重型颅脑损伤患者血清及脑脊液中AQP-4水平表达及意义

胡明军，崔 健，王 钢，叶 妮，阎 艳，任保明，马顺前，伊西才，刘卫平(西安市第一医院神经外科，西安 7000;第四军医大学西京医院神经外科;通讯作者，E-mail:slhmj@tom.com)

脑水肿是重型颅脑损伤后常见的一种组织病理学反应，可导致脑容积扩大、颅内压增高、脑疝甚至死亡，危害严重。水通道蛋白(aquaporins，AQPs)在水液代谢的调节中起着重要作用，研究表明AQP-4与脑水肿密切相关，参与了脑创伤、脑肿瘤及脑缺血继发的脑水肿的过程［1］。为了进一步研究AQP-4在重型颅脑损伤过程的作用，我们检测了重型颅脑损伤患者手术后不同时间点血清及脑脊液中AQP-4的水平，现将结果报告如下。

1 临床资料与方法

1.1 一般资料

我科2010-01～2013-07收治格拉斯哥指数(GCS)评分3-8分的重型闭合性颅脑损伤患者46例，其中男 29例，女17例;年龄16-73岁，平均(37.4 ±13.6)岁;受伤至手术时间 0.5-12 h，平均3 h，术前GCS＜8分;所有患者均经 CT诊断颅内不同区域脑挫伤。

1.2 主要仪器

DENLEY DRAGON Wellscan MK 3酶标仪(芬兰Thermo公司)，低速平衡离心机(上海安亭离心机厂)。

1.3 主要试剂

人AQP-4酶联免疫吸附检测试剂盒购自武汉伊莱瑞特生物科技有限公司。

1.4 实验方法

分别在手术时、手术后3 d、手术后1周采集血清及脑脊液，无菌抽取静脉血2.0 ml，1 500 r/min离心10 min分离血清-20℃保存待测。采用酶联免疫吸附试剂盒测定血清中的AQP-4的含量，严格按照试剂盒说明书进行实验操作，每个样本做3个复孔。

1.5 统计学分析

2 结果

在手术时、手术后3 d及手术后1周重型颅脑损伤患者血清及脑脊液均可检测到AQP-4，术后3 d较手术时升高(P＜0.05)，术后1周AQP-4水平较术后3 d降低，差异具有统计学意义(P＜0.05)。

表1 颅脑损伤患者不同时间点血清及脑脊液AQP-4水平比较(ng/ml，±s)Table 1 Comparison of AQP-4 levels in serum and cerebrospinal fluid of traumatic brain injury patients at different time points(ng/ml，±s)

表1 颅脑损伤患者不同时间点血清及脑脊液AQP-4水平比较(ng/ml，±s)Table 1 Comparison of AQP-4 levels in serum and cerebrospinal fluid of traumatic brain injury patients at different time points(ng/ml，±s)

与手术时相比，*P＜0.05，与手术后 3 d相比，△P＜0.05

时间 血清CSF手术时0.43 ±0.15 1.69 ±0.52手术后3 d 0.75 ±0.24* 2.07 ±0.63*手术后1周 0.35±0.13＊△ 1.47±0.42＊△

3 讨论

AQP-4广泛存在于中枢神经系统中，尤其是在星形胶质细胞足突中，靠近基底膜处含量最丰富，这种分布特点提示AQP-4是水分子在细胞内外、血管和脑组织之间运转的重要结构基础，参与脑组织水的代谢［2，3］。Sun 等［4］发现大鼠颅脑创伤后 24 h，创伤区域脑组织AQP-4 mRNA表达增多，而该区域脑组织水肿最严重，但毗邻损伤区脑组织AQP-4 mRNA的表达下调。张琳等［5］在大鼠脑损伤模型中发现，从伤后1 h到24 h，损伤区星形胶质细胞AQP-4表达逐渐增多，24 h达高峰，AQP-4表达变化的时间与脑组织水含量变化一致，而反映血脑屏障(BBB)通透性标志物IgG的表达高峰又先于AQP-4，其推测脑损伤后先出现BBB破坏，血管源性脑水肿形成，继而激活星形胶质细胞AQP-4表达。以上的研究表明AQP-4在创伤性脑损伤后脑水肿的形成中起重要作用。AQP-4表达的调控受多种因素影响，其中PKC途径中的磷酸化是主要影响因素之一［6］。

从AQP-4与脑水肿之间的关系进行研究，近期大量研究表明，AQP-4与脑水肿密切相关［7］，AQPs参与了脑创伤、脑肿瘤及脑缺血继发的脑水肿的过程。在大鼠缺血性脑水肿模型发现缺血可以上调脑内AQP-4蛋白的表达，在缺血周边区表达量高于缺血中心区。表达上调持续7 d，其中在缺血后第3天达高峰。这与脑水肿的发生、进展和消退在时间上基本一致，提示缺血周边区高表达的AQP-4在脑水肿的发展过程中起重要作用［8-10］。在创伤性脑损伤模型中也发现 AQP-4在创伤部位的上调表达［4，11］。

对于颅脑损伤，有学者通过AQP-4 RNA干扰技术优化亚低温治疗脑水肿进行研究，他们认为，脑水肿是颅脑创伤后病情恶化和导致死亡的重要原因之一［12］;在颅脑创伤急性期，大量细胞内容物的漏出、继发性的神经细胞坏死、谷氨酸释放、氧自由基清除障碍以及蛋白酶的过度激活等，会继发一系列神经中毒炎性反应和水电解质平衡紊乱，脑组织含水量和脑容积急剧增加，引发脑水肿形成和颅内压进行性增高［13］。Kiening等认为72 h后，AQP-4的表达与水肿成正比上升，而在基因敲除鼠模型中其脑水肿明显减轻［14，15］。并提示 AQP-4上调表达与血脑屏障的开放密切相关。另有研究表明，在血脑屏障受损的血管源性脑水肿模型中，AQP-4表达减少，而在细胞毒性脑水肿(BBB完整)模型中，AQP-4的表达无明显变化，这为创伤性脑水肿提供了新的治疗信息［16］。Amiry-Moghaddam 等研究发现 AQP-4被一个锚定蛋白α-syntrophin固定在特定结构域上，在小鼠中将α-syntrophin敲除则导致AQP-4在这些结构域中的分布至少降低8倍。用α-syntrophin敲除的小鼠模型暂时阻断中脑动脉诱导脑缺血从而诱导脑水肿的产生，但大脑水肿的程度比野生型显著减少，因此说明通过AQP-4通道的水流是脑缺血诱导脑水肿的重要调控因子［17］。

对于重型颅脑损伤患者关于脑水肿AQP-4的研究中，目前较多的是在发生水肿的脑组织中检测及观察其发展趋势，在血清及脑脊液检测及研究中较少见，这样对于临床判断脑水肿发生、发展有所局限，对临床治疗也缺少客观性指导意义;本次研究主要针对重型颅脑损伤患者血清及脑脊液中AQP-4的检测结果进行研究分析，分别在手术时、手术后3天检测出AQP-4在血清及脑脊液中是存在的，并且增长水平随着脑水肿发展趋势增高，一周后又降低，这表明重型颅脑损伤后可能是由于脑组织的损伤、血脑屏障的破坏等原因AQP-4水平出现变化，同时重型颅脑损伤虽然经过手术，但脑细胞水肿的病理过程仍在进展，减压手术后水肿不会立刻减轻，甚至有可能短时间内加重，我们的实验发现AQP-4在第3天时水平最高，术后1周开始下降。

综上所述，根据本次研究，重型颅脑损伤后AQP-4存在于血清及脑脊液中，并分别在手术时、手术后3 d检测增高，1周后降低，所以认为，重型颅脑损伤早期进行AQP-4检查，对临床治疗重型颅脑损伤脑水肿的判定有较高的临床意义，可为临床上脑水肿判断及治疗做出指导性作用;但如何发生脑水肿AQP-4释放入血清及脑脊液这个过程，还需要我们进一步研究。

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