美国每年有高达380万人发生运动相关性轻度创伤性脑损伤(mTBI)。并且，至少有10%的伊拉克/阿富汗老兵，在从军生涯中，有一种或多种形式的mTBI损伤；其中超过1/3的患者，报道有持续性症状，以头痛、眩晕、认知困难最常见。这些症状的产生，可能涉及多重机制；而慢性疼痛、抑郁、创伤性压力、焦虑、药物滥用、生活压力等并存症，可能模仿或加剧这些症状。
有研究提示，脑血管调节，可能是导致这些持续症状的原因之一；除损伤能够引起脑血管失调外，轻度创伤性脑损伤后的持久休息也可能导致失调；继而引起脑血流量的生理性变化，从而诱导一些患者出现持续症状。
另外，有证据表明，体育运动可以减少这些症状，这可能基于运动对脑血管调节机制有些许作用。但遗憾的是，目前我们对轻度创伤性脑损伤患者，脑血管调控障碍程度知之甚少，并且没有针对损伤后亚急性恢复期研究。
因此，来自哈佛大学医学院的Tan博士等研究者，在近日Neurology杂志上发表了一篇最新综述，旨在整合目前已知的，可能潜在导致mTBI患者急性后期及慢性症状的脑血管机制；并且试图综合这些数据，以探究有氧运动，能否作为一种有效治疗潜在病理生理异常的干预手段。具体内容如下：
概要
我们体内没有任何一种器官，如大脑一样，如此依赖稳定的血液供应；同时，大脑似乎缺乏其它器官（如肝、肾等）的生存优势，后者对血流量的波动更加耐受。但大脑代偿机制，可以抵消掉这种缺点，确保对脑灌注量的精确调控。
具体的代偿机制，包括“神经血管耦合”：增加血流量，从而应对神经元活性与代谢所需；“脑血管反应性”：随着二氧化碳水平的改变而改变血流量；“脑血管自动调节功能”：尽管灌注压力改变，但仍能维持恒定血流量。这些机制中，任何一部分出现问题，均可能导致脑血管调节受损，并且可能潜在引起TBI相关病理生理异质性。
有证据提示，有氧运动，能够通过参与脑血管调控机制，降低mTBI患者的持续性症状。例如，持续性肌肉运动，可以导致运动及感觉运动区域皮层激活，增加脑代谢，从而通过神经血管耦合作用，增加血流量。
而有氧运动会导致CO2产物的增加，需要通过脑血管反应性调节血流量，以应对低/高碳酸血症。另外，即使低强度运动也能够增加系统性压力，此时必须通过有效的脑血管自动调节功能，来限制血流量，防止过度灌注。
因此，规律性运动以及这些机制的参与，可能导致针对脑血管调节的“运动效果”。并且，目前已知，运动减量（长期不运动）能够导致脑血管调节上的显著缺陷；而新发现的证据也提示，体育运动能够降低mTBI患者的相关症状。所以，具有良好运动习惯的患者可能会受益，即通过改善脑血管调节功能而降低症状。
神经创伤与脑血管调控
mTBI相关症状相似（改变认知功能、头痛、眩晕），提示它们是脑血管失调的结果之一。首先，有研究提示，神经血管耦合的改变，可能与认知功能降低相关。退休拳击手，显示出脑缺血，以及神经认知障碍的证据。其次，偏头痛患者，显示有脑血流量的增加或降低，从而应对高碳酸或低碳酸血症；这可能与头痛的发展、持续相关。
最后，血管迷走性晕厥患者，常伴有眩晕，这提示在晕厥前、中、后，脑血管自动调节功能可能丧失。实际上，晕厥及脑血管自动调节功能障碍间具有相关性；因此，脑血管自动调节功能障碍，可能是导致眩晕的重要因素之一。
尽管这些相关性所涉及的潜在机制，尚未被很好研究；但整体来说，这些可用的数据提示：神经血管耦合、脑血管反应性、脑血管自动调节功能，参与了mTBI慢性症状的产生过程，尤其是认知功能、头痛与眩晕等改变。
神经血管耦合
神经血管耦合，负责调节脑血流量的分布，从而应对不同脑区域的功能活性。当一个脑区活动增加，这个区域的流量也相应增加。有证据提示，胶质细胞、神经元以及脑血管作为一个整体单元，在这些进程中发挥至关重要的作用。神经元活动需要运送充足氧与葡萄糖到特定脑区，因此脑血流量以及脑代谢率通常一致。
而神经血管耦合的改变，能够损伤大脑为活动性区域提供能量的能力，从而导致神经功能障碍。神经血管耦合可能源于一些机制。活性相关离子含量的改变、能量底物变化或神经递质本身，能够影响血管紧张度。
中间神经元，也可以通过直接作用于动脉，或分泌乙酰胆碱以及内皮细胞依赖的血管舒张剂，来调节血流量。另外，星形胶质细胞与内皮细胞相互作用，能够分泌一些血管舒张物质，如腺苷、一氧化氮、环氧合酶-2等代谢产物。
尽管目前尚不清楚，这些机制间准确的相互作用，但微血管扩张效果不足以有效增加血量。血管舒张信号，一定能回溯影响上游软脑膜小动脉，以提供最大血流阻力。这些信号，可以通过相邻内皮细胞与血管平滑肌细胞间的缝隙连接，进行传导。
动脉流量增加，引起剪切力增加，可能也会导致进一步扩张。因此，血管内皮细胞与平滑肌反应性，看起来对信号传导起到关键性作用，从而在神经元活动期间进行精细的脑血流量调节。
mTBI后，关于神经血管耦合改变情况的数据十分有限。动物研究数据提示，在中重度TBI后，局部脑血流量降低；因为这些局灶性损伤，致使神经血管不再耦合。这些改变可能主要与软脑膜血管、神经元控制以及血管内皮功能的改变相关。遗憾的是，目前没有人类的比较性数据。
一项研究显示，在人类严重TBI后，中央乙酰胆碱酶抑制剂（降低乙酰胆碱的清除，从而增加内皮依赖性乙酰胆碱可用性），可能是一种具有前景的治疗手段，有助改善警觉与注意力。如果的确如此，那么内皮障碍可能是潜在导致mTBI后，神经血管耦合障碍的原因之一；但这些联系，尚未被研究。
脑血管反应性
脑血流量还对动脉血CO2水平的变化高度敏感，这种应答主要通过，细胞外PH值改变以及随后血管平滑肌细胞离子通道激活介导。这是脑血管调控的关键机制，波动广泛，可以通过呼吸或压力变化（卧位到直立姿势）而改变。
高碳酸血症（CO2增加）导致血管舒张，从而增加血流量；而低碳酸血症（低CO2）导致血管收缩而降低流量。这种对CO2变化高度敏感的反应，称为脑血管反应性，是机体一种重要平衡机制，有助于中央PH值的调节与维持。
实质上，高碳酸血症时，血流量的增加，是为了清除脑组织内的CO2，从而减轻PH值的上升；而低碳酸血症时，血流量下降，从而减轻PH值的降低。已经有研究报道，全身内皮功能与血管反应性间具有关联。然而，CO2介导血流量改变的机制，尚未被完全阐述。
钾离子通道激活，可能通过参与协调血管紧张性。CO2/PH诱导血管活性因子改变，是一种代偿机制。其中的关键是内皮释放NO，它是应对CO2的一项关键性因子。另外，与神经血管耦合相似，内皮细胞功能以及平滑肌反应，可能是参与脑血管反应性的关键因素。
如果脑血管应对CO2的能力受损，提示严重TBI患者预后较差。在创伤后头几天，CO2反应性损伤，但能够恢复正常。值得注意的是，在动物轻度皮质损伤几天后，以及对运动性脑震荡不久后的患者观察显示，脑血管反应性发生改变。然而，目前尚不清楚，脑血管反应性是否也与mTBI后的慢性症状相关。
脑血管自动调节功能
脑血管自动调节功能，作为三线防御机制，能够抵消因每日活动，而出现的动脉压波动影响。例如，姿势的改变可以导致收缩压下降50%，如果流向网状脑细胞的血流速度也快速降低，将导致血管迷走性晕厥伴意识丧失。然而，如果脑血管通过有效的自身调节，抵消掉压力带来的改变，上述问题将不会发生。
当压力下降时，脑动脉舒张，而当压力上升时，动脉收缩，从而保证稳定的脑灌注流量。但与神经血管耦合以及脑血管反应性一样，脑血管自动调节功能的机制尚未完全弄清，但是近期研究发现了一些重要的效应物质，自主控制看似是关键因素之一。
心血管自主神经的神经节阻滞，能够降低脑循环能力，从而反向调节压力波动。实际上，完整的交感神经功能，对正常脑血管应对压力改变来说，至关重要；而胆碱能控制，反向调节平衡交感神经影响。另外，来自人类的研究提示，肌源性机制能够抵消压力-驱动流量作用，并在压力-流量关系的调节中，发挥重要作用。
近期研究工作直接解决了，交感神经系统、胆碱能、肌源性系统，如何在健康人体内，促成脑血管自动调节。最后，内皮细胞依赖的一氧化氮（NO）机制，可能也参与其中，尽管尚未完全弄清。
虽然，损伤严重程度，并不是自动调节失效的良好预测指标，但在严重TBI急性期，脑血管自动调节功能的损伤，能够预测患者较差预后。例如，Lam等研究者，对3组（脑血管自动调节功能完整、一过性丧失、持续性丧失）TBI患者进行鉴别，结果显示，持续性丧失组患者， 9例（9/11）死亡，而剩余2名患者有严重残疾。
相比于，针对严重TBI的研究量，目前对轻中度TBI患者，脑血管障碍程度的研究很少，并且没有工作针对亚急性期。实际上，近30%的mTBI患者，在损伤48h内经历了脑自动调节功能的受损或缺乏。
一项病例提示，极其轻度损伤可能导致自动调节功能的持续性丧失；一名轻微脑震荡患者伤后的6天，出现脑血管自动调节功能的丧失。尽管有证据提示，mTBI后会出现脑血管功能的持续性障碍，但没有系统性研究探索了mTBI患者，持续性症状下的潜在机制。
目前急性管理、治疗以及康复方法
目前，临床上mTBIs的管理方法，尤其对于运动员来说，主要包括急性期机体与认知水平的休息。休息，尤其在损伤后最初几天的休息，主要因为脑损伤是一种神经代谢危机状态，而理论上来说，休息有助于状态恢复。另外，休息能够降低恢复期间，其它头痛损伤的可能性。
尽管动物研究证据提示，在脑损伤最初几天，剧烈的体育运动能够抑制神经形成与神经可塑性相关神经分子标志物；但休息以及限制体育运动，有利于更快恢复的证据有限。一项随机临床试验并未发现休息与mTBI后更好的临床预后相关。一些观察性研究提示，在急性恢复期，更高程度的运动与认知活动，与患者更明显的急性后期症状相关。
急性恢复期后，对伴有持续性症状患者的治疗，主要通过一些针对症状的不同方法，如药物、物理与前庭疗法以及心理治疗。越来越多的研究者，倡导将运动作为mTBI后缓慢恢复的儿童、青少年以及成年人的主要或辅助治疗方案；这是由于运动有助于症状群（头痛、疲劳、睡眠障碍）；以及并发症（如抑郁、焦虑）的改善。尽管对于儿童与成人来说，mTBI的影响可能不同；但间接性证据提示，运动对mTBI后持续性与慢性症状可能有效。
1）在健康以及损伤大脑中，运动均能促进神经可塑性以及神经形成；
2）体育运动与神经递质系统的改变直接相关；
3）对于抑郁与焦虑来说，运动是一种有效的辅助治疗手段。
运动作为一种干预手段，执行的时机非常重要；而最佳锻炼时间窗，可能依据损伤特点与症状严重程度而有所区别。过早的运动可能中断恢复机制，至少在动物损伤模型中如此。
遗憾的是，mTBI后展开运动的最佳时机，尚未明确。尽管，相比于药物治疗，运动是一种可以获得的、花费较低的，并且没有严重副作用的方法。最后，一些证据提示：轻中度运动对脑血管功能有效，继而支持具有持续性症状患者应该进行体育运动。
运动与脑血管调控
脑血流量对运动的应对反应，主要由神经元需求决定，并且动脉CO2张力及平均动脉压变化显著。在运动期间，脑代谢增加，需要将更多的氧运送至大脑。轻中度运动引起的脑血流量增加，主要归因于皮层激活。
然而，运动导致代谢的增加，并不是简单引起脑血流量的比例性增长。在高强度运动时，血流量增至最大效果的60%，并且向基线值回复。这可能因为运动强度依赖CO2对脑血流量的效应。
轻中度运动时，动脉CO2小规模的增加，从而增加脑血流量与脑代谢。剧烈运动，可以降低动脉CO2，因为通气指数随着运动强度而增加，PH值降低。相应的，剧烈运动伴随脑血流量的降低，最终干扰大脑的充分氧合过程，而导致疲倦。
另外，在运动期间，需要考虑代谢与CO2间的相互作用，以及脑血管自动调节对脑血流量的影响。运动期间，脑血流量的升高，不能简单的由血压升高所解释。值得注意的是，当运动强度超过脑血管自动调节功能上限时，收缩压大幅增加。因此，脑血流量对运动的应对过程，需要将3种主要调控机制（神经血管耦合、脑血管反应性以及脑血管自动调节功能）进行整合。
mTBI后的体育运动
如上文所述，mTBI的早期管理，主要由机体及认知休息构成，一些研究提示它们具有疗效。大多运动性脑震荡管理指南，倡导在伤后立即休息，并且在损伤症状解决后，再逐渐回复之前的运动强度。支持这些建议的证据有限，但却广为人知。
实际上，在几星期后，逐渐引入锻炼，可能有助于症状改善。一项4周的循环锻炼方法，能够显著改善TBI患者的认知功能，但尚不清楚，这能否归结于锻炼本身。动物模型提示，运动可以促进神经可塑性，尤其mTBI后。另外，有研究组发现有氧运动，能够改善人们脑血管调控功能。
例如，在老年（＞60岁）及健康个体中，7个月的有氧运动，能够改善脑血管反应性。这可能有功能性意义，通过增加最大运动容量相关比例，来增加老年个体海马区的血液流量，而血流量的增加，由认知功能的改善来反应。
因此，对于认知功能障碍的成人或老年人，锻炼可能有益于脑血管调控作用，并通过认知功能的改善反应出来。然而，在年轻与健康个体中，体育运动对脑血管调控起不到明显作用，或许由于此时心血管功能，已经处于或接近峰值容量。因此，在降低脑震荡后症状的问题上，老年人与年轻个体间，可能具有区别。
然而，运动过少，会导致脑调节功能上的明显缺陷。这可能与有持续性mTBIs的患者在长久的休息后，出现失调及心血管功能下降相关。这有可能加剧脑血管自动调节障碍，并且人类患者的失调状态，显示有脑血流量的降低。实际上，即使卧床一天，也能够导致随后大量时间内脑血流量的降低。
因此，除导致脑血管障碍的头部外伤外，TBI后长期的休息，可能也是一种能够独立导致脑血管调节能力障碍的因素；而这些生理性改变，可能参与了震荡后相关症状的形成过程。
结论
运动员、现役军人、老兵及平民mTBI后，出现的持续性症状，可能难以进行有效治疗。而本文回顾了涉及mTBI后相关症状产生机制的证据，并且提示脑血管功能的改变可能是主要罪魁祸首。
而脑血管功能多方面的性质（神经血管耦合、血管反应性、自动调节）与潜在的生理机制，可能导致症状的异质性。例如，不同损伤导致的mTBI，可能引起脑血管调节机制上不同的病理生理改变，继而导致不同症状。
遗憾的是，目前我们尚不清楚，mTBI后脑血管功能上可能出现的持续性改变。未来研究需要解决我们认知上的这些盲点。如果持续性症状的确与脑血管功能失调相关；那么这些潜在的病理生理机制可能提供额外的治疗策略。有证据提示，积极的体育运动可能是这种策略之一。因为，需要通过整合涉及脑血管功能的机制，调节血流量以应对运动带来的改变。
虽然，在mTBI最初期阶段建议患者休息。但在急性恢复期间，引入适量运动是安全的。尽管，准确的引入时机与受益人群仍然未知。同时，我们也尚不清楚适量运动对脑血流量的影响，脑血流量与震荡后症状间的关系、运动耐量、神经认知表现等问题。但考虑到我们在文中列出的证据，进一步展开研究，探索脑震荡对脑血流量的影响，以及运动对mTBI患者的作用等问题，很有必要。
