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目的:采用弥散张量成像(DTI)和磁共振波谱(MRS)等技术检测野生型和ApoE-/-小鼠脑缺血损伤后,白质、神经代谢物质、神经血管单元主要成分和认知功能的改变,以探讨ApoE基因在小鼠脑缺血损伤后对认知功能的影响。方法:将8-10周龄健康雄性SPF级ApoE-/-小鼠和野生型小鼠(Wild type,WT)小鼠,各32只,每种小鼠随机分为3组,共6组。包括:(1)WT假手术组(WT-sham,n=8),(2)WT术后7天组(WT-7d,n=12),(3)WT术后30天组(WT-30d,n=12),(4)ApoE假手术组(ApoE-sham,n=8),(5)ApoE术后7天组(ApoE-7d,n=12),(6)ApoE术后30天组(ApoE-7d,n=12)。手术组进行双侧颈总动脉结扎15min后再灌注,假手术组只分离血管而不结扎。术后1天通过改良神经严重程度评分观察小鼠神经损害情况。根据分组在术后第7天或第30天进行Morris水迷宫检测各组小鼠学习记忆能力;弥散张量成像(DTI)检测海马区白质,计算FA值的改变;磁共振波谱(MRS)检测海马区神经代谢物质胆碱复合物(Choline,Cho)和N-乙酰天门冬氨酸(N-acetylaspatate,NAA)含量变化;Western blot法检测海马紧密连接蛋白Occludin、Claudin-5、ZO-1蛋白表达;尼氏染色观察海马CA1区神经排列和形态;免疫组化法检测海马CA1区神经胶质纤维酸性蛋白(Glial fibrillary acidic protein,GFAP)阳性细胞数。结果:(1)改良神经严重程度评分结果:手术组术后第1天评分表现小鼠为中度神经损伤;术后7天时或30天时,ApoE-/-改良神经严重程度评分均比WT小鼠高(P<0.05)。(2)各组小鼠学习记忆能力的改变:ApoE-sham组和WT-sham组逃避潜伏期和穿越平台次数无明显差别(P>0.05);ApoE-7d组和WT-7d组逃避潜伏期延长(P<0.05)和穿越平台次数减少(P<0.05),且与WT-30d组比,ApoE-7d组的学习记忆能力最差(P<0.05);与WT-30d组比,ApoE-30d组逃避潜伏期延长(P<0.01)和穿越平台次数减少(P<0.05)。(3)各组小鼠海马区FA值的改变:ApoE-sham组和WT-sham组双侧海马区FA值无明显差别(P>0.05);ApoE-7d组和WT-7d组双侧海马区FA值均下降(P<0.05)。与WT-7d组比较,ApoE-7d组双侧海马区FA值下降(P<0.05);ApoE-30d组双侧海马区FA值比WT-30d组明显下降(P<0.05)。(4)各组小鼠海马区神经代谢物质的变化:ApoE-sham组和WT-sham组海马区NAA含量无明显差别(P>0.05),但ApoE-sham组海马区Cho含量较WT-sham组高(P<0.05);ApoE-7d组和WT-7d组海马区Cho和NAA含量均明显下降(P<0.01),且ApoE-7d组海马区Cho和NAA含量比WT-7d组明显下降(P<0.01);ApoE-30d组海马区Cho和NAA含量也比WT-30d组明显下降(P<0.05)。(5)各组小鼠海马紧密连接蛋白表达的变化:ApoE-sham组和WT-sham组海马区Occludin、Claudin-5和ZO-1表达无统计学差异(P>0.05);ApoE-7d组和WT-7d组海马区Occludin、Claudin-5和ZO-1表达均明显下降(P<0.01),且ApoE-7d组的表达下降更明显(P<0.01);ApoE-30d组海马区Occludin、Claudin-5和ZO-1表达比WT-30d组明显下降(P<0.01)。(6)各组小鼠海马尼氏染色结果:ApoE-sham组和WT-sham组海马区神经元排列和结构形态均正常,但是WT-7d组和ApoE-7d组神经元排列混乱,细胞皱缩明显;而ApoE-30d组神经元排列较WT-30d组混乱,皱缩的神经元明显。(7)各组小鼠海马CA1区GFAP表达情况:ApoE-sham组和WT-sham组海马GFAP的表达无明显差别(P>0.05);ApoE-7d组和WT-7d组海马CA1区GFAP表达均增加(P<0.01),且ApoE-7d组GFAP表达比WT-7d组明显增加(P<0.01);ApoE-30d组海马CA1区GFAP比WT-30d组明显增加(P<0.01)。结论:ApoE基因敲除小鼠较野生型小鼠对脑缺血损伤更加易感,表现为明显的学习记忆障碍,其机制与海马区白质纤维的损伤和神经代谢异常有关,以及与神经血管单元主要成分(脑血管内皮细胞紧密连接蛋白、神经细胞形态、星型胶质细胞)的破坏密切相关,提示ApoE基因在脑组织的功能维持具有重要的作用。