水通道蛋白4在大鼠外伤性脑损伤的表达及意义

廖驭国

（河源市人民医院神经外科，广东 河源 517000）

外伤性脑损伤在临床上相当常见，是危害人类生命的几种主要疾病之一，随着社会城市化建设，车祸、坠楼等意外伤害导致脑损伤的增加。脑水肿是大脑损伤后的主要并发症之一，而且影响脑功能的恢复。本研究旨在通过大鼠外伤性脑损伤的研究，探讨外伤性脑损伤后AQP4蛋白及其mRNA的表达变化规律，并对外伤后脑组织中AQP4的表达与脑水肿的相关性进行分析，进一步探讨外伤性脑水肿的分子生物学机制。

1 材料与方法

1.1 材料

健康成年雄性SD大鼠40只，体质量（300±20）g，由江苏大学实验动物中心提供用随机数字表法分为脑外伤组（包括脑外伤后4、8、12、24h和5 d）、假手术对照组。

1.2 方法

动物模型制作 采用改进的Feeney氏法[1]体脑损伤装置进行致伤打击，致伤冲击力约为20×50 g/cm 制作外伤性颅脑损伤模型 。实验时用0.35%戊巴比妥钠 (按30 mg/kg)行大鼠腹腔注射麻醉，俯卧位固定头部，去除大鼠头顶部皮肤的毛发。常规消毒铺巾，矢状切开头皮，于矢状缝旁2.5 mm，冠状缝后1.5 mm钻一骨孔，直径5.0 mm，显露硬脑膜，在硬脑膜上放置垫片，打击器下端直径2.0 mm，下陷深度控制为2.0 mm，运用砝码自由落体打击器打击硬膜上垫片造成脑组织挫裂伤。假颅脑外伤模型组仅行头皮切开，分离骨膜，暴露顶骨，钻骨孔显露硬脑膜，用头钉帽及骨蜡封闭骨窗，再缝合切口等处理。

脑组织标本的采取 脑外伤组按照分组时间点、假手术组动物于术后8 d分别用异戊巴比妥钠行腹腔麻醉，迅速脱颈断头，剥离局部软组织，分离去除颅骨和脑膜，以骨窗为中心，切取脑组织。将脑组织标本从中心点一分为二，取脑伤灶前缘约2 mm处脑皮层1块，约(5×5×5)mm大小，立即经体积分数4%中性甲醛固定24 h，蒸馏水清洗12 h，梯度乙醇脱水，常规石蜡包埋，切片厚约4μm，经脱蜡后，采用免疫组织化学染色，显微镜镜下观察。

脑损伤不同时段AQP4的表达 大鼠脑外伤后，损伤侧脑组织水含量较假手术组增加，6 h差异有统计学意义，24 h达高峰。与假手术组比较损伤侧脑组织IgG漏出在外伤后1 h差异有统计学意义，6 h达高峰。免疫组化染色显示损伤周围处星形胶质细胞上AQP4的分布极性发生变化，毛细血管周围的星形胶质细胞足突上AQP4表达增加，同时星形胶质细胞胞体亦出现AQP4表达。AQP4表达变化的时间与脑组织水含量变化一致，晚于IgG漏出的变化。

2 结果

脑创伤后AQP4表达研究发现，大鼠外伤性脑损伤后AQP4表达逐步上调，AQP4及其mRNA表达即开始增加并持续上升，4 h后开始表达上调，8 h、12 h依次增高，24 h达到峰值(P＜0.05)，3 d时仍维持较高水平，伤后5 d有所降低。脑含水量与AQP4 mRNA表达变化一致，这与Sun[2]等在大鼠局灶性皮层挫伤模型中观测到的结果一致。脑损伤的一种保护性反应。Sun发现自由落体致大鼠脑损伤24 h后损伤区脑水肿明显上调，在周边临近区下调，在远处区无明显变化。24 h后损伤部位脑水肿程度和AQP4 mR-NA表达均显著增加，邻近损伤位点出现相反改变，远离损伤点AQP4表达却无变化。

3 讨论

水通道蛋白- 4(AQP4)在脑组织中分布广泛[3]QP4可调节脑组织及脑脊液中水液代谢。近年来研究发现在许多神经系统疾病中均有AQP4表达的变化。AQP4在成年老鼠大脑内主要分布[4]有胶质细胞、脑室室管膜上皮细胞，毛细血管内皮细胞、其次为脑室脉络丛上皮细胞，其中毛细血管内皮细胞及其相连的胶质细胞，其与血脑屏障密切相关。其解剖分布提示AQP4在脑内主要参与脑内水代谢的调节。相关细胞的主要生理功能是参与脑脊液的形成和重吸收，提示AQP4参与调节脑脊液的形成和重吸收。

本实验推论大鼠外伤性脑损伤导致脑水肿的病理机制之一[5]损伤诱发了血脑屏障的胶质细胞胞膜上AQP4的表达，促进了体液能够迅速通过毛细血管渗入神经组织间隙所造成的。故认为，发生脑组织水肿时AQP4表达增加是胶质细胞适应细胞外环境变化的反应，同时AQP4的过度表达促进了相关细胞水肿的发生和发展，而AQP4表达的下调或缺无对减轻脑水肿程度、降低死亡率有重要作用。这一现象的发现对人类高发病率、高死亡率、高致残的急性外伤性脑水肿的治疗有重大意义，AQP4抑制剂或负调节物将在外伤性脑损伤治疗中起重要作用，将更好地帮助我们改进目前的治疗方案、发展新的治疗策略。

[1]耿 艺.AQP-4在创伤性脑水肿的表达及其对血脑屏障通透性的影响[D].大连医科大学,2009,(2):024.

[2]刘 辉,孙善全,杨 美,等.水通道蛋白4在大鼠轻度脑外伤后脑水肿形成中的作用[J].解剖学杂志,2009,(01):68-72.

[3]张荣军,游 潮,蔡博文,等.Feeney法建立大鼠闭合性脑损伤模型及评估[J].中国修复重建外科杂志,2005,19(12):1 015-1 018.

[4]向 群,杨金开,包仕尧,等.水通道蛋白-4在正常大鼠脑内分布的研究[J].中华神经医学杂志,2004,13(4):257-259.

[5]Sun MC,Honey CR,Berk C,et a1.Regulation of aquaporin-4 in a traumatic brain injury model in rals[J].J Neyrosurg,2003,98(3):565-569.