外伤性脑水肿与水通道蛋白4的关系研究

陈 江 吕中华 刘新兵 施前锋 邓晓娥 浙江省长兴县人民医院脑外科 长兴 313100

祝向东 浙江大学医学院附属第二医院神经外科

水通道蛋白系列（aquaporins，AQPs）是一类对水选择性通透的膜蛋白，分布于组织细胞，介导水分子的跨膜转运。其中水通道蛋白4（aquaporin4，AQP4）是脑内含量最多的水通道蛋白，广泛分布于端脑、间脑、中脑、小脑、脑干等部位，主要在血-脑和脑脊液-脑的交界面的星形胶质细胞表达，对维持脑内水平衡起着非常重要的作用[1]。笔者就2009年6月—2011年6月我院神经外科收治的重型颅脑损伤患者血肿周围挫伤脑组织中水通道蛋白4表达变化与伤后不同时间段挫伤脑组织含水量的关系进行研究，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 一般资料 本组35例重型颅脑损伤合并脑挫裂伤患者施行开颅血肿清除术时，术中取血肿周围挫伤后脑水肿组织作为病理标本，立即送本院病理科对标本进行分析处理。其中男26例，女9例，年龄19～52岁，平均37.5岁；平素身体健康；根据外伤到接受开颅手术的时间不同分为伤后1～6h组、～12h组、～24h组、～3d组、～5d组、～7d组、＞7d组，每组 5例；额叶组织21例，颞叶组织14例。

1.2 组织判断标准 脑挫裂伤组织为无生物活性组织，挫伤脑组织与正常脑组织间的肿胀脑组织为半暗区水肿脑组织，具有生物活性。

1.3 检测指标及方法

1.3.1 脑组织含水量 采用干湿重法计算。一部分标本用于脑组织含水量的测定，将其放在一内有生理盐水湿润的定性滤纸的培养皿中，防止水分蒸发，称其湿重。然后放入电热恒温箱中105℃烘烤至恒重并称其干重。采用干湿重法计算脑组织含水量：脑组织含水量（%）=（湿重-干重）/湿重×100%。

1.3.2 脑组织AQP4表达水平 采用逆转录cDNA、PCR扩增技术检测。另一部分标本送浙医二院神经外科免疫组化实验室用于脑组织AQP4测定，采用RNAisoReagen（tTaKaRa公司）说明书介绍的方法提取脑组织中总RNA，紫外分光光度计测定RNA含量，分装后-80℃保存备用；利用RT-PCR两步法试剂盒（TaKaRa公司）说明将mRNA逆转录成cDNA，然后再将cDNA进行PCR扩增（引物名称：5’RACE Conter Primer； 引 物 碱 基 对 序 列 ：5’AGGTAGGTGATGTTCCGAGAGCGT3’；长度：24mers）。取PCR扩增产物进行电泳，电泳结果用凝胶图像分析系统进行电泳条带光密度分析，计算AQP4产物与β-actin产物的光密度积分比值，作为AQP4表达量。

1.4 统计学方法 应用SPSS 11.0统计软件，计量资料以（±s） 表示，采用t检验。

2 结果

脑外伤后3天内，脑组织AQP4表达逐渐增高，3～5d达到高峰，与1～6h组比较，～5d组AQP4表达量明显增高（P＜0.05）；5～7d开始下降，7d后下降较为明显，与～5d组比较，＞7d组脑组织AQP4表达量明显降低（P＜0.05）。脑外伤后受伤脑组织含水量百分比在受伤后3d内逐渐增加，3～5d达到高峰，与伤后1～6h组比较，～5d组脑组织含水量百分比明显增加（P＜0.05）；5～7d逐渐降低，7d后降低较为明显，与伤后～5d组比较，＞7d组脑组织含水量百分比明显减少（P＜0.05）。由此可见，脑外伤后受伤脑组织含水量的变化与脑组织AQP4表达趋势稍有延迟，但两者呈现出极为明显的平行关系，见表1。

3 讨论

重型颅脑损伤是目前国内外神经外科重点研究的内容，而脑水肿是影响其伤情发展和预后的重要因素，脑水肿的治疗是目前临床难题之一，其主要危害是导致颅内压增高，甚至引起脑移位和脑疝，是导致死亡和致残的主要原因。目前临床上主要以20%甘露醇静脉快速滴注进行脱水来控制脑水肿，但由于使用甘露醇过程中常常导致水、电解质紊乱和酸碱失衡反而加重脑损害，更为重要的是甘露醇有诱发心力衰竭以及急性肾功能不全的风险，这迫使人们寻找更加安全的控制脑水肿的方案。近年来，AQPs的发现给脑水肿的治疗带来了新的希望，因为它仅对水选择性通过，而对其它中性小分子溶质不能通过。也许通过对AQP4的表达进行调控来控制脑外伤后脑水肿，将是除目前广泛使用的甘露醇以外新的、副作用极小的途径，具有十分重要的临床意义。

表1 脑外伤后不同时间段脑组织AQP4含量及水含量（±s，n=5）

表1 脑外伤后不同时间段脑组织AQP4含量及水含量（±s，n=5）

注：与 1～6h 组比较，*P＜0.05；与 ～5d组比较，△P＜0.05

项目AQP4含水量/%1～6h 0.86±0.12 77.75±0.50～12h 1.07±0.10 78.85±0.50～24h 1.13±0.11 79.22±0.40～3d 1.23±0.13 81.05±0.50～5d 1.37±0.12*83.23±0.40*～7d 1.04±0.11 81.34±0.45＞7d 0.85±0.08△79.73±0.56△

Agre等[2]用原位杂交免疫荧光法观察到人类AQP4定位于染色体18q11.2与q12.1之间的连接处。Papadopoulos等[3]研究发现，AQP4能够促进血管源性脑水肿中过多水分的再吸收，从而减轻血管源性脑水肿，提示AQP4的激活和（或）上调有可能成为血管源性脑水肿的一种新的治疗手段。唐宇平等[4]采用立体定向注射无肝素自体动脉血制作大鼠脑出血模型，免疫组化分析脑出血后3hAQP4开始增强，AQP4蛋白6 h开始增强，第3天达峰值。黄垂学等[5]研究证实，AQP4及其mRNA的表达变化与血脑屏障的通透性增加呈正相关。翁晓建等[6]研究发现，重型颅脑损伤小鼠8h后脑组织水肿严重，AQP4的表达显著升高，AQP4表达水平与脑水肿轻重呈正相关，从而佐证了AQP4的表达上调与重型颅脑损伤后脑水肿的形成、发展之间的相关性。本研究结果表明，脑外伤后3天内，脑组织中AQP4表达逐渐增高，3～5天达到高峰，5～7天稍有下降，7天后明显下降，脑外伤后受伤脑组织含水量的变化与之稍有延迟，但两者呈现出极为明显的平行关系，提示脑外伤后脑含水量变化极有可能是通过AQP4表达变化引起，提示AQP4是脑外伤后脑水肿形成的重要病理生理环节，它可能参与了颅脑损伤后脑水肿的发生和发展过程。

［1］刘军,鲁宏.水通道蛋白与脑水肿［J］.国际检验医学杂志,2006,27（1）:999-1000.

［2］ Agre P，King LS，Yasui M，et al.Aquaporin water channels-from atomic structure to clinical medicine［J］.J Physiol，2002，542:3-16.

［3］Papadopoulos MC，Manley GT，Krishna S，et al.Aquaporin-4 facilitates reabsorption of excess fluid in vasogenic brain edema［J］.FASEB J，2004，18（11）:1291-1293.

［4］唐宇平,苏敬敬,丁宏岩,等.水通道蛋白与脑出血后脑水肿形成的关系研究［J］.中国临床神经科学,2010,18（6）:565-572.

［5］黄垂学,李俊驹,赵建龙,等.脑损伤后水通道蛋白4表达与血脑屏障通透性的关系［J］.中华神经外科疾病研究杂志,2008,7（3）:205-208.

［6］翁晓建,李守缄,唐霍全.甘露醇对重型颅脑损伤后脑组织含水量及AQP4表达的变化［J］.中国现代医生,2009,47（35）:32-33.