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目的：脑水肿形成是脑出血患者病情加重的主要原因，而其病理生理机制尚未完全清楚，如何对其进行治疗一直是困扰临床医生的一个难题。研究发现亚低温可以减轻脑出血后的脑水肿形成，但是具体的作用机制尚未明了。本实验通过观察大鼠脑内注射自体血或凝血酶后蛋白激酶受体-1(protease-activatedreceptor-1,PAR1)、基质金属蛋白酶-9(matrixmetalloproteinase-9,MMP-9)、钙调素(calmodulin,CaM)以及水通道蛋白-4(aquaporin-4,AQP4)表达的变化以及相互关系，并对局部亚低温对上述指标的影响进行探讨，来揭示脑出血后脑水肿形成以及亚低温对其作用的具体机制。
方法：健康雄性Wistar大鼠650只，体重230±20g。随机分为6大组，即对照(NG)组50只、脑出血(ICH)组125只、凝血酶(T)组150只、脑出血加局部亚低温(ICH+H)组125只、凝血酶加局部亚低温(T+H)组150只以及脑出血加不同时程局部亚低温组50只。ICH组于注血后不同时间点(6h、24h、3d、5d、7d)杀死动物；T组于注凝血酶后不同时间点(6h、24h、48h、3d、5d、7d)杀死动物；脑出血加不同时程局部亚低温组于注血后给以不同时间(1h、2h、4h、6h、8h)的局部亚低温治疗，在注血后3d杀死动物；ICH+H组在脑内注血后给以4h局部亚低温治疗，在注血后不同时间点(6h、24h、3d、5d、7d)杀死动物；T+H组注凝血酶后均给以4h局部亚低温治疗，在注凝血酶后不同时间点(6h、24h、48h、3d、5d、7d)杀死动物。各亚组取25只大鼠分别进行血脑屏障通透性、脑水含量、免疫组织化学染色、RT-PCR及Westernblot的检测。
结果：脑出血后给以4h局部亚低温时，脑组织水含量及血脑屏障通透性降低最明显。与对照组相比，大鼠脑内注血后6h开始出现脑组织水含量和血脑屏障通透性增高，二者均在3d达到高峰，然后逐渐消退，脑组织水含量与血脑屏障通透性呈正相关(r=0.88)。ICH+H组大鼠脑组织水含量和血脑屏障通透性与ICH组各时间点相比较，明显降低。T组在注射凝血酶6h后，脑组织水含量和血脑屏障通透性显著增高(P＜0.01)，于24～48h达高峰，然后逐渐下降，二者呈正相关(r=0.85)。T+H组在各个时间点与T组相比，脑组织水含量和血脑屏障通透性明显降低。免疫组织化学染色：ICH组在脑注血后6h,AQP4和CaM蛋白表达增强，第3天表达最强，此后逐渐下降，二者呈正相关(r=0.94)。ICH+H组各时间点AQP4和CaM染色较同时间点ICH组减弱。T组在脑注血后6h,AQP4和CaM蛋白表达增强,48h表达最强，此后逐渐下降，二者呈正相关(r=0.91)。T+H组各时间点AQP4和CaM染色较同时间点T组减弱。RT-PCR及Westernblot的检测：ICH组PAR1、MMP-9和AQP4的mRNA和蛋白的表达量呈升高趋势，在3d达到顶峰，随后逐渐下降。ICH组PAR1蛋白的表达量与mRNA的表达量呈正相关(r=0.96)，并且与MMP-9mRNA的表达量呈正相关(r=0.98)，MMP-9蛋白表达量与血脑屏障通透性呈正相关(r=0.96)，AQP4mRNA和蛋白表达的变化分别与BBB通透性的变化呈正相关(r=0.78，r=0.76)，AQP4蛋白表达的增加略迟后与BBB通透性的升高。ICH+H组各时间点表达量低于ICH组。T组PAR1、MMP-9和AQP4的mRNA和蛋白的表达量呈升高趋势，在48h达到顶峰，随后逐渐下降。T+H组各时间点表达量低于T组。
结论：1、脑出血后产生的凝血酶可以上调PAR1的表达，从而导致MMP-9表达的增加，MMP-9表达的上调可以加重脑出血后BBB完整性的破坏，进而导致AQP4表达的上升。与CaM相关的信号传导通路参与了AQP4表达的调节。提示可能存在以下机制：脑出血→产生凝血酶→PAR1表达上调→MMP-9表达增加→BBB完整性破坏→AQP4表达增加→脑水肿形成。2、头部局部亚低温可以减轻大鼠脑内注射自体血或凝血酶后的脑水肿形成以及血脑屏障通透性的破坏。对于大鼠自体血注入法脑出血模型，局部亚低温的最佳时程是4h。3、局部亚低温可以抑制大鼠脑内注射自体血或凝血酶后PAR1、MMP-9及AQP4mRNA和蛋白的表达，并且可以抑制大鼠脑内注射自体血或凝血酶后CaM蛋白的表达。提示局部亚低温可能是通过对“脑出血→产生凝血酶→PAR1表达上调→MMP-9表达增加→BBB完整性破坏→AQP4表达增加→脑水肿形成”这一连锁反应中的多个环节进行调节，来发挥减轻脑出血后脑水肿形成的作用。