水通道蛋白4在不同类型脑水肿中的表达及其作用

AQP4与脑水肿【摘要】几乎所有的颅内病变均会伴有脑水肿的发生，脑水肿既是疾病发展到一定程度出现的病理过程，同时又对疾病的发生发展起着至关重要的作用。

然而目前临床上对脑水肿的治疗还比较有限，水通道蛋白(aquaporin,AQP)家族的发现，为临床上治疗脑水肿开辟了一条崭新的道路。

【关键词】水通道蛋白；AQP4；脑水肿；血管源性脑水肿；细胞毒性脑水肿；脑积水1AQPs家族及其概述1.1AQPs家族AQPs是一组选择性水通透的跨膜通道蛋白。

1988年，Agre等首先发现第一个AQP，即后来的AQP1。

目前哺乳动物中发现至少有13种水通道蛋白[1]，其cDNA具有高度同源性。

其中AQP3、AQP7对水、尿素和甘油均具有较高的通透性，AQP9对水、尿素、甘油、嘌呤、嘧啶、单唆酸物有通透性，AQP10对水和中性物质有通透性，其余AQPs仅对水具有高度通透性。

AQPs表达于机体不同组织，参与水的转运，维持体内水的平衡。

大脑中仅表达AQP1、AQP4、AQP9。

AQP1表达于脉络丛，对脑脊液的形成起作用[2]。

神经胶质界膜的星形胶质细胞足突和室管膜细胞、脑室膜细胞有少量的AQP9表达。

大脑中AQP4表达最为丰富，对维持脑内水的平衡起重要作用。

1.2AQP4的结构1994年Jung等利用水通道蛋白家族的同源性克隆分离出一种脑内水通道蛋白AQP4。

与其他水通道蛋白的基本结构一致，有6个跨膜区，5个环，3个胞外环（A、C、E环），2个胞内环（B、D环）。

位于B环和E环的天冬酰氨-脯氨酸-丙氨酸基元（NPA）是决定水选择性通透的重要结构，为家族成员所共有。

NPA从膜的两侧吻合呈对称性镜像结构，B环和E环下沉至双分子层内，中心部分折叠形成狭窄的孔，孔道大小约为一个水分子大小。

其四级结构是由具有独立活性约30KD的亚单位组成的四聚体，并存在阻断离子的结构。

B、E环显著疏水，其任何变化都会引起水通道活性的下降，B环的NPA序列前即第189位氨基酸残基不是半胱氨酸，不能与汞结合堵塞水通道，故对汞制剂不敏感，AQPs 家族中同样对汞制剂不敏感的还有AQP7。

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脑出血后不同浓度尿激酶对水通道蛋白—4表达的影响
作者：孙树杰等
来源：《中国医药科学》2012年第24期
[摘要] 目的采用自体血注入法建立兔脑出血模型，应用不同浓度尿激酶干预，观察其对
水通道蛋白-4表达水平的影响。

方法选用60只成年健康新西兰兔（雌雄不限），采取自体血注入兔脑内囊建立脑出血模型，造模成功后随机分为5组，每组12只，其中A组为对照组，B～E组为不同浓度尿激酶干预组，在造模成功3 h后，对照组予以生理盐水干预，其余各组
注入不同浓度的尿激酶，检测其AQP-4在脑水肿组织中的表达。

结果使用尿激酶干预后，脑出血周围水肿组织AQP-4阳性的表达均显著低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.01）；其中尿激酶浓度为3万U/mL的D组AQP-4的阳性细胞表达水平最低，与其他各浓度组的免疫
表达水平比较，差异有统计学意义（P＜0.01）。

结论脑出血后，尿激酶干预能降低水通道蛋白-4的表达，其中尿激酶浓度为3万U/mL时最明显，而5万U/mL时可以增加兔脑血肿周围AQP-4的表达。

[关键词] 脑出血；尿激酶；水通道蛋白-4
[中图分类号] R743.4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616（2012）24-22-03。

㊃综述㊃通信作者:曹磊,E m a i l :C a o _L e i 1988@163.c o m水通道蛋白4在中枢神经系统疾病中的研究进展吝 娜1,曹 磊2(1.石家庄心脑血管病医院神经内二科,河北石家庄050000;2.河北医科大学第三医院放射科,河北石家庄050051) 摘 要:水通道蛋白(a q u a po r i n s ,A Q P s )是一跨膜蛋白家族,主要调节体内水的转运,A Q P 4是水通道蛋白家族成员,在中枢神经系统主要表达于星形胶质细胞终足㊂近年来,A Q P 4在多种神经系统疾病发生发展中的作用机制备受关注,通过深入研究A Q P 4在中枢神经系统疾病中的变化,有助于在分子层面阐明疾病的发生机制,从而为中枢神经系统疾病的诊疗提供新的思路和方法㊂关键词:水通道蛋白质4;脑水肿;视神经脊髓炎;阿尔茨海默病;帕金森病;癫痫中图分类号:R 742 文献标志码:A 文章编号:1004-583X (2019)06-0567-05d o i :10.3969/j.i s s n .1004-583X.2019.06.017 水通道蛋白(A Q P s )是一种膜转运蛋白,它可以转运水分子通过细胞膜,可根据渗透梯度促进双向水转运㊂在哺乳动物中,已经有13个水通道蛋白(A Q P 0-A Q P 12)被发现[1]㊂A Q P 的相对分子质量约30000[2],其中A Q P 4是中枢神经系统A Q P s 家族的主要成员,参与了多种神经系统疾病㊂A Q P 4于1994年在同源克隆大鼠的肺组织中发现㊂在结构上,A Q P 4存在8个膜嵌入域,其中包括6个跨膜结构和面向胞质的氨基酸与羧基端㊂A Q P 4在所有表达的细胞中,主要表现为两种亚型,包括以选择性拼接产生的较长的M 1亚基型,其含有M e t -1位点翻译起始区,由323个氨基酸残基构成;以及较短的M 23亚型,其含有M e t -23位点翻译起始区,由301个氨基酸残基构成[1]㊂A Q P 4分子密集聚集形成正交粒子阵列(O A P s ),其大小取决于A Q P 4-m 1与A Q P 4-m 23的比例,而A Q P 4-m 23则来稳定O A P 以及促进形成更宽的阵列[3]㊂A Q P 4在侧脑室和导水管的室管膜细胞㊁脉络丛上皮㊁软脑膜㊁下丘脑㊁视上核㊁海马齿状回和小脑浦肯野细胞均有显著表达,与神经兴奋㊁神经元兴奋后细胞外K +清除㊁细胞迁移和水运动等有关[1]㊂1 A QP 4与脑水肿1.1 脑水肿 脑水肿的特征在于脑组织中水的净增加引发组织肿胀㊂在头骨的有限空间中脑组织体积的增加直接导致血液灌注减少,导致缺血事件和颅内压增加[4]㊂目前脑水肿分为3类:细胞毒性脑水肿,离子性脑水肿,血管源性脑水肿㊂细胞毒性脑水肿的特点为细胞内水分子聚集而不伴有血脑屏障破坏㊂离子性脑水肿是内皮功能障碍的早期阶段,其仍保持血脑屏障的完整㊂血管源性脑水肿是离子性脑水肿之后内皮功能障碍的第二阶段,其伴有血脑屏障的破坏[3]㊂1.2 A Q P 4与脑水肿 尽管在各种脑部疾病中经常观察到脑水肿,但是目前仍然不完全了解水肿形成和消退的分子和细胞机制㊂虽然脑水肿定义很简单,但脑水肿形成的过程非常复杂,取决于脑部疾病的类型㊁严重程度和大脑的发育阶段[5],作为位于星形胶质细胞上的水通道,A Q P 4可能在脑水肿过程中起到相关作用,然而,A Q P 4的作用在很大程度上取决于损伤后的时间和大脑区域等[3]㊂在啮齿类动物卒中模型中,A Q P 4早期表达增加与离子性脑水肿和星形胶质细胞肿胀相一致[3]㊂在系统性低渗应激后,A Q P 4敲除小鼠显示大脑水摄取减少了31%[6]㊂在大脑中动脉(M C A O )短暂闭塞的卒中小鼠模型中,血管周围星形胶质细胞的A Q P 4表达迅速上调,其中位于梗死核心和缺血半暗带中的A Q P 4在卒中后1小时达到峰值㊂但在更严重的卒中模型中没有观察到A Q P 4表达的增加,说明在严重缺血情况下,大脑在再灌注早期不能合成A Q P 4[3]㊂A k d e m i r 等[7]对全脑缺血模型进行的研究显示,在全脑缺血后第3天和第5天A Q P 4基因敲除小鼠脑脑含水量显著低于野生型小鼠㊂说明A Q P 4的表达促进了脑水肿的形成㊂此外,有研究表明,给予A Q P 4基因敲除大鼠脑内注入生理盐水可以导致颅内压显著升高[8]㊂然后,增加的A Q P 4表达的时间分布与体内水肿的消退相关㊂在大多数脑损伤模型研究中,在损伤发生48小时后检测到A Q P 4表达增加,同时发现A Q P 4表达增多的部位位于损伤部位附近血管周㊃765㊃‘临床荟萃“2019年6月20日第34卷第6期 C l i n i c a l F o c u s ,J u n e 20,2019,V o l 34,N o .6Copyright ©博看网. All Rights Reserved.围星形胶质细胞终足和胶质界膜[9],这些变化表明,此时过量的A Q P4可能是通过蛛网膜下腔促进水肿液消除[10]㊂T a n g等[11]通过向小鼠纹状体注射5m l 自体全血建立脑出血动物模型,发现A Q P4未敲除小鼠的A Q P4表达明显增高,而A Q P4-/-小鼠的神经功能缺失程度㊁血肿周围脑组织含水量㊁毛细血管超微结构损害程度等均明显增高,因此认为A Q P4表达有利于脑出血后脑水肿的消退㊂A Q P4对于脑水肿有双重作用:在水肿形成过程中起到有害作用,在水肿消退过程中起到水清除的有利作用[3,6]㊂A Q P4与其他的跨膜结构共表达,共同参与了脑水肿的过程,其包括:内向整流钾通道(k i r4.1),参与缝隙连接形成的连接蛋白43(C X43),以及复合体中的S U R1-T R P M4[3]㊂A Q P4和K i r4.1共同存在于星形胶质细胞的终足,这与星形胶质细胞在神经元活动后缓冲空间钾和水稳态有关[3]㊂与野生型小鼠相比,A Q P4-/-小鼠在受刺激后K+的升高和清除时间明显较慢[6]㊂A Q P4缺失后,会引起K+在细胞内外不均衡分配,这可能是A Q P4破坏后星型胶质细胞肿胀的因素之一㊂A Q P4和缝隙连接非常紧密,c x43是一种参与缝隙连接形成的蛋白质,可以促进水和溶质在星形胶质细胞中的扩散,而A Q P4m i R N A调控则会影响C x43的表达水平㊂同时,在A T P释放后A Q P4可能通过激活嘌呤能受体参与细胞内C a2+信号传导[3]㊂星形胶质细胞在脑水肿形成过程中迅速膨胀,于此同时脑肿胀又引发星形胶质细胞中C a2+的信号传导,而这种信号在缺乏A Q P4的小鼠中减少㊂因此,低渗透压是以A Q P4依赖的方式启动星形胶质细胞C a2+峰值[12],而C a2+的变化很可能影响星形胶质细胞在维持血脑屏障中的某些基本功能,从而影响脑水肿[3]㊂A Q P4和S U R1-T R M P4单价阳离子复合物在脑损伤后出现上调,并集合在一起形成水/离子通道复合体使水快速进入星形胶质细胞㊂这种复合物的堵塞减少了冷损伤模型中的星形胶质细胞肿胀[3],因此,S U R1-T R M P4复合物的阻塞可减少脑部病变中的水肿形成㊂S t o k u m等[13]研究表明,A Q P4减轻水肿的机制可能与S U R1-T R M P4的阻塞有关㊂2A Q P4与视神经脊髓炎(n e u r o m y e l i t i so p t i c a, N M O)NMO是一种严重的㊁特发的㊁复发的中枢神经系统炎性脱髓鞘疾病,主要影响视神经㊁脊髓和室周器系统[14],主要表现为视神经炎和急性脊髓炎㊂研究显示NMO谱系疾病患者的中枢神经系统炎性反应发生的部位恰恰与高度表达的A Q P4的部位大致吻合[15]㊂NMO-I g G存在于星形胶质细胞足突中,有研究表明NMO-I g G与NMO具有相关性,其作为高度特异性的生物标志物(大于95%),用于区分NMO与多发性硬化(m u l t i p l es c l e r o s i s,M S)以及其他炎性神经系统疾病,而NMO-I g G的靶抗原即为A Q P4[16]㊂NMO-I g G通过与星形胶质细胞质膜中的A Q P4结合,可引发多种不同的结果,包括通过内溶酶体途径的A Q P4再分配㊁内化和降解,炎症细胞的聚集,血脑屏障的破坏和水流出受损[17]㊂并在补体存在的情况下,患者I g G与表面A Q P4的选择性结合可启动补体的活化,并使靶膜迅速丧失完整性[16]㊂患者的I g G与A Q P4的结合,致使兴奋性氨基酸转运体2(谷氨酸转运体1)从细胞表面通过内溶酶体途径的易位和谷氨酸稳态的破坏,从而导致周围神经元和少突胶质细胞的兴奋毒性大于星形胶质细胞,而这可能足以损伤或杀死少突胶质细胞,导致脱髓鞘[18]㊂通过与I g G结合阻断或丢失A Q P4可减少跳跃脉冲传导过程中积聚在轴突周围空间的水流出,从而合理地解释了NMO病变特征性的髓鞘性水肿[17]㊂A Q P4在NMO的发病机制中起到关键作用㊂目前A Q P4-I g G(NMO-I g G)的检测已成为评价中枢神经系统炎症性脱髓鞘疾病患者的重要实验室指标,A Q P4-I g G血清阳性具有诊断㊁判断预后和指导治疗等意义㊂目前已有学者开发了非病原性重组单克隆抗A Q P4抗体,其选择性地阻断NMO-I g G 与A Q P4的结合,在NMO的离体脊髓切片模型中阻止了补体和细胞介导的细胞毒性以及NMO损伤的发展[19],从而为治疗NMO的研究提供了一定基础㊂3A Q P4与阿尔茨海默病(A l z h e i m e r sd i s e a s e, A D)A D是一种神经退行性疾病,表现为中老年人的渐进性认知能力下降[19]㊂A D是由脑实质的β-淀粉样蛋白(β-a m y l o i d,Aβ)清除缺陷所导致的[12],其中Aβ-42是A D中存在的主要类型㊂星形胶质细胞在Aβ的清除和降解中起到保护作用,而在培养的星形胶质细胞中A Q P4缺乏会导致Aβ-42诱导的星形胶质细胞活化降低,星形胶质细胞中的A Q P4被认为是治疗A D的分子靶点㊂近年来发现脑内血管周围㊃865㊃‘临床荟萃“2019年6月20日第34卷第6期 C l i n i c a l F o c u s,J u n e20,2019,V o l34,N o.6Copyright©博看网. All Rights Reserved.存在类淋巴系统,其主要作用是清除Aβ等间质蛋白㊂有实验证明A Q P4-/-的A D大鼠Aβ清除速度减慢,说明类淋巴系统的清除作用可能依赖于血管周围的A Q P4表达[20]㊂B u r f e i n d等[21]在A D患者尸检中发现,分布于血管周围的A Q P4丢失程度可以预测A D病情进展程度㊂应用A Q P4敲除小鼠模型中,证明星形胶质细胞中A Q P4与谷氨酸转运体1(g l t-1)存在相互作用,A Q P4和g l t-1在星形胶质细胞中的协同作用对Aβ引起的谷氨酸诱导的神经元损伤具有保护作用,这对调节不同细胞在A D 的神经保护反应中起到关键作用[12]㊂A D动物模型中的认知功能受损可能与突触前囊泡蛋白突触蛋白(S y p)和突触后密度蛋白95(P S D-95)的表达下降有关,胆碱能系统也与A D的认知缺陷有关,而研究表明,Aβ和脑氧化应激的增加与s y p㊁p s d-95和胆碱能神经元的减少是因为A Q P4的缺失所引起[19]㊂A Q P4在A D中起到一定作用,但其确切机制尚需进一步研究㊂4A Q P4与帕金森病(P a r k i n s o n s d i s e a s e,P D) P D的临床特征是黑质中多巴胺能(D A)神经元进行性㊁选择性和不可逆的缺失导致神经功能减退,表现为静止性震颤㊁僵硬㊁运动迟缓和姿势不稳等[12]㊂与健康对照组比较,P D患者的血A Q P4降低[19]㊂研究显示,在采用甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(M P T P)干预后,A Q P4-/-小鼠较野生型小鼠表现出更强烈的炎症反应㊁更大数量的多巴胺能神经元丢失,以及星形胶质细胞和小胶质细胞增多㊂A Q P4可能是P D中免疫系统的关键调节因子[19]㊂目前的研究表明,在急性和慢性P D模型中, A Q P4缺乏使黑质(S N)D A神经元和腹侧被盖区(V T A)神经元具有相同的敏感性,S N和V T A之间D A神经元易损性不是神经元本身固有的,可能是因为神经胶质细胞和星形胶质细胞的复杂关系增加了S N-D A神经元的易损性[22]㊂也有研究表明,反应性小胶质细胞增生参与D A神经元的神经变性,当然,尽管A Q P4在静息和活化的小胶质细胞中都不存在,但S u n等[23]研究表明,A Q P4参与星形胶质细胞释放炎性细胞因子和A T P,然后间接调节小胶质细胞激活,从而影响D A神经变性,这为研究P D发病的分子机制提供了一定基础㊂5A Q P4与癫痫癫痫是一组以神经元异常同步活动引起的周期性发作和不可预测的发作为特征的疾病㊂在人类海马体中,海马角和齿状回区域均发现了A Q P4㊂研究显示水稳态是调节癫痫发作易感性的一个重要因素[24]㊂而钾离子通道参与调节细胞膜静息电位及动作电位的复极化过程,决定动作电位的发放频率和幅度,阻断或下调钾通道可增加神经元的兴奋性㊂星形胶质细胞的内向钾离子通道(K i r4.1)在维持神经元内环境K+稳态中具有重要的作用㊂在正常生理情况下,K i r4.1通道在细胞外K+浓度升高时开放,K+内流,缓冲细胞外过度的钾负荷,当此平衡失调时,细胞外局部K+浓度大幅升高,K+的缓冲作用受损,引起癫痫的发作㊂有实验显示,在硬化性海马中,星形胶质细胞具有较少的K i r4.1通道,并且免疫组织学研究表明,在颞叶癫痫患者的硬化海马中,血管周末足的K i r4.1受到损失㊂而A Q P4与K i r4.1通道共定位,参与了K+的清除,同时有研究也表明,与野生型比较,A Q P4-/-小鼠延长了电诱导癫痫发作的持续时间㊂而在海马内注射红藻氨酸癫痫模型中,A Q P4-/-小鼠每天的癫痫发作次数比野生小鼠多㊂A Q P4-/-小鼠在红藻酸诱导的癫痫持续状态模型中也表现出更大的组织水肿[19]㊂也有研究表明,A Q P4在癫痫过程中表达增加,从而诱导了癫痫时大脑的细胞毒性水肿㊂同样也有实验证明,与正常小鼠比较,在颞叶大鼠模型中的A Q P4水平显著增加[25]㊂使用免疫组织化学,逆转录聚合酶链反应(R T-P C R)和基因芯片等分析方法证实,硬化性癫痫组织中A Q P4的表达总体上是增加的,然而使用定量免疫金电子显微镜发现A Q P4在血管周围膜表达减少,并且他们认为血管周围A Q P4表达的减少会导致癫痫时海马体的水和K+失调,从而导致过度兴奋[6]㊂而多种实验证明,抑制A Q P4可以通过减少海马中的促炎细胞因子来削弱癫痫发生时的兴奋毒性[26]㊂当然,尽管在有些文献中显示,A Q P4-/-小鼠K i r4.1表达和基线K+动力学未改变,但在电刺激或皮质扩散抑制后观察到延迟的K+动力学,在癫痫患者中,A Q P4的失调可能减缓了癫痫发作后细胞外K+的衰变[19]㊂A Q P4在癫痫中起到重要作用,但A Q P4与癫痫的发生发展的具体机制需要进一步研究㊂6A Q P4的其他作用A Q P4除了与以上疾病相关外,A Q P4还参与了星形胶质细胞的迁移[27-28];A Q P4可以保护大脑由于血液中N H3水平的升高所带来的伤害,同时允许二氧化碳通过[12];A Q P4可以通过影响长时程增强㊃965㊃‘临床荟萃“2019年6月20日第34卷第6期 C l i n i c a l F o c u s,J u n e20,2019,V o l34,N o.6Copyright©博看网. All Rights Reserved.(L T P)和长时程抑制(L T D)来影响海马和杏仁核的学习和记忆[12];由慢病毒介导的A Q P4基因沉默可抑制创伤性脑损伤(T B I)后胶质瘢痕的形成,有利于神经功能的恢复[29-30];A Q P4下调可改善大鼠缺血性卒中(I S)模型的脑水肿㊁梗死体积和减少神经损伤[31];A Q P4通过直接调整干细胞的增殖而调整成人海马神经的形成,从而可以介导某些药物(如氟西汀)的抗抑郁作用[32];在脑出血后的血肿周围区域,星形胶质细胞A Q P4极性丧失,而A Q P4极性的丧失促成了脑水肿[33]等㊂A Q P4是构成离子通道分子复合体的一部分,通过A Q P4产生了水运动的渗透驱动力,从而使A Q P4在多种疾病的发生发展中均起到一定作用㊂但其参与某些中枢神经系统疾病的确切机制尚需进一步研究㊂同时A Q P4的抑制剂是否可以成为治疗某些中枢神经系统疾病的新型药物也需进一步探索㊂尽管目前缺乏特定的抗A Q P4通道阻滞剂,但是s i-A Q P4的开发为在不同时间点和解剖位置定位该通道的功能提供了一个有价值的工具,从而为通过分子机制研究以及治疗相关疾病提供了一定基础㊂参考文献:[1] M u b a r i zF,B r y a n t J L,N i mm a g a d d aV K C,e t a l.A Q P4a n dH I V A N[J].E x p M o l P a t h o l,2018,105(1):71-75.[2] R o d r i g u e z-G r a n d eB,K o n s m a nJP,B a d a u tJ.B r a i ne d e m a[M].S a l tL a k eC i t y:A c a d e m i cP r e s s,2017:163-181.[3] C lém e n tT,R o d r i g u e z-G r a n d e B,B a d a u tJ.A q u a p o r i n si nb r a i ne d e m a[J].JN e u r o sc iR e s,2018,N o v15.[E p u ba h e a do f p r i n t].[4] L e i n o n e n V,V a n n i n e n R,R a u r a m a a T.R a i s e di n t r a c r a n i a lp r e s s u r e a n db r a i ne d e m a[J].H a n d bC l i nN e u r o l,2017,145:25-37.[5]J h aR M,K o c h a n e k P M,S i m a r dJ M.P a t h o p h y s i o l o g y a n dt r e a t m e n to fc e r e b r a le d e m ai nt r a u m a t i cb r a i ni n j u r y[J].N e u r o p h a r m a c o l o g y,2019,145(P tB):230-246. 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2023-2024学年北京市丰台区高二上学期期中生物试题A卷1.下图是家兔组织切片模式图，图中数字表示相应部位的液体，X、Y表示两种细胞。

有关该组织的叙述，正确的是（）A．丙酮酸氧化分解发生在①中，为细胞提供能量B．③渗透压的大小主要取决于血糖和蛋白质的含量C．②的管壁细胞生活的环境为淋巴液和组织液D．①②③是机体进行正常生命活动和细胞代谢的场所2.校园运动会是许多同学喜爱的一项集体活动。

比赛过程中，运动员的体内会发生复杂的生理变化，以维持机体内环境的稳态。

下列相关叙述正确的是（）A．运动员体内的血红蛋白、尿素都不属于内环境成分B．运动过程中内环境的各项理化性质处于恒定不变中C．运动员们维持内环境稳态需要多个器官、系统参与D．运动时大量产热、出汗会导致机体内环境稳态失调3.人通过学习获得各种条件反射，这有效提高了对复杂环境变化的适应能力。

下列属于条件反射的是（）A．食物进入口腔引起胃液分泌B．司机看见红色交通信号灯踩刹车C．打篮球时运动员大汗淋漓D．新生儿吸吮放入口中的奶嘴4.如图1所示为某一神经元的一段轴突,图2是该段轴突神经纤维产生动作电位的模式图,下列叙述正确的是（）A．无刺激时,电流表甲、乙测量的是静息电位B．刺激图1中的C处,甲、乙电流表指针发生两次方向相反的偏转C．图2中ab段由Na +内流引起,该过程需要载体蛋白和ATPD．动作电位大小随有效刺激的增强而不断加大5.研究发现，脊髓损伤小鼠再生的神经元，远距离延伸轴突到自然状态连接的脊髓区域后，能部分恢复行走能力；但轴突延伸很短、不能在正确位置建立连接的小鼠行动能力没有好转。

以下分析不正确．．．的是（）A．再生神经元释放兴奋传递到下一神经元B．两个神经元之间只能形成一个突触结构C．部分恢复行走能力的小鼠建立了新的反射弧D．该研究有望加速中枢神经系统损伤或疾病的治疗6.北京冬奥会短道速滑比赛中，运动员机体会出现的变化是（）A．副交感神经兴奋性加强，使心跳加快B．乳酸积累造成内环境的pH明显下降C．产热量与散热量均增加，以维持体温相对稳定D．大量出汗导致失水较多，抗利尿激素分泌减少7.海蜗牛在接触几次电击后，能学会利用长时间蜷缩的方式保护自己；没有经过电击刺激的海蜗牛则没有类似的防御行为。

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。

水通道蛋白水通道蛋白是介导水跨膜转运的一大膜蛋白家族，分布于高等脊椎动物上皮细胞或内皮细胞。

结构上由28-KDa 亚单位组成四聚体，每个亚单位构成孔径约的水孔通道，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，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】。

血脑屏障为脑内另一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一综述。

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。

水通道蛋白4在大鼠淋巴性脑水肿中的作用郑延红;杨娜娜;夏作理【摘要】目的:研究水通道蛋白4(AQP4)在淋巴性脑水肿(LBE)形成和消散过程中的作用.方法:将大鼠随机分为假手术组和LBE组.采用结扎双侧颈部淋巴管并摘除淋巴结的方法,制作LBE模型.干湿重法检测大鼠大脑皮质含水量,应用免疫荧光组织化学方法及免疫印迹检测在颈淋巴引流阻滞后不同时点AQP4表达的变化情况,并对AQP4表达与脑含水量作相关分析.结果:与假手术组相比,LBE组大鼠脑含水量、AQP4免疫荧光表达阳性细胞数、强度及AQP4蛋白表达在术后3d均见升高(P＜0.05),7d升至高峰(P＜0.01),后逐渐降低,且AQP4蛋白表达与脑含水量呈正相关关系(r=0.8024,P＜0.05).结论:AQP4在大鼠LBE的形成和消散过程中起到了重要的作用.【期刊名称】《中国病理生理杂志》【年(卷),期】2014(030)005【总页数】4页(P933-936)【关键词】淋巴性脑水肿;大脑皮质;脑含水量;水通道蛋白4;大鼠【作者】郑延红;杨娜娜;夏作理【作者单位】兵器工业北京北方医院,北京100089;泰山医学院生命科学研究所,山东泰安271000;泰山医学院生命科学研究所,山东泰安271000【正文语种】中文【中图分类】R742水通道蛋白 4(aquaporin 4，AQP4)在哺乳动物脑内广泛分布，主要存在于与血脑屏障相关的毛细血管内皮细胞及其相连的胶质细胞，其次是脑室室管膜上皮细胞、脑室脉络丛上皮细胞和下丘脑神经元[1]，脑干神经核团和大脑皮质部分神经元也有分布，其表达远比AQP1和AQP9表达丰富，并且其高度快速转运水的能力比其它的水通道蛋白对水的通透性高3～4倍，在脑内担负着水代谢平衡的调节和神经兴奋性的保持作用[2]。

AQP4不仅参与了细菌性脑膜炎和脑缺血早期、脑出血及脑创伤后等的细胞毒性脑水肿的形成[3]，而且加快脑肿瘤、脑出血、创伤等形成的血管性脑水肿的消散[4]。

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。