el control motor y los síntomas posteriores a la conmoción cerebral del paciente (Bodin et al. 2012; DeCuypere y Klimo 2012).

Para complementar el seguimiento de los síntomas, se ha demostrado en investigaciones que la resonancia magnética nuclear (RMN) es una herramienta invaluable para las conmociones cerebrales. La salud de la materia blanca del cerebro se puede predecir en función de la forma relativista de la mielina que rodea los axones y la difusividad del agua a lo largo de los axones mediante el uso de una técnica de resonancia magnética llamada imagen de tensor de difusión (DTI) (Asken et al. 2018; Jonkman et al. 2015). Además, la función de la materia gris del cerebro se puede evaluar utilizando imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) al medir las diferencias paramagnéticas entre la sangre oxigenada y desoxigenada, según la señal dependiente del nivel de oxígeno en sangre (BOLD) (Horn et al. 2014; Liu et al. 2018; Ogawa et al. 1990). Las regiones cerebrales activadas tienen una señal BOLD mayor debido a la falta de homogeneidad del campo magnético causada por cambios en el volumen sanguíneo, el flujo sanguíneo y el metabolismo local (Ogawa et al. 1990). Se puede usar una IRMf para analizar los patrones de activación del estado de reposo del cerebro, un sistema conectivo principal es la red de modo predeterminado (DMN) (Mak et al. 2017). Se ha demostrado que la DMN tiene una actividad reducida después de una LCT (Bonnelle et al. 2011; Zhou et al. 2012).

Un problema serio relacionado con las lesiones en la cabeza es la necesidad de un método para diagnosticar a los atletas inmediatamente después de la lesión. El creciente interés en el uso de la metabolómica para el descubrimiento de biomarcadores clínicamente relevantes asociados con la lesión cerebral traumática leve (mTBI) podría ser una solución. Sin embargo, la mayoría de los estudios hasta la fecha se han basado exclusivamente en muestras de sangre y/o paneles de metabolitos específicos que involucran pequeñas cohortes de pacientes sin una replicación adecuada y validación de cambios metabólicos aberrantes en la circulación para imágenes cerebrales independientes basadas en resonancia magnética (Fiandaca et al. 2018; Orešič et al. 2016). Proponemos incluir un análisis de especímenes de saliva y orina en ayunas de pacientes con TCEm para obtener un perfil completo de metabolitos utilizando tecnología de espectrometría de masas de electroforesis capilar por inyección multisegmento de alto rendimiento (DiBattista et al. 2019; Yamamoto et al. 2019), que permite análisis rápido no dirigido de metabolitos polares/hidrofílicos, así como de lípidos no polares/iónicos con estricto control de calidad (Azab et al. 2019).

Este estudio tiene como objetivo realizar un seguimiento de la recuperación de la conmoción cerebral durante 6 meses utilizando estándares clínicos de síntomas de conmoción cerebral y métricas objetivas de resonancia magnética y metabolómica. Los participantes con conmociones cerebrales completarán tres visitas de estudio: de forma aguda dentro de las 2 semanas posteriores a una conmoción cerebral, seguimiento a los 3 meses y seguimiento a los 6 meses. Los participantes serán reclutados de St. Joseph's Healthcare Hamilton y organizaciones deportivas locales. El protocolo del estudio será idéntico para las tres visitas del estudio. Los participantes completarán la Escala de síntomas posteriores a la conmoción cerebral (PCSS) y la Escala de estrés por ansiedad y depresión (DASS-42) para medir la presencia y la gravedad autoinformada de los síntomas comunes posteriores a la conmoción cerebral. Los datos de IRM se utilizarán para medir la función cerebral (fMRI en estado de reposo) y las propiedades microestructurales (imágenes de tenor de difusión), mientras que la metabolómica medirá si los metabolitos tienen una presencia o concentración anormal después de la conmoción cerebral según las muestras de orina y saliva. Estos métodos cuantitativos se compararán con las puntuaciones subjetivas de los síntomas de conmoción cerebral para identificar si las anomalías cerebrales y fisiológicas persisten después de la resolución de los síntomas y si ciertas regiones del cerebro se ven afectadas con mayor frecuencia por la conmoción cerebral. Se plantea la hipótesis de que, en los tres puntos temporales, la función cerebral habrá disminuido la complejidad fractal de la señal BOLD y la conectividad de la red (representativa de las lesiones relacionadas con la conmoción cerebral), y el daño de la materia blanca estará presente según la métrica DTI primaria de anisotropía fraccional. También se plantea la hipótesis de que los síntomas posteriores a la conmoción cerebral se autoinformarán como resueltos o casi resueltos en la visita del estudio de seguimiento a los 3 meses.