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サッカーにおけるヘディングが脳へ与える影響|外傷性脳損傷マーカーの観点から科学的に考察

 
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サッカーを愛する若手整形外科医です。 夢はサッカー日本代表チームドクターになること! 仕事でも趣味でもスポーツに関わって生きていきたい! 自分の日々の勉強のため、また同じ夢を志す方やスポーツを愛する方の参考になればと思い、スポーツ医学、整形外科、資産形成などについてブログを書いています。
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どうも、こんにちは。
整形外科医のよせやんです。

よせやん

運動はやはりいいものですね。

目標を決めて、それに向けて頑張っていくのは、他のことにも共通ですが楽しくやりがいがあるものです。

コロナ禍で大人数で集まっての運動もやりにくいご時世ではありますが、しっかり感染症対策はして運動は続けていきたいですね。

運動しなくなってしまったら、僕は人生の楽しみを一つ失ってしまう気がします。

 

さて、本日は今ホットな話題を取り上げてみたいと思います。

2021年5月13日にJFAから育成年代でのヘディング習得のためのガイドラインが発表されました。

外部リンク:JFAから育成年代でのヘディング習得のためのガイドラインが発表

 

というわけで、このガイドラインを紹介しようと思うのですが、その前にサッカーにおけるヘディングと脳との関係についてお話ししようと思います。

前回は、サッカー選手と神経変性疾患で死亡するリスクとの関係についての論文を紹介しました。

 

今回は、サッカーのヘディングが脳に与える影響について外傷性脳損傷マーカーの観点から考察していきます。

よせやん

ヘディングは脳に影響を与える??

ボクシングを始めとする頭部への衝撃を伴うスポーツでは、昔から脳の不良な転帰との関連が懸念されています。

その後、多くの研究により外傷性脳損傷の累積に伴う脳の構造的変化と機能障害は、慢性外傷性脳症として広く認知されています。

 

一方、サッカーは長い間外傷性脳損傷のリスクが高いスポーツには該当しないと考えられてきました。

サッカーボールのヘディングは少なくとも10gの加速度が作用すると報告されていますが、脳震盪を引き起こす加速度は最低でも40〜60gと言われています。

つまり、1回のヘディングの衝撃自体は微細であり、この頭部への加速度が直接的に重篤な症状を起こす可能性は低いと言えるからです。

 

しかしながら、近年では明らかな脳振盪症状を誘発しない程度の頭部への衝撃(亜脳振盪:subconcussion)の反復が脳の微細構造の変化に関連することが報告されています。(Hirad AA, et al. Sci Adv. 2019) 

つまり、1回のヘディングによる衝撃が微細であっても、繰返しのヘディングにより脳に影響が生じる可能性があるのです。

 

ヘディングは、亜脳振盪性の頭部衝撃を伴うスポーツ動作と考えられており、外傷性脳損傷のバイオマーカーや電気生理学的マーカーの変化、および高次脳機能への影響を認めることが報告されています。

さらに、ヘディングに伴う頭部負担の累積が脳の構造的変化をもたらす可能性が指摘されています。(Lipton ML, et al. Radiology. 2013)

 

というわけで、この記事ではまず、サッカーが脳に与える影響について外傷性脳損傷マーカーの観点から考えてみようと思います。

よせやん

大脳皮質内の皮質内抑制の変化

まず、大脳皮質内の皮質内抑制の変化について考えてみましょう。

 

ヘディング直後には、大脳皮質運動野の皮質内抑制が増大し、同時に認知機能が一次的に低下することが報告されています。(DV Virgilio TG, et al. EBioMedicine. 2016)

皮質内抑制の増大は軽度の脳振盪において観察され、経頭蓋磁気刺激により評価される再現性の高い電気生理学的変化であり、脳振盪下の潜在的な脳機能の急性変化を検出することができます。

 

生理学的な機序は完全には明らかにされていませんが、ヘディング後に観察される皮質内抑制は脳機能障害の重症化を防止するための保護メカニズムを反映する可能性が示唆されています。

 

そして、ヘディングに伴う一次的な皮質内抑制の繰り返しは、結果的に保護メカニズムの障害を引き起こし、脳の構造的な変性に至る病理学的プロセスを形成している可能性が指摘されています。

よせやん

バイオマーカーの変化

続いて、バイオマーカーの変化について考えてみます。

 

血性S-100B

急性期の外傷性脳損傷後に上昇する血性S-100Bやニューロン特異的エノラーゼなどのバイオマーカーが重症例のみならず、サッカーのヘディング後に上昇することが報告されています。(Herrmann M, et al. Restor Neurol Neurosci. 1999)

特に血性S-100Bの変化は、試合中のヘディングや外傷イベントの頻度と正の相関を示します。

 

この即時的な変化の持つ臨床的意義は明らかにされていませんが、軽微な外傷性脳損傷を反映する可能性があります。

よせやん

血性ニューロフィラメント

最近では、ヘディングと血性ニューロフィラメントやタウタンパク質が注目されています。

 

血性ニューロフィラメントは軸索の細胞骨格蛋白であり、強い外力により頭部に回転力が生じて引き起こされる「びまん性脳損傷」において血性値が増加することが知られています。(横堀將司, ほか. 脳神経外科ジャーナル. 2014)

血性ニューロフィラメントはヘディング後に即時的に増加を示し、1ヶ月後も高レベルな状態が持続することが報告されています。(Wallace C, et al. BMJ Open Sport Exerc Med. 2018)

 

ただし、これらの外傷性脳損傷のバイオマーカーは高強度の運動後でも上昇するため、必ずしもヘディングとの直接の関連性が示されているわけではありません。

よせやん

タウタンパク質

タウタンパク質は、軸索において微小管を束ねる役割があり、順行性の軸索内輸送にも関与します。

軽度の反復的な外傷性脳損傷に起因した慢性外傷脳症は過剰なリン酸化タウの蓄積による進行性の神経変性が特徴であり、アルツハイマー型認知症の病理学的特徴としても知られています

 

近年では、血性タウレベルが亜脳振盪性の頭部衝撃の強さと相関することが報告されています。

また、サッカー選手における報告では、認知症の既往を持つ元サッカー選手の死後の脳からは異常なリン酸化タウが蓄積していたことが報告されています。(Lee EB, et al. Acta Neuropathol. 2019)

 

ただし、やはりヘディングとタウタンパクの関連を検討した報告はなく、現在のところその関係性は明らかとはなっていません。

よせやん

今回のまとめ

では、今回のまとめです。

 

今回のまとめ
  • ヘディング1回の影響は微細だが、繰り返すことにより脳に影響を与える可能性
  • ヘディング直後には大脳皮質運動野の皮質内抑制が増大
  • ヘディング後には外傷性脳損傷バイオマーカーが上昇
  • しかし、これらはヘディングと直接的に関連しているかはまだ不明

つまり、

ヘディングにより外傷性脳損傷マーカーは上昇するが、ヘディングと直接関連するかは今のところわからない

 

何ともよくわからないまとめになってしまいましたが、これらの外傷性脳損傷マーカーは今後ヘディングが脳へ与える影響を研究していく上で、定量的に評価する臨床マーカーとなり得るということですね。

 

ここら辺は、今後の更なる研究に期待ですね。

よせやん

次回は、実際にサッカーのヘディングが脳に与える影響として、脳の構造的変化、脳機能障害、長期的な影響について考えてみたいと思います。

冒頭で紹介したJFAの育成年代でのヘディング習得のためのガイドラインについては最後に紹介します。

 

 

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