水通道蛋白4在不同类型脑水肿中的表达及其作用

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AQP4与脑水肿

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。

脑出血后不同浓度尿激酶对水通道蛋白—4表达的影响

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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。

水通道蛋白-4在出血或缺血性脑血管病脑水肿中的表达和作用

立具有活性的亚单位组成四异聚ห้องสมุดไป่ตู้ ，氨基端和羧基端均位其于胞内，个分子前后两部分在序列上相似，１０定位的整呈８。正面对称结构。每个亚单位含有６条疏水性的跨膜ａ右手
ＡＱ４的表达，预其作用环节，可能成为治疗脑水肿的Ｐ干有
一
形胶质细胞、软脑膜、管膜、络丛、血管的内皮细胞、室脉脑下丘脑的视上核和室旁核。。其功能为：１ＡＱＰ（）４在星形胶质细胞的分布具有极性，要是在靠近蛛网膜下腔、于血主位管周围的星形胶质细胞表面和星形胶质细胞的终足紧密包绕毛细血管壁形成的一层胶质界膜上表达强烈］可能由。于此界膜构成血脑屏障的第二道隔膜，调节水运输的作起用；２脑表面的软脑膜、室系统周围的室管膜细胞、络（）脑脉丛上皮细胞ＡＱ４的分布与脑脊液分泌和重吸收部位一致，Ｐ脑脊液可能通过这些组织细胞上的ＡＱＰ４分泌和被重吸收；３内皮细胞两侧表达的量没有差异，Ｐ（）ＡＱ４与细胞内陷相关。；４ＡＱ４下丘脑的视上核和室旁核神经元细（）Ｐ在胞膜上也有分布０，视上核和室旁核神经大分泌细胞对］而细胞膨胀等容量变化十分敏感，透压改变１即可通过合渗成和释放抗利尿激素（Ｈ）节肾脏水的排泄，一现象ＡＤ调这提示ＡＱ４可能作为渗透压感受器或受体，过加强对微小Ｐ通渗透压变化产生迅速而敏感的细胞容量改变，在下丘脑调而节渗透压，与全身的水代谢；５分布于海马、脑、干神参（）小脑经核团和部分皮质神经元上的ＡＱＰ４主要参与调节细胞外间隙大小以及细胞外间隙中的Ｋ浓度。

水通道蛋白4：缺血后脑水肿的靶分子

内的胶质细胞、毛细血管内皮细胞、脑室室管膜上皮细胞、近软脑膜的胶质细胞以及脉络丛上皮细邻
胞 …。细胞培养研究表明，Ｑ４表达于细胞膜和ＡＰ细胞质，能很好地显示出细胞形态，并且原浆型和纤维型星形胶质细胞都可见表达（１。我们认为，图）ＡＰＱ４阳性可以作为鉴定星形胶质细胞的一个标
维普资讯
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４・
２００７年２月第１第１期卷
ＣｉｈｎＪＣｒｂｖｃＤｉＥｅｔＶｒｅｅｒｃｓ（ｌｒｅｓｏａｃ
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专家论坛・
水通道蛋白４缺血后脑水肿的靶分子：
包仕尧，石向群，鲍欢卒中后１周内，脑水肿引发的水快速流动导致脑组织膨胀是引起患者死亡的主要原因之一。对这个过程治疗的困难主要还是因为其机制仍然不是很元，推测其生理功能可能包括以下几方面：１分布（）
究发现，缺氧后１和４是脑水肿高峰期，ｈ８ｈ而在这２个时间点ＡＰＱ４表达亦呈高峰。综合以上实验结果，我们认为，Ｑ４ＡＰ水平上调是诱发脑水肿的一个重要因素。３脑缺血再灌注时脑内ＡＰＱ４水平的变化及其病
志。体内实验研究进一步发现，在体条件下胶质细
胞着色有一定的极性，要着色于胶质细胞与毛细主血管内皮细胞接触的足突膜上（２）。ＡＰ图 … Ｑ４主
图１单独培养的星形胶质细胞Ａ＇ＱＩ４表达
要分布于参与脑内水代谢、脑脊液分泌吸收等组织结构。原位杂交研究显示，阳性细胞还包括海马神经元、下丘脑部分神经核团神经元、小脑Ｐｒｎｕｉｅ细ｋｊ胞、中脑部分神经核团神经元… 。这一结果与以往文献报道相似。４。结合以往研究，Ｑ４分布于海ＡＰ马、下丘脑、小脑以及脑干神经核团和部分皮质神经

脑星形细胞瘤中水通道蛋白-4表达的研究

白表达和ｍＲＮＡ水平的上调与血脑屏障通透性
的改变、水肿的形成有明显的时间一间相关脑空
ＡＱＰ４多克隆抗体，作浓度为１：５。一抗和一工１０
即用型ＳＣ检测试剂盒购自武汉博士德生物ＡＢ公司。性对照用磷酸盐缓冲液（Ｂ）替一抗。阴ＰＳ代３脑水肿程度的评定脑水肿的判定依
且肿瘤直径较大的平面上所测到的水肿带宽度进
ＡＱＰ４与星形细胞瘤周水肿、瘤分级的关系，一肿
探讨Ａ一ＱＰ４的表达异常与星形细胞瘤的脑水肿相关的可能机制。资料与方法
行评估，水肿指数（ｄｍａｉｄｘ１表示，ｌ用Ｅｅｎｅ，Ｅ）Ｅ
摘要目的：讨在脑星形细胞瘤中的水通道蛋白一（探４ＡＱＰ４表达异常与瘤周水一）肿、瘤分级的关系。法：用免疫组化染色法检测正常脑组织和星形细胞瘤中Ａ肿方采ＱＰ４蛋白的表达，并进行脑水肿的相关性分析。结果：星形细胞瘤ＡＱＰ４蛋白的表达较正常脑组织一
瘤周水肿的最大直径与相应层面肿瘤最大直径之
比＿。Ｅ等于１示肿瘤不伴有脑水肿。８ｊＩ表４结果判定及统计学分析镜下观察，免疫组化抗体染色阳性细胞的判断标准是细胞膜周围为棕黄色颗粒，选背景清晰的切片作统计学分

水通道蛋白4在高原脑水肿大鼠脑组织中的表达变化及意义

ｃｒｂａｄｍａｅｅｒｌｅ．ｅ
Ｋｙｗｏｄ：ｕｐｒ：ｔＰａｅｕｈｐｘａＢａｎｅｅｅｒｓＡｑａｏｉ４Ｒａ；ｌｔａｙｏｉ；ｒｉｄｍａｎ
１９年Ｐｔｇｅ红细胞膜上发现了一种对９１ｅｒｒ在ｅＡ
Ｈａｉｈｗｄｎｕｏｄｍａｎｏｄｎａｉ．ｈｘｒｓｏｆＱ４ｍＮｎｒｔｎｗｒｐ— ｇｌｅｂｉｓｆｒ４ＥｓｉｎｓｏｅｅｒｎｅｅｄｃｎｅｓｔｎＴｅｐｅｓｎｏＡＰＲＡａｄｐｏｉｅｅ —ｅｕａｄｏｖｕｌａｅｔｎｇａｏｅｉｅｕｒｔｏｙｔ２
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９２３
武警医学院学报
ＡｃａＡｃｄｍｉｅＭｅｉｉａＰｔａｅａｄｃｎｅＣＡＦ
第２卷第１期２１年１ＢＯ２０１２

卒中后脑水肿的处理

卒中后脑水肿的处理
复旦大学附属华山医院神经内科丁宏岩
脑水肿的定义
脑组织内水分的异常贮留，导致脑组织容积增大。 1967年，Klatzo将脑水肿按其原因和病理不同分为血管源性脑水肿和细胞毒性脑水肿。 1975年，Fishman又追加了第三种即间质性水肿

脑水肿分类
细胞毒性
损害部位发生部位发生机制脑细胞细胞内、灰白质或白质细胞代谢障碍
MMP临床意义
临床研究发现MMP-9与ICH早期血肿扩大和水肿体积相关静脉rt-PA溶栓治疗后的出血性转化与MMP-9 相关

MMP-9和其天然抑制剂（TIMP）在ICH 中的作用
1、研究对象 21例自发ICH患者发病<12h 2、研究方法测MMP-2,3,9 、 TIMP-1,2：时间点为入选时、 24h、48h、72h、3mo ELISA 水肿体积：基线、48h、7d、3mo 神经功能评分：同上
降低耗氧量、减少自由基产生、保护血脑屏障
和抑制炎症反应等。
常温脑出血后 3小时电镜照片(×8000)：染色质边聚，线粒体空泡样变，细胞浆水肿内容减少
假手术：细胞结构完整，核膜清晰，线粒体无水肿
亚低温脑出血后3小时：细胞结构基本完整，细胞器可见，胞浆无水肿
3、炎症反应
炎症反应以中性粒细胞、淋巴细胞、巨噬细胞和活化的小胶质细胞渗出为特征白细胞释放细胞因子,如肿瘤坏死因子、白细胞介素和干扰素等,炎性细胞因子直接或间接作用于神经元和神经胶质细胞,引起脑细胞肿胀和变性,并破坏血脑屏障,使血管通透性增高, 最终加重脑水肿和脑损伤。

4、水通道蛋白
血管源性
毛细血管内皮细胞外、主要在白质

水通道蛋白4在中枢神经系统疾病中的研究进展

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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水通道蛋白４不同类型脑水肿中的表达及其作用在
刘性强，国柱，目纲，雷方孙王杨
关键词：水肿；通道蛋白质４；鼠，因敲除；脑屏障脑水小基血
脑水肿是脑组织中液体贮积过多而成，许多颅脑疾病是
于血管周围的星形胶质细胞表面和星形胶质细胞的终足，紧密包绕毛细血管壁形成的一层胶质界膜上表达强烈。可能
血管向细胞内的ｎｅ发
ＡＱＰ４基因敲除小鼠水中毒后脑水含量及血管周围星形胶质细胞足突肿胀明显降低，示去除ＡＱＰ提４可减少水从血管向脑组织流动从而减轻脑水肿。Ｙｎａｇ等］胶质纤维酸性用蛋白启动子转录基因，小鼠大脑胶质细胞ＡＱＰ使４过度表
钠、胞外高钾、经细胞发生钙超载，致细胞能量减少，细神导
细胞内渗透压升高，水量增加，起细胞肿胀。含引
复制细胞性脑水肿模型常采用水中毒，即将神经细胞置
于低渗液中培养或水灌注，水进入神经细胞的较高渗透梯使度，中后者的血脑屏障不被破坏。在体外状态下，ｏｅｏ其Ｓｌｖｎ等［将野生型和Ａ４基因敲除小鼠的星形胶质细胞置人１ＱＰ
ＡＱＰ４过度表达加速了细胞性脑水肿进展，水含量与脑ＡＱＰ４表达呈线性相关。说明ＡＱ４具有促进细胞性脑水Ｐ肿的作用。２２ＡＰ．Ｑ４与血管源性脑水肿的关系血管源性脑水肿最为常见，由于血管内皮损伤，透性增加，液外渗引起周围通血
ＡＱ４ＡＱＰ、ＱＰ、ＰＰ、５Ａ８ＡＱ９和ＡＱＰ１但以ＡＱ４含量最１，Ｐ
鼠星形胶质细胞，示Ａ４是水进入星形胶质细胞的主要提ＱＰ
通道。Ｔｉａａａｌ则在体内制作水中毒动物模型，ｈａｒｊｈ等２ｇ用
如颅脑挫伤、血管病、症和颅内肿瘤等引起神经功能障脑炎碍的主要病理生理过程，影响患者致残、死的重要因素是致之一。近年来，量研究证实，通道蛋白（ｑａｏｉ，大水ａｕｐｒｎ
ＡＱ）Ｐ４在脑组织中含量最为丰富，但在脑组织水运输和不正常生理调节代谢中起关键作用，且参与了脑挫裂伤、而肿瘤、症、血管病所引起的各种类型脑水肿形成和消退。炎脑
现将ＡＱ４在各种脑水肿中的表达及作用作一综述。Ｐ
低渗液中培养，用钙黄绿素荧光猝灭法观察，现在低渗应发
液进入野生型星形胶质细胞的水分多于ＡＱ４基因敲除小Ｐ
１ＡＰＱ４的分布及功能迄今为止，在脑内发现有７种ＡＱＡＱ１Ａ３已Ｐ：Ｐ、ＱＰ、
・
８０・６
中华老年心脑血管病杂志２１００年９月第１２卷第９期
ＣｉＪＯｒｔＨｅｒＢａＶｓｅＤｓＳｐ２１Ｖｏｌ１Ｎｏ９ｈｎｅｉｒａｔｒｉｅｓｌｉ，ｅ００ａｎ２，．
，
．
综述．
的脑水肿程度，现急性水中毒５ｍｉ发ｎ后，常鼠脑水含量正
较ＡＱＰ４基因敲除小鼠明显增加，实了ＡＱ４参与水从证Ｐ
管的内皮细胞、丘脑的视上核和室旁核。（）下１ＡＱＰ４在星形胶质细胞的分布具有极性，要是在靠近蛛网膜下腔、主位
丛上皮细胞ＡＱＰ４的分布与脑脊液分泌和重吸收部位一致，
脑脊液可能通过这些组织细胞上的ＡＱ４分泌和被重吸收。Ｐ（）３内皮细胞两侧表达的量没有差异，ＰＡＱ４与细胞内陷相关。（）Ｐ在下丘脑的视上核和室旁核神经元细胞膜上４ＡＱ４也有分布。而视上核和室旁核神经大分泌细胞对细胞膨胀
由于此界膜构成血脑屏障的第二道隔膜，调节水运输的作起
用。（）表面的软脑膜、室系统周围的室管膜细胞、络２脑脑脉
达，现对小鼠生存、为、脑解剖及颅内压并无影响，发行大但急性水中毒１ｉ，对照组和ＡＱ４因敲除组比较，０ｒｎ后与ａＰ基
无创性近红外线散射法比较正常鼠和Ａ４基因敲除小鼠ＱＰ
为丰富，泛存在于前脑、广间脑、脑、脑、干等部位。其中小脑
中，要分布于星形胶质细胞、脑膜、管膜、络丛、血主软室脉脑