水通道蛋白4在大鼠外傷性腦損傷的表達及意義

廖馭國

（河源市人民醫(yī)院神經外科，廣東 河源 517000）

外傷性腦損傷在臨床上相當常見，是危害人類生命的幾種主要疾病之一，隨著社會城市化建設，車禍、墜樓等意外傷害導致腦損傷的增加。腦水腫是大腦損傷后的主要并發(fā)癥之一，而且影響腦功能的恢復。本研究旨在通過大鼠外傷性腦損傷的研究，探討外傷性腦損傷后AQP4蛋白及其mRNA的表達變化規(guī)律，并對外傷后腦組織中AQP4的表達與腦水腫的相關性進行分析，進一步探討外傷性腦水腫的分子生物學機制。

1 材料與方法

1.1 材料

健康成年雄性SD大鼠40只，體質量（300±20）g，由江蘇大學實驗動物中心提供用隨機數(shù)字表法分為腦外傷組（包括腦外傷后4、8、12、24h和5 d）、假手術對照組。

1.2 方法

動物模型制作 采用改進的Feeney氏法[1]體腦損傷裝置進行致傷打擊，致傷沖擊力約為20×50 g/cm 制作外傷性顱腦損傷模型 。實驗時用0.35%戊巴比妥鈉 (按30 mg/kg)行大鼠腹腔注射麻醉，俯臥位固定頭部，去除大鼠頭頂部皮膚的毛發(fā)。常規(guī)消毒鋪巾，矢狀切開頭皮，于矢狀縫旁2.5 mm，冠狀縫后1.5 mm鉆一骨孔，直徑5.0 mm，顯露硬腦膜，在硬腦膜上放置墊片，打擊器下端直徑2.0 mm，下陷深度控制為2.0 mm，運用砝碼自由落體打擊器打擊硬膜上墊片造成腦組織挫裂傷。假顱腦外傷模型組僅行頭皮切開，分離骨膜，暴露頂骨，鉆骨孔顯露硬腦膜，用頭釘帽及骨蠟封閉骨窗，再縫合切口等處理。

腦組織標本的采取 腦外傷組按照分組時間點、假手術組動物于術后8 d分別用異戊巴比妥鈉行腹腔麻醉，迅速脫頸斷頭，剝離局部軟組織，分離去除顱骨和腦膜，以骨窗為中心，切取腦組織。將腦組織標本從中心點一分為二，取腦傷灶前緣約2 mm處腦皮層1塊，約(5×5×5)mm大小，立即經體積分數(shù)4%中性甲醛固定24 h，蒸餾水清洗12 h，梯度乙醇脫水，常規(guī)石蠟包埋，切片厚約4μm，經脫蠟后，采用免疫組織化學染色，顯微鏡鏡下觀察。

腦損傷不同時段AQP4的表達 大鼠腦外傷后，損傷側腦組織水含量較假手術組增加，6 h差異有統(tǒng)計學意義，24 h達高峰。與假手術組比較損傷側腦組織IgG漏出在外傷后1 h差異有統(tǒng)計學意義，6 h達高峰。免疫組化染色顯示損傷周圍處星形膠質細胞上AQP4的分布極性發(fā)生變化，毛細血管周圍的星形膠質細胞足突上AQP4表達增加，同時星形膠質細胞胞體亦出現(xiàn)AQP4表達。AQP4表達變化的時間與腦組織水含量變化一致，晚于IgG漏出的變化。

2 結果

腦創(chuàng)傷后AQP4表達研究發(fā)現(xiàn)，大鼠外傷性腦損傷后AQP4表達逐步上調，AQP4及其mRNA表達即開始增加并持續(xù)上升，4 h后開始表達上調，8 h、12 h依次增高，24 h達到峰值(P＜0.05)，3 d時仍維持較高水平，傷后5 d有所降低。腦含水量與AQP4 mRNA表達變化一致，這與Sun[2]等在大鼠局灶性皮層挫傷模型中觀測到的結果一致。腦損傷的一種保護性反應。Sun發(fā)現(xiàn)自由落體致大鼠腦損傷24 h后損傷區(qū)腦水腫明顯上調，在周邊臨近區(qū)下調，在遠處區(qū)無明顯變化。24 h后損傷部位腦水腫程度和AQP4 mR-NA表達均顯著增加，鄰近損傷位點出現(xiàn)相反改變，遠離損傷點AQP4表達卻無變化。

3 討論

水通道蛋白- 4(AQP4)在腦組織中分布廣泛[3]QP4可調節(jié)腦組織及腦脊液中水液代謝。近年來研究發(fā)現(xiàn)在許多神經系統(tǒng)疾病中均有AQP4表達的變化。AQP4在成年老鼠大腦內主要分布[4]有膠質細胞、腦室室管膜上皮細胞，毛細血管內皮細胞、其次為腦室脈絡叢上皮細胞，其中毛細血管內皮細胞及其相連的膠質細胞，其與血腦屏障密切相關。其解剖分布提示AQP4在腦內主要參與腦內水代謝的調節(jié)。相關細胞的主要生理功能是參與腦脊液的形成和重吸收，提示AQP4參與調節(jié)腦脊液的形成和重吸收。

本實驗推論大鼠外傷性腦損傷導致腦水腫的病理機制之一[5]損傷誘發(fā)了血腦屏障的膠質細胞胞膜上AQP4的表達，促進了體液能夠迅速通過毛細血管滲入神經組織間隙所造成的。故認為，發(fā)生腦組織水腫時AQP4表達增加是膠質細胞適應細胞外環(huán)境變化的反應，同時AQP4的過度表達促進了相關細胞水腫的發(fā)生和發(fā)展，而AQP4表達的下調或缺無對減輕腦水腫程度、降低死亡率有重要作用。這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)對人類高發(fā)病率、高死亡率、高致殘的急性外傷性腦水腫的治療有重大意義，AQP4抑制劑或負調節(jié)物將在外傷性腦損傷治療中起重要作用，將更好地幫助我們改進目前的治療方案、發(fā)展新的治療策略。

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