星形胶质细胞参与脂多糖致大鼠感染性脑水肿的作用机制

摘要

目的：观察脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)致大鼠感染性脑水肿后星形胶质细胞的活化、凋亡规律及iNOS和AQP4的表达情况,探讨星形胶质细胞在感染性脑水肿形成发展中的作用。
　　 方法：84只雄性SD大鼠,随机分为3组:空白对照组(C组,n=12);生理盐水对照组(S组,n=12);水肿组(L组,n=60)。水肿组又按建模后6h、12h、24h、48h、72h分为5个亚组(n=12)。C组仅分离左颈总动脉、左颈外动脉和左颈内动脉,不注入脂多糖;S组向左颈内动脉注入无菌生理盐水0.15ml;L组向左颈内动脉注入LPS150μg(0.15ml)建立大鼠感染性脑水肿模型。采用HE染色、干湿重法、甲酰胺法、流式细胞检测、PT-PCR和免疫组化染色分别观察脑组织病理改变、脑组织含水量、血脑屏障通透性、星形胶质细胞凋亡、AQP4mRNA、GFAP、iNOS和AQP4蛋白表达情况。
　　 结果：⑴脑组织病理改变:L组大鼠脑组织弥漫性水肿形成;椎体细胞排列紊乱,神经细胞变性坏死,炎细胞浸润。C组和S组无明显变化,细胞排列整齐。⑵脑组织含水量和EB含量:脂多糖导致脑组织含水量和EB含量增高,6h即有增高,12h达高峰,72h基本恢复正常。脑组织含水量和EB含量呈正相关(r=0.767,P＜0.01)。⑶AQP4mRNA和蛋白表达:L组除72h组外,其余亚组AQP4mRNA和蛋白表达明显增高(P＜0.05),12h表达最高,之后逐渐下降。C组和S组比较无统计学意义。AQP4mRNA与AQP4蛋白表达呈正相关(r=0.991,P＜0.01);AQP4mRNA与脑组织含水量呈正相关(r=0.739,P＜0.01);AQP4 mRNA与EB含量呈正相关(r=0.930,P＜0.01)。⑷星形胶质细胞凋亡率和GFAP、iNOS蛋白表达:L组大鼠星形胶质细胞胞体肿胀肥大,突起增多延长,各时间点凋亡率均增高(P＜0.05),24h凋亡最显著;GFAP、iNOS表达除72h外均增高,12h达高峰。C组和S组各指标表达较弱,相比较无统计学意义(P＞0.05)。
　　 结论：①注射脂多糖后脑组织水肿区形成,细胞变性;脑组织含水量和EB含量增高,表明脂多糖可破坏血脑屏障引起感染性脑水肿。②注射脂多糖后,星形胶质细胞形态改变和GFAP表达增加同时AQP4和iNOS表达上调,且AQP4的表达与脑组织含水量和EB含量成正相关,表明脂多糖可致星形胶质细胞异常活化,后者可诱导AQP4和iNOS异常表达,促进感染性脑水肿形成发展。③注射脂多糖后,星形胶质细胞凋亡增加,凋亡高峰晚于星形胶质细胞活化和iNOS表达高峰,表明星形胶质细胞活化及其介导的炎症反应可能通过促进细胞凋亡参与感染性脑水肿的形成发展。