Hersenschudding? Brein en lichaam starten onmiddellijk een hersteldialoog.
Bijgewerkt op: 11 sep
Een hersenschudding wordt in de sport meestal omschreven als een mild traumatic brain injury (mTBI). Het woord ‘mild’ is daarbij enigszins misleidend.
Het verwijst vooral naar de ernstcategorie van het traumatische hersenletsel en niet naar de mogelijke gevolgen ervan.
Na een hersenschudding verandert er namelijk veel meer dan alleen de werking van het brein. Ontstekingsprocessen worden geactiveerd, de energiehuishouding van zenuwcellen raakt tijdelijk ontregeld en verschillende systemen in het lichaam passen zich aan. Ook spieren, pezen en botten staan via neurologische, hormonale en immunologische signalen voortdurend met het brein in verbinding.
Het lichaam werkt immers nooit als een verzameling afzonderlijke organen. Het is één geïntegreerd systeem.
No brain, no game!
Een hersenschudding ontstaat niet noodzakelijk na een spectaculaire botsing. Een plotse versnelling, vertraging of rotatie van het hoofd kan al voldoende zijn. Een sporter hoeft daarbij niet bewusteloos te raken en kan zich zelfs relatief goed voelen!
Dat maakt een hersenschudding net verraderlijk.
Een voetballer die na een ‘onschuldige’ botsing gewoon verderloopt, kan op het eerste gezicht volledig normaal functioneren terwijl in zijn hersenen een complexe herstelreactie is begonnen. Het brein moet zijn energiehuishouding opnieuw organiseren, zenuwcellen moeten hun normale werking hervatten en het immuunsysteem wordt geactiveerd.
Dat laatste is belangrijk, want een hersenschudding blijft geen lokaal neurologisch verhaal. Onderzoek naar mTBI (minimal traumatic brain injury) laat zien dat ook ontstekingsprocessen en systemische immuunreacties betrokken kunnen zijn bij het herstel. De precieze patronen verschillen echter per patiënt, moment na het letsel en onderzochte biomarker. [1–3]
DAMP’s: de alarmsignalen van beschadigde cellen
Wanneer cellen door een trauma beschadigd raken, komen verschillende moleculaire signalen vrij. Een belangrijke groep daarvan zijn de DAMP’s: damage-associated molecular patterns.
Je kunt DAMP’s zien als biologische alarmsignalen. Ze vertellen het immuunsysteem dat er ergens weefselschade is opgetreden.
Na traumatisch hersenletsel kunnen DAMP’s onder meer Toll-like receptoren (TLR’s) en andere pattern-recognition receptors activeren. Deze receptoren herkennen moleculaire signalen die vrijkomen uit beschadigde cellen en zetten vervolgens intracellulaire signaalroutes in werking. Daardoor worden onder meer ontstekingsgenen geactiveerd en kunnen cytokinen en chemokinen worden vrijgemaakt. [4,5]
De biologische keten kan vereenvoudigd worden weergegeven als:
mechanische impact → cellulaire schade → DAMP’s → TLR-activatie → ontstekingssignalen → neuro-inflammatoire respons
Deze ontstekingsreactie is op zichzelf geen fout van het lichaam. Integendeel: ontsteking maakt deel uit van het normale herstelproces. Het probleem is dat dezelfde signaalmoleculen niet alleen lokaal in het beschadigde hersenweefsel werken. Ze kunnen ook andere systemen in het lichaam beïnvloeden. Ontstekingsremmers slikken werkt dus contraproductief!
Het brein geeft na een trauma dus een alarmsignaal af en het lichaam luistert mee.
SAMP’s: het herstel werkt in twee richtingen
Naast DAMP’s wordt in de literatuur ook gesproken over SAMP’s, system-associated molecular patterns. Deze term verwijst naar moleculaire signalen die informatie kunnen geven over de toestand van een weefsel en de reactie van het organisme op stress en herstel.
Het concept van SAMP’s is minder uitgekristalliseerd en minder klinisch ingeburgerd dan dat van DAMP’s en TLR-signaling. Daarom is voorzichtigheid nodig wanneer SAMP’s specifiek aan het herstel na een hersenschudding worden gekoppeld.
Wat wel duidelijk is, is dat een hersentrauma een uitgebreid communicatienetwerk activeert waarin neuronen, gliacellen, immuuncellen, bloedvaten en perifere organen met elkaar communiceren. [4,5]
Het interessante aan dit systeem is dat de communicatie niet alleen in één richting verloopt.
Het brein zendt signalen naar het lichaam, maar het lichaam stuurt ook signalen terug naar het brein.
Cytokinen, boodschappers van de ontsteking
Bij deze communicatie spelen cytokinen een belangrijke rol.
Onder andere IL-1β, IL-6 en TNF-α zijn betrokken bij de ontstekingsreactie na traumatisch hersenletsel. Een systematische review en meta-analyse van studies naar mTBI bevestigt dat verschillende ontstekingscytokinen na een hersenschudding kunnen veranderen, hoewel de resultaten tussen studies aanzienlijk variëren. [1]
Cytokinen zijn echter geen simpelweg ‘slechte stoffen’. Ze kunnen zowel bijdragen aan schade als aan herstel, afhankelijk van concentratie, timing, celtype en biologische context.
Het is daarom beter om ontsteking te zien als een gereguleerd herstelprogramma dat onder bepaalde omstandigheden uit balans kan raken, dan als een proces dat per definitie schadelijk is.
Het bot is meer dan een harde structuur
We denken vaak aan bot als een passief materiaal: een stevige constructie die het lichaam ondersteunt, beschermt en helpt bewegen.
Biologisch gezien is dat beeld achterhaald.
Bot is een levend, dynamisch en endocrien actief weefsel. Het wordt voortdurend afgebroken en opnieuw opgebouwd. Daarbij werken verschillende celtypes samen: osteoclasten breken botweefsel af, osteoblasten bouwen nieuw botweefsel op en osteocyten fungeren onder meer als sensoren voor mechanische belasting en veranderingen in het bot.
Maar bot doet nog iets anders: het produceert signaalmoleculen die invloed kunnen hebben op andere organen. Een daarvan is osteocalcine. [6–9]
Osteocalcine? het bot verzwakt en de hersenen sterken aan
Osteocalcine is een eiwit dat voornamelijk door osteoblasten wordt geproduceerd. Lange tijd werd het vooral beschouwd als een marker van botvorming. Inmiddels is duidelijk geworden dat osteocalcine ook endocriene functies heeft.
Dat maakt het bijzonder interessant in de relatie tussen bot en hersenen.
Onderzoek, vooral in experimentele modellen, laat zien dat osteocalcine betrokken kan zijn bij verschillende aspecten van hersenfunctie. Bepaalde vormen van osteocalcine kunnen de bloed-hersenbarrière passeren en inwerken op receptoren en signaalroutes in het centrale zenuwstelsel. [6–9]
Daarmee ontstond het concept van de bone-brain axis, ofwel de bot-brein-as: een tweerichtingscommunicatie tussen het skelet en het centrale zenuwstelsel.
Brein → bot
Neurologische, hormonale en metabole signalen kunnen het botmetabolisme beïnvloeden.
Bot → brein
Botweefsel zal op zijn beurt sterke hormonale en metabole signalen produceren die de hersenen kunnen beïnvloeden.
Het skelet is dus niet alleen een mechanische structuur. Het is ook een endocrien orgaan.
Maakt het lichaam het bot zwakker om het brein te helpen?
Hier wordt het verhaal zeer interessant.
Na een hersentrauma verandert het metabolisme van verschillende weefsels. Ontstekingsmediatoren zoals IL-1β, IL-6 en TNF-α kunnen onder bepaalde omstandigheden de balans tussen botafbraak en botopbouw beïnvloeden. Daardoor kan ook de botstofwisseling veranderen.
Maar het is te eenvoudig om te zeggen dat het lichaam het bot bewust ‘zwakker maakt’ om energie vrij te maken voor het brein. De werkelijkheid is complexer.
Het lichaam probeert na een trauma verschillende biologische prioriteiten tegelijk te beheren. Het immuunsysteem wordt geactiveerd, het beschadigde zenuwweefsel moet herstellen en de energie- en hormoonhuishouding verandert.
Er zijn sterke aanwijzingen dat traumatisch hersenletsel inderdaad gepaard kan gaan met veranderingen in het botmetabolisme. In experimenteel en klinisch onderzoek zijn na hersenletsel veranderingen beschreven in markers die verband houden met botvorming en botresorptie. [10]
Dat betekent dat botafbraak soms noodzakelijk een doelbewuste strategie van het lichaam is.
Na een hersentrauma kan de communicatie tussen brein, immuunsysteem en bot veranderen, waardoor ook de botstofwisseling tijdelijk negatief wordt beïnvloed.
Osteocalcine als mogelijke boodschapper in het herstel
Denken we bijvoorbeeld maar eens terug aan deze casus: voormalig KAAGent doelman Paul Nardi. Enkele weken na een flinke klap op het hoofd in een wedstrijd tegen Cercle Brugge breekt de doelman na zijn ‘come-back’ en bij een gewone uittrap zijn scheenbeen (standbeen).
Als botweefsel signalen kan produceren die de hersenen positief beïnvloeden, kan het skelet mogelijk deel uitmaken van de bredere herstelreactie na een hersentrauma.
Experimenteel onderzoek ondersteunt het idee dat osteocalcine betrokken is bij processen zoals neuronale functie, cognitie, stressrespons en neuroprotectie. [6–9]
Er is momenteel nog extra bewijs nodig om te bekijken hoeveel osteocalcine bij menselijke sporters na een hersenschudding de neuro-inflammatie vermindert of het herstel van een mTBI versnelt. Het is een langdurig proces van wederzijdse beïnvloeding dat de herstelkwaliteit verhoogt.
De relatie blijkt complexer dan een eenvoudig ‘meer osteocalcine is beter voor de hersenen’-model. In diermodellen beïnvloedt osteocalcine bijvoorbeeld ook oligodendrocyten en myelinisatie, terwijl onderzoek bij mensen nog meer verbanden laat zien. [6,7]
Juist daarom is verder onderzoek naar de bone-brain axis na mTBI zo interessant.
Misschien moeten we herstel na een hersentrauma niet alleen bekijken vanuit het perspectief van wat er in de hersenen gebeurt, maar ook vanuit de signalen die vanuit het lichaam terug naar de hersenen worden gestuurd.
Van hersenen naar bot en terug, altijd tweerichtingsverkeer
De klassieke manier om naar een hersenschudding te kijken is relatief eenvoudig:
hoofdtrauma → hersenschade → symptomen → herstel
De moderne biologie suggereert een veel complexer model:
hoofdtrauma → cellulaire schade → DAMP’s → TLR/PRR-activatie → cytokinen → neuro-inflammatie → systemische respons, inclusief mesodermale weefsels zoals spier en bot..
Daarbij kunnen vervolgens ook perifere organen worden beïnvloed.
Het bot kan in dat netwerk een interessante positie innemen. Mechanische belasting, hormonale signalen, ontstekingsmediatoren en metabole veranderingen beïnvloeden het bot. Het bot kan op zijn beurt via endocriene factoren, waaronder osteocalcine, signalen terugsturen naar het centrale zenuwstelsel. Het is dus geen eenrichtingsverkeer. De realiteit na hersenletsel lijkt meer een dialoog.
Waarom kan het blessurerisico dan toenemen?
Naast de biochemische processen is er een heel praktische component.
Na een hersenschudding kunnen evenwicht, reactiesnelheid, aandacht, coördinatie en motorische controle tijdelijk veranderen. Een sporter die bijvoorbeeld een fractie van een seconde later reageert tijdens een richtingsverandering, kan zijn beweging anders uitvoeren. Dat kan de belasting op spieren, pezen en gewrichten veranderen.
Onderzoek bij sporters heeft inderdaad een verhoogd risico op latere musculoskeletale blessures na een hersenschudding beschreven. In een studie bij college atleten was het risico op een acute blessure van de onderste ledematen in de 90 dagen na terugkeer naar sport ongeveer 2,5 keer hoger na eerder opgelopen hersenschuddingen. [11]
Ook andere studies hebben een verhoogd risico gevonden. Bij high-school atleten was de kansen op een latere musculoskeletale blessure bijvoorbeeld 1,67 keer hoger na een hersenschudding. [12] Bij professionele American-footballspelers werd een ongeveer 2,35 keer hoger risico op een volgende musculoskeletale blessure beschreven. [13]
Recent onderzoek bevestigt dat dit onderwerp zeer relevant is. Een grote cohortstudie bij meer dan 26.000 Amerikaanse militairen vond bij personen met mTBI een 2,24 keer hoger risico op een latere musculoskeletale blessure. [14]
De precieze omvang van het risico verschilt dus per populatie en studie. Het is daarom beter om niet zomaar te zeggen dat een hersenschudding rechtstreeks een spier-, pees- of botblessure zal veroorzaken, maar wel de belastbaarheid gedurende een langere termijn hypothekeert.
Het gaat in realiteit om een moeilijk in markers uit te drukken samenspel van neurologische, biomechanische, immunologische, hormonale en metabole factoren. Er zijn echter bepaalde neurologische markers te vinden die bij mtbi duidelijk gedurende lange tijd verstoord raken en heel eenvoudig in kaart kunnen worden gebracht!
Het brein verandert ook de manier waarop het lichaam beweegt
Een van de meest praktische verklaringen voor het verhoogde blessurerisico is misschien eenvoudiger dan de biochemie. Een hersenschudding kan de manier waarop iemand beweegt tijdelijk veranderen.
Denk aan een voetballer die na een richtingsverandering moet reageren op een tegenstander. Als zijn visuele verwerking, balans of reactietijd nog niet volledig hersteld is, kan hij zijn voet net iets anders plaatsen. De beweging zelf ziet er normaal uit, maar de krachten op knie, enkel, spier of pees kunnen anders zijn. Een fractie van een seconde kan in topsport het verschil maken tussen een normale landing en bijvoorbeeld een ACL blessure (voorste kruisband).
Dit verklaart ook waarom een sporter zich subjectief goed kan voelen terwijl bepaalde functies nog niet volledig zijn hersteld.
Herhaalde impact: reden tot extra voorzichtigheid
Bij herhaalde hersenschuddingen wordt de vraag naar herstel nog belangrijker.
Een brein dat nog bezig is met herstel, krijgt opnieuw een trauma te verwerken. Tegelijk kan de sporter opnieuw worden blootgesteld aan hoge fysieke en cognitieve belasting.
Daarom is een terugkeer naar sport geen simpele aan-uitknop. De relevante vraag is niet alleen:
“Zijn de klachten verdwenen?”
maar ook:
“Is het brein opnieuw klaar om de belasting van de sport te verwerken en voor herstel te zorgen?”
Dat vraagt om een geleidelijke en gecontroleerde opbouw van belasting, waarbij niet alleen symptomen maar ook cognitieve, vestibulaire, motorische en inspanningsgerelateerde functies worden meegenomen. Om op diverse markers zicht te hebben na een incident moeten die bijvoorbeeld wel in een pre-seizoens testbatterij mee worden opgenomen.
Eén lichaam, meerdere gesprekspartners
De moderne kijk op hersenschudding verschuift dus steeds meer van een puur neurologisch model naar een model waarin verschillende lichaamssystemen met elkaar communiceren.
Maar de communicatie loopt niet alleen van het brein naar de rest van het lichaam.
Het bot is dus niet alleen het geraamte waarop een sporter beweegt. Het is ook een endocrien orgaan dat deelneemt aan de communicatie tussen lichaam en brein.
Ook spieren, botten en andere perifere weefsels sturen signalen terug. Moleculen zoals osteocalcine maken duidelijk dat het skelet daarbij mogelijk een actieve gesprekspartner is. [6–9]
Van ‘zwak bot’ naar een intelligent systeem
Misschien moeten we daarom ook anders kijken naar de gedachte dat het lichaam na een hersentrauma het bot ‘opoffert’. Het is waarschijnlijk geen verhaal van ‘sterk brein ten koste van zwak bot’. Het is eerder een verhaal van: een lichaam dat zijn biologische processen tijdelijk herschikt en waarbij verschillende organen elkaar voortdurend beïnvloeden.
De verandering in botmetabolisme kan daarbij zowel een gevolg zijn van ontsteking, hormonale signalen, veranderde mechanische belasting en metabole omstandigheden als onderdeel van een bredere communicatie tussen bot en hersenen.
Osteocalcine maakt dit verhaal bijzonder interessant, omdat het laat zien dat het skelet niet alleen reageert op wat het brein doet, maar mogelijk ook actief signalen terugstuurt.
De wetenschap is hier nog volop in beweging.
No brain, no game
Een hersenschudding is daarom veel meer dan een tik tegen het hoofd.
Het is een verstoring van een complex biologisch netwerk waarin het brein, het immuunsysteem, het hormonale systeem, de spieren en het skelet voortdurend informatie uitwisselen.
DAMP’s en cytokinen helpen ons begrijpen hoe een hersentrauma een ontstekingsreactie kan veroorzaken. De studie van osteocalcine en de bot-brein-as laat vervolgens zien dat ook het skelet mogelijk actief deelneemt aan de communicatie met het centrale zenuwstelsel.
Tegelijkertijd laat het verhoogde risico op musculoskeletale blessures zien dat een hersenschudding ook voor de sportieve belastbaarheid gevolgen kan hebben. [11–14]
De grote uitdaging voor de sportgeneeskunde is om al deze puzzelstukken samen te brengen.
Niet om te bewijzen dat het lichaam na een hersenschudding simpelweg ‘het brein boven de botten verkiest’, maar om te begrijpen hoe het hele lichaam zich tijdelijk reorganiseert rond het herstel van een kwetsbaar orgaan.
Want uiteindelijk is herstel geen geïsoleerd proces.
Het brein herstelt in een volledig lichaam. Soms ten koste van dat lichaam of delen ervan.
Referenties
Malik SM, Alnaji O, Malik M, Gambale T, Farrokhyar F, Rathbone MP. Inflammatory cytokines associated with mild traumatic brain injury and clinical outcomes: a systematic review and meta-analysis. Front Neurol. 2023
Visser K, Koggel M, Blaauw J, van der Horn HJ, Jacobs B, van der Naalt J. Blood-based biomarkers of inflammation in mild traumatic brain injury: a systematic review. Neurobiol Dis. 2021;158:105456
Papa L, Ramia MM, Edwards D, Burks S, Wang KKW, Robertson CS. Systematic review of clinical research examining biomarkers of brain injury in athletes after sports-related concussion. J Neurotrauma. 2015;32(19):1638–1658
Shi H, Hua X, Kong D, Stein DG, Hua F. Role of Toll-like receptor mediated signaling in traumatic brain injury. Neuropharmacology. 2019;145(Pt B):259–267. doi:10.1016/j.neuropharm.2018.07.022.
Prinz M, Priller J. Microglia and brain macrophages in the molecular pathology of neuroinflammation and neurodegeneration. Nat Rev Neurosci. 2017;18:367–380
Qi XS, He X, Peng Y, He XH, Yang QY, Jiao K, Liu H. Roles of osteocalcin in the central nervous system. CNS Neurosci Ther. 2024;30(9):e70016. doi:10.1111/cns.70016
Qian Z, Li H, Yang H, et al. Osteocalcin attenuates oligodendrocyte differentiation and myelination via GPR37 signaling in the mouse brain. Sci Adv. 2021;7(43)
Oury F, Sumara G, Sumara O, et al. Endocrine regulation of male fertility by the skeleton. Cell. 2011;144(5):796–809
Oury F, Sumara G, Sumara O, et al. Maternal and offspring pools of osteocalcin influence brain development and functions. Cell. 2013;155(1):228–241
Opmerkingen