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研究背景和目的 脑血管疾病(Cerebralvasculardiseases,CVD)是严重危害人类生命的疾病之一,而其中脑缺血再灌注损伤是最常见的脑血管疾病。脑缺血再灌注损伤(CerebralIschemiaReperfusionInjury,CIRI)是指脑缺血一定时间再恢复血液供应后,其功能不但未能恢复,却出现脑功能损害加重的现象。缺血再灌注损伤是一个复杂的病理过程,阻断大脑动脉血流后会导致神经细胞死亡,而血液恢复后的再灌注可引起炎症反应,氧自由基增加,细胞凋亡等一系列病理改变,除脑组织受到进一步损伤外,使血管通透性改变和血脑屏障的破坏,进而导致脑水肿的出现。目前,脑水肿形成的分子机制尚未十分清楚。 水通道蛋白是一类水选择性膜通道,它主要调节人体内组织和细胞之间的水分转运。至今为止,一共发现有13种水通道蛋白。1994年,Hasegawa在实质组织和保存液体的室隔之间找到水通道蛋白(AQP4),成功在小鼠肺组织中克隆出AQP4。AQP4分布于全身各处,其中以脑部表达最为丰富,主要分布于胶质细胞膜、室管膜和下丘脑等处,通过对脑脊液的分泌和重吸收调节脑组织内水平衡。有研究证实,在脑缺血后脑梗死灶周围的星形胶质细胞及病灶附近的软脑膜下和室管膜下、梗死侧皮质均有AQP4的表达,且与脑水肿的程度呈正相关。有研究AQP4基因敲除小鼠中进行脑水中毒实验观察发现,AQP4基因敲除小鼠的脑水肿减轻,存活率提高,脑组织中的水积累也明显减少。另有研究通过对AQP4基因敲除小鼠与野生型进行皮质冻伤模型实验和脑肿瘤炎症实验,发现AQP4基因敲除小鼠的脑组织水肿的消除时间比野生小鼠慢,以上研究表明AQP4有清除脑水肿的作用。因此认为AQP4在脑水肿形成与消除中均发挥作用。 乌司他丁是从健康男性尿液中提取出来的糖蛋白,其分子量为6700Da。由于乌司他丁具有抗蛋白酶和抗炎症反应的作用,所以临床中已经广泛用于治疗一些急性炎症疾病,例如胰腺炎、弥漫性血管内凝血和休克等一些疾病。最近一些研究发现,乌司他丁通过阻断炎症因子的级联反应,抑制白细胞的过度激活和增强自由基的清除能力,在脑缺血再灌注损伤中起着脑保护作用。目前,乌司他丁对脑缺血再灌注损伤后脑组织中AQP4是否存在调节作用尚未有研究证实。 本研究建立大鼠右侧大脑中动脉栓塞模型(MCAO模型),观察乌司他丁对局灶性脑缺血再灌注后脑组织梗死体积、脑水肿情况及AQP4表达的影响,探讨乌司他丁在脑缺血再灌注损伤的作用及可能机制,为脑缺血再灌注损伤后脑水肿的治疗提供新的方法和理论依据。 方法： 成年雄性SD大鼠160只,体重为230～280g,SPF级,随机分为假手术组(S组,n=40)、缺血再灌注组(IR组,n=60)和乌司他丁治疗组(U组,n=60)。采用线栓法建立大鼠右侧大脑中动脉栓塞局灶性大脑缺血再灌注模型(MCAO),缺血2h再恢复灌注。U组于缺血再灌注后即给予乌司他丁10万u/kg尾静脉注射,S组和IR组于缺血再灌注后给予等容量生理盐水。在缺血再灌注后6h、24h、48h,观察大鼠行为学改变,并予神经功能缺陷评分;TTC染色后,图像分析测定梗死体积;用干湿重法测定脑组织含水量;免疫组化、免疫印迹测定AQP4的表达。 结果： 1、神经功能缺陷评分在缺血再灌注后6h、24h、48h,IR组和U组大鼠的神经功能缺陷(NDS)评分均高于S组(P<0.05);但与IR组比较,U组的神经功能缺陷评分明显低于IR组(P<0.05)。 2、脑梗死体积IR组和U组均见不同程度的脑梗死灶,在观察时间点中,6h梗死灶已出现,在24h最明显,48h后逐渐减小;各时间点U组梗死灶体积明显小于IR组(P<0.05)。 3、脑含水量在缺血再灌注后6h、24h、48h,与S组比较,IR组和U组大鼠的脑含水量均显著升高(P<0.05),但与IR组比较,U组的脑含水量又明显低于IR组(P<0.05)。 4、免疫组化和免疫印迹检测AQP4表达在缺血再灌注后6h,与S组比较,IR组和U组的AQP4表达均无统计学差异(P>0.05);在缺血再灌注后24h、48h,IR组和U组的脑组织AQP4的表达均显著增加(P<0.05),但U组AQP4的表达明显低于IR组(P<0.05)。 结论： 1.大鼠局灶性脑缺血再灌注后脑组织的AQP4表达上调,在缺血再灌注后24h最为明显。 2.大鼠局灶性脑缺血后给予乌司他丁10万u/kg静脉注射,能抑制缺血再灌注后脑组织AQP4的表达。 3.大鼠局灶性脑缺血后予乌司他丁10万u/kg静脉注射,能减轻脑缺血再灌注后脑水肿和脑梗死体积,其机制可能与抑制AQP4的表达有关。