脑震荡会导致运动员在接触性运动中的大脑和身体发生变化，但在与运动相关的脑震荡或重复的亚脑震荡后，脑-肠连接的作用和微生物群的变化尚未得到很好的确定。本研究招募了大学足球运动员，并在整个运动赛季的三个时间点收集了血液、粪便和唾液样本。从四名遭受脑震荡的运动员身上收集了额外的样本。肠道和唾液微生物组、血清生物标志物分析以及关联分析表明检测肠道微生物组的变化可能有助于改善头部受伤后的脑震荡诊断。

英文标题: Alterations to the gut microbiome after sport-related concussion in a

collegiate football players cohort: A pilot study

标题译名：大学足球运动员队列中运动相关脑震荡后肠道菌群的改变:一项初步研究

发表时间：2022.03

发表期刊：Brain, Behavior, & Immunity - Health （IF：19.227/Q1）

1) 在赛季中期、赛季后期和休赛期收集粪便、唾液和血液样本，并在在诊断出脑震荡后 24-48 小时内以及休赛期收集了额外的样本。

2) DNA提取、16S rRNA基因的测序（Nanopore MinION）及分析

3) 血清炎症生物标志物的测量

1、 赛季期间人类肠道微生物组和功能途径的变化

主坐标分析显示三个时间点之间存在重叠，ANOSIM分析评估的差异无统计学意义 (图 1a)。辛普森和香农指数在时间点之间没有显著差异（图1b）。门、科和属水平的肠道微生物群组成结果表明赛季中期和赛季后期流行类群的相对丰度相似（图 1c）。17个物种在休赛季的相对丰度均有所下降（图 1d），其中物种Anthrobacter sp.和Desulfirispirillum indicum的相对丰度显著降低（图 1e）。使用 PICRUSt2推断了肠道微生物群的功能组成。结果显示251条通路在组间差异显著，并都发生在赛季后期和休赛期之间，具有最高倍数变化的途径涉及糖和芳香化合物的降解（图 2）。

图1 非脑震荡足球运动员在赛季中的多样性和分类分析

图2 PICRUSt2对非脑震荡运动员的粪便菌群的路径丰度预测

2、 肠道微生物群与单次脑震荡之间的关系

将赛季中期和赛季后期样本合并形成一个“赛季内”组。然后将样本分为四组：赛季内、赛季内脑震荡、休赛期和休赛期脑震荡。Beta多样性分析显示各组之间的肠道微生物群结构存在显著差异。ANOSIM 分析表明，来自脑震荡和非脑震荡球员的样本显著不同（图 3a）。此外，与非脑震荡的队友相比，脑震荡的运动员在两个时间点都观察到更高的α多样性（图 3b）。在门水平上，在季内脑震荡后收集的粪便样本表现出最丰富的门（图 3c）。MaAsLin2 模型确定了9 个在休赛期中有显著差异的物种，而这些物种在赛季内没有显示出显著差异（图3d）。在赛季内和休赛期分别确定了2条和8条差异丰富的功能途径。其中休赛期中脑震荡组的糖酸降解途径的相对丰度显著降低（图4）。

图3 单次脑震荡后运动员的多样性和分类分析

图4  PICRUSt2 预测脑震荡后粪便微生物群的通路丰度

3、 整个赛季血液生物标志物的变化

血清生物标志物检测结果显示 S100β、神经丝蛋白轻链 (NF-L)和血清淀粉样蛋白A (SAA) 没有显著差异（图5）。与休赛期相比，血清胶质纤维酸性蛋白 (GFAP) 在季中和季后均显著下降（图 5c）。检测到非脑震荡运动员纵向样本中血清生物标志物S100β 和SAA的浓度与直肠真杆菌的丰度存在显著相关性（图 5i）。

图5与脑损伤相关的生物标志物的血清水平

本研究报告了大学足球运动员在单次脑震荡和季节性体育活动期间肠道微生物组的变化。这是第一项强调足球赛季期间关键肠道细菌相对丰度可能发生变化的研究。具体而言，直肠真杆菌与血清炎症生物标志物相关，这可能表明它代表了SRC的微生物生物标志物。也进一步表明，评估脑震荡后肠道菌群的物种特异性变化可能是临床上一种有价值的工具。

原文链接

//doi.org/10.1016/j.bbih.2022.100438