水孔蛋白-4在脑出血后脑水肿形成中的作用及其调节机制的研究

论文摘要

第一部分脑出血大鼠血肿周围组织水孔蛋白-4的表达分析目的：研究脑出血（intracerebra hemorrhage，ICH）后血肿周围组织水孔蛋白-4（aquaporin-4，AQP4）表达的变化，探讨AQP4在脑水肿形成过程中的作用。方法：运用立体定向技术，向大鼠尾壳核内注射自体尾动脉血建立脑出血模型。采用免疫组织化学技术对出血周围组织及皮质AQP4蛋白进行动态检测。结果：与正常组比较，脑出血6h后血肿周围组织AQP4蛋白表达开始增高（P＜0.01），在出血第3天达高峰（P＜0.01），以后逐渐下降，到第7天仍高于正常水平（P＜0.01），与脑出血后脑水肿的变化规律相似。在大脑皮质AQP4蛋白表达亦相应增加，但不如血肿周围组织明显。单纯尾壳核内注射凝血酶后，注射部位邻近脑组织AQP4蛋白表达增高主要集中在注射后第1～3天。结论：脑出血时血肿周围AQP4蛋白表达增加，与水肿进程关系密切。AQP4蛋白表达可能主要由凝血酶所诱导，上调的AQP4蛋白可能参与脑出血后脑水肿的形成。第二部分凝血酶对大鼠原代星形胶质细胞水孔蛋白-4表达的影响目的：研究不同浓度凝血酶（thrombin，TB）对体外培养大鼠原代星形胶质细胞水孔蛋白-4（aquaporin-4，AQP4）表达的影响，探讨脑出血后星形胶质细胞水肿机制。方法：新生SD大鼠大脑皮质分离星形胶质细胞，传代培养纯化至98％以上。分别用0.5 U／ml，1 U／ml，100 U／ml，200 U／ml浓度的凝血酶对星形胶质细胞处理24 h后，采用RT-PCR及免疫组织化学技术检测星形胶质细胞AQP4 mRNA和AQP4蛋白表达，TUNEL方法检测细胞凋亡情况，并对星形胶质细胞进行形态学及细胞活性观察。结果：正常星形胶质细胞AQP4 mRNA和AQP4蛋白呈微弱表达，高浓度的凝血酶（100 U／ml，200 U／ml）处理后，AQP4 mRNA和AQP4蛋白表达明显升高（P＜0.01），星形胶质细胞肿胀，TUNEL阳性细胞数显著增多。低浓度的凝血酶（0.5 U／ml，1 U／ml）处理后，AQP4 mRNA和AQP4蛋白表达出现下调（P＜0.05），星形胶质细胞形态无明显变化，细胞凋亡数与对照组比较并没有显著增加。结论：高浓度凝血酶能诱导AQP4 mRNA及AQP4蛋白高表达，使星形胶质细胞胞体肿胀，细胞活性下降，并发生凋亡。第三部分水孔蛋白-4与血脑屏障通透性关系及其调节的实验研究目的：探讨精氨酸加压素及V1a受体(V1aR)拮抗剂对脑出血后水孔蛋白-4（aquaporin-4，AQP4）表达及血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）通透性的影响。方法：运用立体定向技术，向大鼠尾壳核内注射自体尾动脉血建立脑出血模型。模型制作成功后，治疗组侧脑室注射V1aR拮抗剂，ICH组仅注射等量人工脑脊液。采用免疫组织化学技术对血肿周围组织AQP4蛋白进行检测。通过检测渗出到脑血管外的伊文氏蓝（Evans Blue，EB）的含量来定量观察BBB的通透性。结果：脑出血6 h后尾壳核血肿周围组织AQP4蛋白表达开始增高，在脑出血第1天达高峰（P＜0.01），持续到第3天以后逐渐下降，到第7天仍高于正常水平。而用V1aR拮抗剂脑室注射后，AQP4蛋白表达在各时间点表达明显降低。BBB通透性在脑出血6h后开始升高，1d达高峰（P＜0.01），3d后回落，AQP4蛋白表达与BBB通透性呈显著正相关。侧脑室注入V1aR拮抗剂后，BBB通透性与对照组比较明显下降（P＜0.05）。 结论：脑出血时AQP4表达增加参与了BBB的破坏，V1aR拮抗剂能抑制AQP4蛋白的表达，保护BBB，减轻脑出血后脑水肿。 第四部分 精氨酸加压素对原代培养星形胶质细胞水孔蛋白-4表达的影响 目的：研究精氨酸加压素（arginine vasopressin，AVP）对体外培养星形胶质细胞水孔蛋白-4（aquaporin-4，AQP4）表达的影响，探讨精氨酸加压素对星形胶质细胞容积调节的机制。 方法：新生SD大鼠大脑皮质分离星形胶质细胞，传代培养纯化至98％以上。星形胶质细胞经500 nM的AVP及其与V1a受体(V1aR)拮抗剂共同处理1、6、12、24 h后，采用免疫组织化学技术及RT-PCR对AQP4蛋白和AQP4 mRNA进行检测，并对星形胶质细胞进行形态学观察。并对脑微血管内皮细胞进行培养，AVP处理后倒置显微镜下动态观察形态变化。 结果：500 nM的AVP处理6 h后，AQP4 mRNA表达开始升高（P＜0.01），到12 h达高峰（P＜0.01），24 h后仍维持在较高的水平（P＜0.05）。AVP处理后AQP4蛋白表达亦出现相似的变化。V1aR拮抗剂干预后，AQP4蛋白及AQP4 mRNA表达与对照组比较未出现升高（P＞0.05）。此外，AVP干预24 h后星形胶质细胞出现胞体肿胀，突起回缩，加用V1aR拮抗剂处理后该现象未出现。AVP干预对脑微血管内皮细胞形态没有影响。 结论：高水平的AVP能通过激活V1aR而诱导AQP4 mRNA和AQP4蛋白高表达，导致星形胶质细胞胞体肿胀，突起回宿，失去正常星形形态。AVP对AQP4表达有调控作用，借此可对星形胶质细胞体积进行调节，但对脑微血管内皮细胞无此作用。第五部分精氨酸加压素诱导水孔蛋白-4表达及细胞凋亡机制的研究目的：探讨在精氨酸加压素（arginine vasopressin，AVP）在上调AQP4（aquaporin-4，AQP4）表达过程中，p38 MAPK信号通路的作用及对星形胶质细胞凋亡的作用。方法：大鼠大脑皮质分离星形胶质细胞，传代培养纯化至98％以上。星形胶质细胞经分别用AVP、V1a受体(V1aR)拮抗剂和SB 203580进行处理，采用免疫组织化学技术及RT-PCR对AQP4 mRNA进行检测，Western blot检测p38 MAPK信号通路在AVP诱导AQP4表达中的活化程度，及Caspase-3 P20活性片段。同时对星形胶质细胞进行形态学和细胞活性观察。结果：500 nM的AVP处理6 h后，AQP4 mRNA表达开始升高（P＜0.01），到12 h达高峰（P＜0.01），24 h后仍维持在较高的水平（P＜0.05）。加入p38 MAPK抑制剂SB 203580干预后，AQP4 mRNA表达水平与对照组比较差异不显著（P＞0.05）；AVP处理15 min后p38 MAPK磷酸化水平开始增加，30 min达高峰，持续到60 min开始下降。V1aR拮抗剂处理后p38 MAPK磷酸化水平整个时间段均未出现明显变化；AVP作用后6h Caspase-3蛋白表达开始增加（P＜0.01），12 h时表达达高峰（P＜0.01），到24 h仍高于正常水平。此外，AVP干预后细胞活性下降，凋亡细胞增多，SB 203580及V1aR拮抗剂对AVP诱导的细胞凋亡均有抑制作用。结论：AVP通过激活V1aR引起p38 MAPK信号通路活化从而诱导AQP4 mRNA高表达，从基因水平对AQP4进行调节，并增加Caspase-3活性，使星形胶质细胞发生凋亡。p38 MAPK抑制剂及V1aR拮抗剂抑制AQP4 mRNA的表达，对星形胶质细胞具有保护作用。

论文目录

• 一、前言
• 二、摘要
• 中文摘要
• 英文摘要
• 三、研究论文
• 第一部分 脑出血大鼠血肿周围组织水孔蛋白-4的表达分析
• 第二部分 凝血酶对大鼠原代星形胶质细胞水孔蛋白-4表达的影响
• 第三部分 水孔蛋白-4与血脑屏障通透性关系及其调节的实验研究
• 第四部分 精氨酸加压素对原代培养星形胶质细胞水孔蛋白-4表达的影响
• 第五部分 精氨酸加压素诱导水孔蛋白-4表达及细胞凋亡机制的研究
• 结论
• 四、综述
• 综述一 水孔蛋白-4研究进展与脑水肿
• 综述二 精氨酸加压素在脑水肿形成中的作用
• 五、英文缩略词表
• 六、博士期间发表论文
• 七、致谢