水通道蛋白-4表达与脑水肿形成的关联性

山东医药2021年第61卷第2期脑出血后血肿周围水肿形成机制的研究进展范敬争，姜玉艳天津医科大学总医院，天津300052摘要：血肿周围水肿的形成是脑出血后二次脑损伤发生的关键因素，与脑出血患者的生存预后紧密相关。

脑出血后，血管源性因素（血块的形成及回缩、血肿周围静水压的下降、血浆蛋白的外渗）、炎症反应、凝血级联反应、红细胞溶解产物、补体成分等参与了脑出血后血肿周围水肿的形成和发展，造成了神经功能进一步恶化，使脑细胞发生不可逆损伤。

因此，抑制脑出血后血肿周围水肿的形成可使脑出血患者获益。

关键词：脑出血；脑水肿；病理机制doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2021.02.024中图分类号：R743.34文献标志码：A文章编号：1002-266X（2021）02-0092-03脑出血是急性脑血管病中最严重的一种，是目前中老年人主要致死性疾病之一。

我国是脑出血的高发国家，每年由于各种原因导致的脑出血患者超过150万，且呈逐年增高的趋势［1］。

临床上单纯解决脑出血的占位效应不能明显改善脑出血患者的预后，因此，脑出血后二次脑损伤的产生和发展是影响患者疗效和预后的关键因素。

二次脑损伤包括血肿周围水肿的形成及神经细胞的缺失、变性或死亡，而血肿周围水肿是二次脑损伤发生的关键因素。

动物实验表明，血肿周围水肿量起初增长很轻微，2h后开始增多，3～4d达到高峰，随后水肿缓慢下降，直到出血后7d仍然存在［2］。

脑出血后血肿周围水肿的演变分为三个阶段：第一阶段，发生在出血最初几小时，这个过程包括血块回缩、静水压下降导致血浆渗出到血肿周围形成血管源性水肿，其同时造成血肿周围的脑血流量轻微下降，进而引起血块周围暂时性缺血；第二阶段，发生在出血之后的24～48h，此阶段主要是炎症反应及凝血酶激活引起的细胞毒性水肿，其直接造成血脑屏障破坏、脑组织代谢活性降低及随后的脑血流量下降；第三阶段，发生在出血3d后，此阶段主要是红细胞溶解破坏和血红蛋白毒性引起的延迟期水肿，其所诱导的神经毒性等血液成分同时能造成神经损伤。

新生大鼠缺氧缺血性脑损伤AQP-4表达及依达拉奉治疗效果的研究目的:探讨新生大鼠缺氧缺血性脑损伤(hypoxic-ischemic brain damage,HIBD)后脑组织水通道蛋白-4(AQP-4)的表达变化及依达拉奉(edaravone)对其治疗效果的影响。

方法:将7日龄Wistar大鼠120只随机分为3组:假手术组、缺氧缺血模型组(HIBD组)及依达拉奉治疗组,每组各40只。

每组根据处死的时间不同又分5个亚组:6、24 h、3、5、7 d组,每亚组各8只,各组分别于不同时间点处死动物,测脑组织含水量,并采用免疫组化方法检测AQP-4的表达。

结果:AQP-4在缺氧缺血6 h即增强,3 d达高峰,5～7 d逐渐降低(P＜0.01);治疗组各时间点AQP-4表达水平较HIBD组明显降低(P＜0.01)。

结论:AQP-4参与了HIBD脑水肿的发生发展过程,依达拉奉可降低AQP-4的表达,从而减轻脑水肿,这可能是其脑保护作用机制之一。

[Abstract] Objective: To probe into the expression of AQP-4 in brain tissue after hypoxic-ischemic brain damage(HIBD) in neonatal rats and the effect of Edaravone on the treatment of HIBD. Methods: A total of 120 seven-day-old Wistar rats were randomly divided into three groups(n=40), sham-operated group, hypoxic-ischemic brain damage(HIBD) group and Edaravone-treated group. Each group were divided into five sub-groups(n=8 in each subgroup) based on different time points after HIBD(6,24 h,3,5,7 d). Animals were sacrificed at different time points. Changes of brain water content were determined. And immunohistochemical technique was used to determine the expression of AQP-4. Results: The expression of AQP-4 increased significantly on 6 h after HIBD, the peak reached on 3 d and 5-7 d gradually decreased(P＜0.01). The level of AQP-4 expression in treatment group was significantly lower than HIBD group at each time point(P＜0.01). Conclusion: AQP-4 involves in the occurrence and development process of cerebral edema after HIBD. Edaravone can reduce the expression of AQP-4, so as to alleviate brain edema, which may be the one of the mechanisms of brain protection.[Key words] Edaravone; Aquaporin-4; Neonatal rats; Hypoxic-ischemic; Brain edema新生儿缺氧缺血性脑病(hypoxic-ischemic encephalopathy,HIE)是由于各种围生期窒息导致胎儿或新生儿脑缺氧缺血性损伤,而脑水肿是新生儿HIE早期出现的病理生理过程,与许多后遗症的发生密切相关。

2024-2025学年天津市新华中学高二（上）月考生物试卷（10月份）一、单选题：本大题共24小题，共63分。

1.如图所示，图中 a、b、c 为相应部位的细胞外液，箭头①②③表示相应的内环境中液体的流动方向。

下列说法正确的是（）A. a 中的成分有水、葡萄糖、血红蛋白和激素等B. 三种细胞外液中，a 中蛋白质含量较多，渗透压最高C. 内环境稳态就是指①②③等中各种成分保持动态平衡D. 图中箭头②③所代表的过程受阻均会引起组织液渗透压升高2.感染性肺水肿的病理过程中，会出现肺毛细血管通透性增加、肺毛细血管压力增加、淋巴液循环障碍等症状。

如图为肺组织的结构示意图，A、B、C分别表示不同的体液。

下列关于感染性肺水肿的分析，叙述错误的是（）A. 肺组织中绝大多数细胞可与A进行物质交换B. 血液流经肺组织，动脉端O2含量比静脉端高，CO2含量比静脉端低C. 肺毛细血管通透性增加，会导致血浆渗透压相对降低，引起肺组织水肿D. 肺静脉闭塞症或肺静脉狭窄、输液过量均可能导致肺毛细血管压力增大3.某同学计划进行“探究生物体维持pH稳定的机制”的实验。

下列相关实验设计或操作中正确的是（）A. 设置鸡肝匀浆、黄瓜匀浆、稀释的鸡蛋清三组进行对照实验B. 在各组中分别先滴加盐酸后滴加NaOH溶液并测定pHC. 实验过程中用Na2SO4和NaHSO4配制pH为7的硫酸缓冲液D. 以酸或碱的滴数为横轴，以pH为纵轴，画出各组pH变化的曲线4.运动神经元的结构示意图如下，下列叙述正确的是（）A. 图中①不属于神经末梢，②属于神经末梢B. 该神经元有多个轴突和多个树突C. 该神经元位于膝反射的反射中枢D. 刺激该神经元轴突产生的局部电流沿神经纤维传播5.条件反射的建立提高了人和动物对外界复杂环境的适应能力，是人和高等动物生存必不可少的学习过程。

下列叙述正确的是（）A. 实验犬看到盆中的肉时唾液分泌增加是先天具有的非条件反射B. 有人听到“酸梅”有止渴作用是条件反射，与大脑皮层言语区的S区有关C. 条件反射的消退是由于在中枢神经系统内产生了抑制性效应的结果D. 条件反射的建立需要大脑皮层参与，条件反射的消退不需要大脑皮层参与6.如图为某同学注射疫苗时，缩手反射弧某突触的局部结构示意图（5-羟色胺为抑制性递质）。

水通道蛋白4的研究进展水通道蛋白4（AQP4）是一种与水的通透性有关的蛋白，主要存在于中枢神经系统，并广泛表达于中枢神经系统的星形胶质细胞、脉络丛上皮细胞、室管膜上皮细胞等支持细胞中，目前大量研究表明，AQP4不仅与脑水肿的发生发展密切相关，同时还参与多种神经系统疾病的病理过程，对临床神经系统疾病的诊断及治疗具有重要的意义，本文就AQP4与几种常见神经系统疾病的联系作一综述。

水通道蛋白（aquaporins，AQPS）就是一組与水的通透性有关的蛋白，其中AQP1最早被发现，随后又陆续发现了包括AQP0-AQP12在内的13种水通道蛋白，其中AQP1、AQP3、AQP4、AQP5、AQP8和AQP9主要存在于哺乳动物的脑组织中，尤以AQP4的存在及表达最为重要，参与了脑水肿及多种神经系统疾病的发展。

1 AQP4基本结构及分布AQP4基因位于人类染色体18q11.2与q12.1的连接处，包含4个外显子，负责127、55、27、92位氨基酸序列的编码，3个内含子位于其间。

从结构上看，其包括6个跨膜结构和A、C、E 3个细胞外环和B、D 2个细胞内环。

AQP4的四级结构是由相对分子质量约34 KD的4个具有独立活性的且均含有6条疏水性跨膜结构的单体组成的四聚体，每个单体的6条疏水性跨膜结构形成类似沙漏的水通道，仅允许单线通过1个水分子。

AQP4主要分布于中枢神经系统的星形胶质细胞、脉络丛上皮细胞、室管膜上皮细胞等支持细胞中，并大量表达在星形胶质细胞足突、胶质界膜、软脑膜及室管膜与其下星形胶质细胞的空隙中，目前尚未发现其在兴奋性细胞中表达[1]。

此外，AQP4呈极性分布于星形胶质细胞足突上，锚定蛋白和细胞周围环境对其这种分布起到了一定的作用[2]。

由此可以简单的通过AQP4的分布及表达特点推断其与中枢系统的水平衡有关。

2 AQP4与Kir4.1内向整流钾离子通道4.1（Inwardly rectifying K+ channel，Kir4.1）是中枢神经系统的一种膜蛋白，其具有内向整流的特点并能通过调节胞外过高的钾离子浓度而维持内环境的稳态。

小鼠脑水肿表型一、引言脑水肿是指由于各种原因引起的脑组织水分增多和体积增大的病理状态，是许多神经系统疾病的常见并发症。

小鼠作为一种常用的实验动物模型，其在脑水肿方面的表型研究对于深入理解脑水肿的发病机制和寻找治疗策略具有重要意义。

本文将就小鼠脑水肿的病理生理、影像学、分子生物学表现以及治疗策略进行综述。

二、小鼠脑水肿的病理生理表现小鼠脑水肿的病理生理表现主要包括以下几个方面：1.水肿：脑水肿时，脑组织水分增多，导致脑体积增大，重量增加。

2.颅内压升高：由于脑组织水分增多，颅内压会相应升高，导致颅内血液循环障碍。

3.神经元损伤：脑水肿可引起神经元损伤，导致神经功能障碍。

4.炎症反应：脑水肿可引发炎症反应，导致局部炎症细胞的浸润和炎症介质的释放。

三、小鼠脑水肿的影像学表现影像学技术如MRI和CT等可用于小鼠脑水肿的检测和评估。

MRI具有高分辨率和高敏感性的优点，能够清晰地显示脑水肿的部位和程度。

CT扫描可用于观察脑室系统和硬膜外水肿的变化。

通过影像学技术，可以直观地了解小鼠脑水肿的进展和严重程度。

四、小鼠脑水肿的分子生物学表现脑水肿的发生和发展涉及到多种分子机制。

研究表明，水通道蛋白（AQP）家族在调节脑水肿过程中发挥重要作用。

AQP4是中枢神经系统主要的AQP，在脑水肿时表达水平升高。

此外，细胞因子、趋化因子和生长因子等也在脑水肿过程中发挥重要作用。

这些分子机制的研究有助于深入理解脑水肿的发病机制，为治疗策略的研发提供理论支持。

五、小鼠脑水肿的治疗策略针对小鼠脑水肿的治疗策略主要包括以下几个方面：1.药物治疗：通过使用利尿剂、脱水剂等药物治疗，降低颅内压，缓解脑水肿。

同时，一些药物如糖皮质激素和抗氧化剂等也被用于减轻炎症反应和保护神经元。

2.手术治疗：对于严重的脑水肿，可能需要采用手术治疗以降低颅内压，如去骨瓣减压术等。

3. 低温治疗：低温治疗被证实可以有效减轻脑水肿和降低颅内压。

通过降低体温，可以减少脑组织代谢，降低颅内压，同时减轻炎症反应。

ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　ＯＦ　ＬＩＦＥ　２０１０，３０（４）文章编号： １０００－１３３６（２０１０）04－0632-04水通道蛋白与脑部疾病杨青松 刘　露 蔡翔君徐州师范大学生命科学学院，徐州　２２１１１６摘要：水通道蛋白是参与跨细胞水转运的膜通道蛋白家族成员，广泛存在于机体组织细胞中，参与水的分泌与吸收。

近年来脑部的水通道蛋白成为研究热点。

水通道蛋白在脑中的主要生理功能是参与调节脑内渗透压及电解质的平衡，维持脑脊液的分泌及平衡，并与各种脑部疾病的病理过程及其所造成的水肿密切相关。

调控水通道蛋白的表达可以减轻各种脑部疾病造成的病理损伤和阻止脑水肿的形成，这为临床治疗脑部疾病提供了新的思路和方法。

本文就水通道蛋白与脑部疾病的关系的研究进展作一综述。

关键词：水通道蛋白；脑水肿；脑缺血；脑肿瘤中图分类号：收稿日期：２０１０－０１－１４作者简介：杨青松（１９８５－），男，硕士生，通讯作者，Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｓｙａｎｇ１８０＠１６３．ｃｏｍ；刘露（１９８５－），女，硕士生，Ｅ－ｍａｉｌ：ｎｉｃｅｂｅａｓｔ＠１６３．ｃｏｍ；蔡翔君（１９８９－），女，硕士生，Ｅ－ｍａｉｌ：ｃａｉｘｉａｎｇｊｕｎ１＠１６３．ｃｏｍ水通道蛋白（ａｑｕａｐｏｒｉｎ，　ＡＱＰ）是一组参与跨细胞水转运的膜通道蛋白。

１９８８年Ａｇｒｅ［１］在人类红细胞上发现了第一个水通道蛋白，之后成功在非洲爪蟾卵母细胞表达系统中证实了它具有水转运功能。

水通道蛋白的分子量约为３０　ｋＤａ，属膜嵌入蛋白（ｍａｊｏｒｉｎｔｒｉｎｓｉｃ　ｐｒｏｔｅｉｎ，　ＭＩＰ）家族成员，结构中含有天冬酰胺－脯氨酸－丙氨酸（ａｓｐａｒａｇｉｎｅ－ｐｒｏｌｉｎｅ－ａｌａｎｉｎｅ，　ＮＰＡ）重复序列，后者是ＭＩＰ的特征性序列，决定着水的选择性通透作用。

近年来，已经在哺乳类动物组织中鉴定出了１３种水通道蛋白（ＡＱＰ０￣ＡＱＰ１２），它们主要存在于哺乳动物的上皮细胞、内皮细胞和其他组织中［２］；其中有６种是在中枢神经系统中表达，包括ＡＱＰ１、ＡＱＰ３、ＡＱＰ４、ＡＱＰ５、ＡＱＰ８和ＡＱＰ９。

水通道蛋白的发现及对人体的作用刘彦成（渭南师范学院环境与生命科学系陕西渭南 714000）摘要：水通道蛋白(aquaporin，AQP) 是一种对水专一的通道蛋白。

具有介导水的跨膜转运和调节体内水代谢平衡的功能。

水通道蛋白调节失控与水平衡紊乱等一系列疾病密切相关。

关键词：细胞膜；水通道蛋白（AQP）；跨膜转运；疾病；调节Abstract:The pass of water protein (aquaporin, AQP) is one kind of adding water single-minded channel protein.Has lies between leads the water the cross membrane transportation and the adjustment body domestic waters metabolism balance function.Pass of water protein adjustment out of control and level balance disorder and so on a series of disease close correlation.Key word:Cell membrane pass of water protein (AQP) cross membrane transportation disease adjusts1 水通道蛋白的发现1.1 细胞膜的运输方式细胞是构成生物的基本单位，细胞与细胞之间则是通过细胞膜来沟通和实现基本的生命活动。

细胞膜的主要成分为磷脂和蛋白质，其结构为磷脂双分子层，磷脂双分子层上有糖蛋白，糖蛋白所在一侧为细胞外侧。

物质跨膜运输可分为自图1 细胞膜的立体结构由扩散（不需能量、载体），协助扩散（不需要能量、需载体），主动运输（要能量、需载体）三种。

还有一些大分子物质是通过胞吞、胞吐方式通过细胞膜，它们需要能量、不要载体。

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【摘要】目的探讨重型颅脑伤患者血清及脑脊液中水通道蛋白质4(aquaporin-4,AQP-4)的表达水平及其意义. 方法选取我科重型颅脑损伤46例手术患者,分别在手术时、手术后3d、手术后1周采集血清及脑脊液,应用酶联免疫吸附法检测血清及脑脊液中AQP-4水平. 结果在手术时、手术后3d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3d较手术时升高(P＜0.05),术后1周AQP-4水平较术后3d降低,差异具有统计学意义(P＜0.05). 结论重型颅脑损伤后患者血清及脑脊液中AQP-4水平随着病程进展变化,推测AQP-4可能参与了脑损伤过程.【期刊名称】《山西医科大学学报》【年(卷),期】2014(045)002【总页数】3页(P134-136)【关键词】重型颅脑损伤;水通道蛋白-4;血清;脑脊液【作者】胡明军;崔健;王钢;叶妮;阎艳;任保明;马顺前;伊西才;刘卫平【作者单位】西安市第一医院神经外科,西安710002;西安市第一医院神经外科,西安710002;西安市第一医院神经外科,西安710002;西安市第一医院神经外科,西安710002;西安市第一医院神经外科,西安710002;西安市第一医院神经外科,西安710002;西安市第一医院神经外科,西安710002;第四军医大学西京医院神经外科;第四军医大学西京医院神经外科【正文语种】中文【中图分类】R651.1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。

幼年大鼠脑膜炎脑水肿模型中AQP4的表达变化及内化黄娟1，2，陆蔚天1,2，杨致邦1,3，徐进1,2，甘胜伟1,2，邱国平1,2，孙善全1,2✉（400016 重庆，重庆医科大学基础医学院：神经科学研究中心 1 ，人体解剖学教研室2，病原微生物与免疫学实验室3）[摘要] 目的观察在幼年大鼠脑膜炎脑水肿模型中水通道蛋白4（AQP4）的表达变化及内化现象，探讨AQP4及其内化在脑膜炎脑水肿发生中的作用。

方法采用幼鼠延髓小脑池注入B族溶血性链球菌建立细菌性脑膜炎模型，采用干湿质量法、伊文思蓝含量测定法、免疫印迹法分别检测脑膜炎幼年大鼠脑含水量、血脑屏障通透性以及AQP4的表达水平，运用免疫荧光双标的方法检测AQP4分别与早期内涵体标记物EEA1和晚期内涵体标记物MPR的共表达。

结果①脑含水量：模型组为（77.3±1.6）%，对照组为（81.4±2.3）%，模型组较对照组增加，差异具有统计学意义（P＜0.05）；② AQP4表达水平：模型组为（44.50±7.45）%，对照组为（57.41±7.00）%，模型组较对照组增高，差异具有统计学意义（P＜0.05）；③依文思蓝含量：模型组为4.35±0.21μg/g，对照组为4.27±0.33μg/g，无统计学差异（P＞0.05）；④脑膜炎模型中，AQP4分别与EEA1和MPR共表达。

结论在幼年大鼠脑膜炎脑水肿模型中，脑内AQP4表达上调，同时存在AQP4内化的现象。

[关键词]脑膜炎；脑水肿；水通道蛋白-4；内化；内涵体[中图法分类号］R741.02 ［文献标识码］A[基金项目]国家自然科学基金（31300911）；重庆市自然科学基金（CSTC 2012jjA10022, CSTC 2011jjA10003）[通信作者]孙善全，E-mail:sunsq2151@Upregulation and Internalization of AQP4 in infancy rat brains with bacterial meningitisHuang Juan1,2，Lu Weitian1,2，Yang Zhibang1,3，Xu Jin1,2，Gan Shengwei1,2，Qiu Guoping1,2，Sun Shanquan1,2✉ ( 1Center of Neuroscience，2Department of Anatomy，3Pathogenic microorganism and Immunology Laboratory，College of Basic Medical Sciences，Chongqing Medical University，Chongqing，400016，China)[Abstract] Objective To examine the alteration of AQP4 expression and investigate the occurrence of aquaporin-4（AQP4）internalization in rat brains with bacterial meningitis, so as to explore the possible role of AQP4 and its internalization in the brain edema of meningitis. Methods Group B hemolytic Streptococcus was injected into the cerebellar medulla pool of rat brains to establish bacterial meningitis model. The brain water content, integrity of blood-brain barrier and expression of AQP4 were measured, respectively, by wet and dry weight methods, Evans blue(EB) staining and western blot. Double immunofluorescence labeling was applied to detect the co-expression of AQP4 with EEA1 and AQP4 with MPR, respectively. Results ① Compared with control group [（77.3±1.6）% ], the brain water content in the model group [（81.4±2.3）% ]increased ; ② Compared with control group [（44.50±7.45）%], AQP4 expression in the model group [（57.41±7.00）% ] increased;③ Compared with control group（4.27±0.33μg/g）, Evans Blue content in the model group（4.35±0.21μg/g）have not changed significantly; ④The co–expression of AQP4 with EEA1 and AQP4 with MPR were observed in meningitic rat brains. Conclusion AQP4 in rat brains is up-regulated in the bacterial meningitis model. Meanwhile, the internalization of AQP4 occurs in this model.[Key words] bacterial meningitis；brain edema；aquaporin-4；internalization；endosomeSupported by the National Natural Science Foundation of China (31300911) and Natural Science Foundation Project of CQ CSTC (cstc2012jjA10022,cstc2011jjA10003).Corresponding author: Sun Shanquan, E-mail: sunsq2151@细菌性脑膜炎 (bacterial meningitis)是常见的小儿中枢神经系统感染性疾病。

水通道蛋白-4毕业论文1 白家族,分布于高等脊椎动物上皮细胞或内皮细胞.结构上由28-KDa亚单位组成4聚体,每个亚单位构成孔径约0.38nm的水孔通道,在渗透压驱动下实现水双向跨膜转运【1】.目前11种亚型已经在哺乳动物中被确定(AQP0-10),各种亚型的体内分布具有组织特异性,其中水通道蛋白-4 (Aquaporin 4,AQP4)以极化形式集中分布于中枢神经系统脑毛细血管周边的星形胶质细胞足突或室管膜细胞【2】.血脑屏障(blood-brain barrier, BBB)为脑内另1调控水平衡的复合体,由无窗孔的脑毛细血管内皮细胞及细胞间紧密连接,基底膜,星形胶质细胞等组成,介于血液和中枢神经系统(central nervous system,CNS)之间,限制血液中某些离子,大分子物质转移到脑实质,此屏障作用为维持CNS内环境稳定,保障脑功能正常行使提供了重要保障.BBB分化发育过程中脑毛细血管内皮细胞间紧密连接的形成虽被认为是其成熟的标志,但BBB生理功能的实现有赖于各组成成分间的相互作用.近来对星形胶质细胞调控BBB物质交换和脑内水平衡方面的作用日益受到重视,并认为与AQP4表达有关.本文就AQP4与血脑屏障发育及其完整性关系的研究进展作1 中华麻醉在线 https:// 2022年9月2综述.1.BBB分化发育过程中AQP4的表达目前由于对鸡胚视顶盖中血管及BBB分化的研究已较完善,因此常被用于BBB的研究模型.Nico及其同事【3】采用免疫细胞化学, 分子生物学技术研究了鸡胚视顶盖AQP4在BBB分化发育过程的动态表达.免疫电镜显示鸡胚视顶盖发育第9 d,BBB仅由不规则的内皮细胞组成,内皮细胞间紧密连接尚未形成,AQP4未见表达.待发育至第14 d,Western blot 技术首次在约30 kDa链附近检测出AQP4 的免疫活性,电镜下显示短的内皮细胞间紧密连接已形成,并串联构成BBB的微血管,星形胶质细胞间断黏附于血管壁,AQP4不连续地表达于血管周边,血管周围仍然存在小空隙.发育第20 d BBB成熟,内皮细胞间紧密连接形成,BBB微血管被星形胶质细胞紧紧包被,血管周边星形胶质细胞足突上的AQP4呈现强阳性表达,且冷冻断裂研究显示AQP4的正交排列阵也同步形成.而在啮齿类动物,BBB分化发育发生于出生后,AQP4表达与BBB发育也表现出1定的同步性.大鼠出生后脑毛细血管呈最大速率增殖,BBB逐步发育完全,脑内AQP4的首次检出也恰在出生后(生后第7 d的小脑内),且随BBB分化发育逐渐增加【4】.以上证据显示不论BBB于胚胎期发育完全的禽类还是出生后发育完全的啮齿类动物,AQP4表达与BBB分化发育都表现出1定意义的同步性,说明脑内水调控与血脑屏障关系密切.2.AQP4在BBB发育过程中的作用3水通道蛋白的表达与BBB生理功能间的联系在胚脑发育过程中得到了很好地体现.啮齿类动物胚脑发育之初,巨大的细胞外间隙(ECS)容纳着大量水和离子,仅通过简单扩散将其转移入血液,ECS 容积改变不明显.随着BBB分化发育,胶质细胞在脑毛细血管外层被膜形成,AQP4表达增多,待到脑发育后期BBB分化发育成熟时,ECS 内水及离子得以高效转运,ECS容积迅速减小,完成了脑的最后发育【4】.为进1步揭示AQP4在BBB发育过程中的作用,研究者【3】采用脂多糖(LPS)破坏发育20 d的鸡胚视顶盖(即发育成熟的BBB)以模拟脑膜脑炎时的病理病变.受LPS影响电镜下BBB形态发生明显改变,内皮细胞间紧密连接被分开,血管周边星形胶质细胞足突明显水肿,AQP4免疫反应活性变微弱且呈间断分布,表明BBB受损时AQP4 也发生相应改变,AQP4是脑水肿发生的关键因素,且BBB与调控水流的AQP4关系密切.3.mdx和mdx3cv模型中BBB结构和AQP4表达的变化mdx模型模拟了人类Duchenne型肌营养不良症(DMD).此病为X性连锁隐性遗传性肌病,由于编码抗肌萎缩蛋白(dystrophin)的DMD基因缺陷(缺失或突变),肌细胞内缺乏dystrophin,导致肌纤维膜细胞骨架功能缺失,产生对称性肌无力,肌萎缩为主要特征的临床症状【5】.近年来该病的细胞膜学说得到多数学者的认同,即肌细胞遗传性某种代谢缺陷使肌纤维膜结构和功能发生改变,因此细胞膜尤其是膜蛋白的研究成为DMD膜假说的重要手段.研究显示mdx小鼠4肌纤维膜上AQP4蛋白呈年龄相关性下调,1岁龄成年mdx小鼠较年龄相仿的野生型小鼠AQP4表达下调90%以上【6】,脑内AQP4的表达也呈现与年龄相关的下调,同时DMD患者的肌组织活检也显示AQP4表达下调的结果【7】,因此目前认为AQP4表达的改变涉及DMD的发病, mdx模型也因此被用于AQP4的研究.Nico等【2】研究显示dystrophin 表达缺陷的18-20个月龄的mdx 小鼠BBB形态改变明显,内皮细胞间紧密连接断裂,细胞旁及细胞间转运增加,血管周围星形胶质细胞水肿,AQP4表达下调,BBB渗透性增加,血管源性水肿形成.进1步研究显示BBB改变始于mdx小鼠出生前,即肌肉病理特征尚未表现时,表达于内皮细胞胞膜的细胞间紧密连接相关蛋白ZO-1下调并移位至胞浆,影响细胞间紧密连接的形成,GFAP(星形胶质细胞表面的1种标志物)下调,星形胶质细胞减少,AQP4表达也下调,血管渗透性增加【8】.mdx模型说明BBB完整性和星形胶质细胞调控水转运的作用密切相关,同时也说明脑内AQP4的定位有赖于dystrophin蛋白.脑内dystrophin蛋白包括DP140,DP71及长链dystrophin DP427,以DP71为主.由于mdx模型并不影响DP71表达,遂采用敲除DP71的mdx3cv模型进1步研究.mdx3cv模型中2月龄小鼠即出现AQP4表达下调,较mdx小鼠提前出现.免疫组化显示mdx3cv小鼠脑皮质血管周围的大量星形胶质细胞足突甚至没有AQP4染色,免疫金结果进1步明确显示肿胀的星形胶质细胞足突出现极少的AQP4金颗粒,且少量AQP4金颗粒移位至神经纤维周边的星形胶质细胞膜.AQP4在mdx3cv小鼠模型的表达改5变也说明DP71对其在脑内的准确,稳定定位起关键作用.4.AQP4与BBB完整性的关系DMD,颅脑机械损伤,神经系统损伤,化脓性脑病,颅脑肿瘤,永久性脑缺血或短暂性脑缺血再灌注损伤等病变多伴有BBB损伤,脑血管渗透性增加及血管源性水肿,而AQP4在其中的上调或下调表达不1【9,10,11,12】,以致难以明确AQP4上调或下调与水肿形成或消退的关系.AQP4上调是引起水肿的早期原因抑或是水肿发生后促进水肿液排出的反应,AQP4下调阻止了水肿液清除而致水肿抑或是AQP4下调是抑制水肿恶化的机体防御反应mdx,mdx3cv小鼠AQP4表达下调同时血管周边星形胶质细胞水肿【13】,说明生理情况下AQP4下调可能促进水肿形成.水中毒情况下, 敲除AQP4基因模型及mdx模型较野生型动物更易抑制脑水肿形成【13,14,15】,说明水中毒病理情况下AQP4下调可能抑制脑水肿形成.病理和生理情况下渗透梯度的改变或许可以解释AQP4此截然相反的作用.生理情况下,由于AQP4与内在整流性K+通道(Kir 4.1)共定位, 使脑实质内水及神经元放电活动释放出的K+被及时清除入血流,确保神经信号的正常传导和脑内环境的渗透平衡【13,16】,因此认为生理情况下水通过AQP4从脑实质流向血液,而AQP4缺乏或减少则阻碍水正常清除导致脑水肿.相反,在脑水平衡失调的病理情况下,脑内水从血流反向流入脑实质,AQP4上调则促进脑水肿形成,抑制其表达则抑制水肿形成.5. AQP4在星形胶质细胞-血管内皮细胞混合培养体系中的表达6细胞培养是胶质细胞-内皮细胞间相互作用体外研究的良好工具【17,18】.免疫荧光分析显示AQP4主要表达于星形胶质细胞离体培养系中的质膜,不同于在体脑内星形胶质细胞足突上的极化分布,提示BBB可能调控AQP4的分布【19】.大量研究已经证明星形胶质细胞和血管内皮细胞间具有相互调控作用【20,21,22】,而多数研究仅针对星形胶质细胞对内皮细胞的影响,为证实内皮细胞会影响星形胶质细胞单细胞培养系中AQP4的分布,研究者将小鼠脑毛细血管内皮细胞bEnd3平置于取自小鼠或大鼠的星形胶质细胞单细胞培养体系中,使两类细胞直接接触以混合培养.和bEnd3内皮细胞共培养7-14d后,星形胶质细胞和内皮细胞形态都发生明显改变.星形胶质细胞由扁平,单1的融合层转变成由延伸的多细胞柱和肥厚的足突构成的岛屿状,内皮细胞形成毛细血管样结构.而bEnd3内皮细胞单细胞系培养时并无上述改变,证明内皮细胞和星形胶质细胞间的确存在信息交流.免疫荧光分析技术进1步显示,与星形胶质细胞单细胞培养系相比,混合培养体系中AQP4免疫染色增强,且极化分布于靠近内皮细胞,GFAP阳性的星形胶质细胞足突,极少或没有表达于质膜或细胞内【23】,进1步从体外形象地说明内皮细胞是影响了AQP4在星形胶质细胞足突极化表达,同时从另1侧面说明AQP4表达与BBB发育相互关联.至于影响AQP4在混合培养体系中再分布的具体分子机制目前仍处于研究中. 综上所述, AQP4表达变化与BBB分化发育过程具有同步性,两者在调控脑内水平衡方面相互作用,相互影响.研究两者在调控脑内水平衡方面的具体关关系将有助于脑水肿的研究,必将为寻找脑水肿的7治疗手段开辟新途径.。

黄芪甲苷对大鼠脑出血后脑水肿及水通道蛋白4表达的影响赵剑;刘广辉;梁亮;李盟;赵冉然;张莲香;王效军;秦毅【摘要】目的通过黄芪甲苷(AstragalosideⅣ,ASG)对大鼠脑出血后脑水肿程度及脑出血灶周围组织水通道蛋白4(Aquaporin-4,AQP4)表达的影响,探讨ASG调节脑出血后细胞水肿的机制.方法将健康的雄性SD大鼠随机分为对照组、脑出血模型组及ASG治疗组,对各组大鼠分别在脑出血后1、2、3、5、7d进行以下研究:采用干湿重法测量各组大鼠脑组织含水量;运用免疫组织化学技术检测各组大鼠脑出血灶周围组织AQP4表达阳性的细胞数;应用Western blot法检测各组脑出血灶周围组织中AQP4的表达.结果 (1)模型组大鼠的脑组织水肿程度在l、2和3d 时间点均高于对照组(P＜0.01),而在5、7d时间点处两组差异无统计学意义(P＞0.05);治疗组大鼠脑水肿程度仅在2d时间点高于对照组(P＜0.05),在2、3d时间点均低于模型组(P均＜0.05);(2)对照组中AQP4蛋白表达量在各时间点均低于模型组与ASG组(P＜0.05);ASG组AQP4的表达量除1d时间点外其他各时间点均低于模型组(P＜0.05).结论 ASG具有减轻脑出血后脑水肿的作用,其作用可能是通过降低AQP4表达来实现的.【期刊名称】《宁夏医科大学学报》【年(卷),期】2015(037)008【总页数】6页(P879-882,886,前插2)【关键词】脑出血;脑水肿;水通道蛋白4;黄芪甲苷【作者】赵剑;刘广辉;梁亮;李盟;赵冉然;张莲香;王效军;秦毅【作者单位】宁夏医科大学基础医学院人体解剖学系,银川750004;宁夏医科大学基础医学院人体解剖学系,银川750004;宁夏医科大学基础医学院人体解剖学系,银川750004;宁夏医科大学基础医学院人体解剖学系,银川750004;宁夏医科大学临床医学院,银川750004;宁夏医科大学基础医学院人体解剖学系,银川750004;宁夏医科大学基础医学院人体解剖学系,银川750004;宁夏医科大学基础医学院人体解剖学系,银川750004【正文语种】中文【中图分类】R743.34通信作者：秦毅，硕士研究生导师，教授，从事神经损伤与修复方向的研究。