Post-concussion symptoms and chronic pain after mild traumatic brain injury are modulated by multiple locus effect in the BDNF gene through the expression of antisense: A pilot prospective control study

Can J Pain. 2017 Sep 13;1(1):112-126. doi: 10.1080/24740527.2017.1362942. eCollection 2017.

Abstract

Background: Mild traumatic brain injury (mTBI) often results in post-concussion symptoms, chronic pain, and sleepiness. Genetic factors are thought to play an important role in poor prognosis. Aims: The aims of this study are to (1) document the prevalence of pain and post-concussion symptoms in mTBI patients in acute and chronic phases (2) determine whether candidate genes predispose to post-concussive symptoms and pain. Methods: Posttraumatic symptoms, evaluated using the Rivermead Post-Concussion Symptoms Questionnaire, and pain were assessed in 94 mTBI patients in the acute phase as well as in 22 healthy controls. Assessment was repeated in 36 patients after one year who agreed to participate in the follow-up visit. Gene polymorphisms and expression were assessed in mTBI patients and healthy controls. Results: In the acute phase, mTBI patients with pain (69%) presented more psychological symptoms and sleepiness and were less able to return to work than those without pain. At one year, 19% of mTBI patients had persistent pain and psychological distress. Two haplotypes (H2 and H3) in the brain-derived neurotrophic factor (BDNF) gene were shown to be respectively deleterious and protective against post-concussion symptoms and pain in both acute and chronic phases. Protective haplotype H3 was associated with a decreased expression of the anti-sense of BDNF (BDNF-AS). Deleterious haplotype H2 predicted the development of chronic pain at one year, whereas H3 was protective. Conclusions: This pilot study suggests a protective mechanism of a multilocus effect in BDNF, through BDNF-AS, against post-concussion symptoms and pain in the acute phase and possibly chronic pain at one year post-mTBI. The role of antisense RNA should be validated in larger cohorts.

Contexte: Le traumatisme cranio-cérébral léger (TCCL) donne souvent lieu à des symptômes post-commotionnels, de la douleur chronique et de la somnolence. On croit que des facteurs génétiques jouent un rôle important dans le pronostic défavorable.Buts: Les buts de cette étude sont : 1) documenter la prévalence de la douleur et des symptômes post-commotionnels chez les patients ayant subi un TCCL, au cours des phases aigue et chronique; ii) déterminer si des gènes du candidat le prédisposent à la douleur et aux symptômes post-commotionnels.Méthodes: La douleur et les symptômes post-traumatiques, évalués à l’aide du questionnaire Rivermead sur les symptômes post-commotionnels, ont été évalués chez 94 patients ayant subi un TCCL au cours de la phase aigue, ainsi que chez 22 sujets témoins. Après un an, 36 patients qui avaient accepté de participer à une visite de suivi ont à nouveau été évalués. Les polymorphismes et l’expression des gènes ont été évalués chez les patients ayant subi un TCCL et chez les sujets témoins.Résultats: Au cours de la phase aigue, les patients ayant subi un TCCL avec douleur (69 %) présentaient davantage de symptômes psychologiques et de somnolence et étaient moins aptes à retourner au travail que les patients sans douleur. Après un an, 19 % des patients ayant subi un TCCL souffraient d’une douleur persistante et de détresse psychologique. Deux haplotypes (H2 et H3) dans le gène BDNF se sont montrés respectivement délétère et protecteur contre les symptômes post-commotionnels et contre la douleur, tant au cours de la phase aigue que de la phase chronique. Le haplotype protecteur H3 a été associé à une diminution de l’expression de l’anti-sens de BDNF (BDNF-AS). Le haplotype délétère H2 a prédit le développement de la douleur chronique un an plus tard, tandis que H3 a été protecteur.Conclusions: Cette étude pilote suggère l’existence d’un mécanisme protecteur d’un effet multilocus dans BDNF à travers BDNF-AS, contre les symptômes post-commotionnels et la douleur au cours de la phase aigue et possiblement au cours de la phase chronique, un an après le TCCL. Le rôle de la RNA anti-sens devrait être validé avec de plus grandes cohortes.

Keywords: Anti-sense RNA; brain-derived neurotrophic factor; chronic pain; mild traumatic brain injury.

Grants and funding

The authors thank the Quebec Pain Research Network (QPRN) of the Fonds de Recherche Quebec–Santé (FRQ-S), the Canadian Institutes for Health Research (CIHR) for a fellowship (SK and AN), and the Ronald Denis Traumatology Fund of Sacré-Coeur Hospital for funding. G.J.L. and G.A.R. both hold a Canada Research Chair. L.D. is a Canada Excellence Research Chair in Human Pain Genetics.