严重烧伤早期脑水肿水通道蛋白-4表达与磁共振成像的相关性研究

摘要

背景与目的：
　　 脑水肿(brain edema)是由于脑组织中液体过多导致异常蓄积而形成的，创伤、缺氧、炎症、中毒等均可成为其发生发展的原因。临床上严重烧伤病人往往死于严重的内脏并发症，尽管近年来随着诊疗技术水平不断提高，使烧伤病人的内脏并发症发生率显著降低，但是脑水肿的发病率却改善不明显，有资料表明烧伤后脑水肿的生前诊断率仅为24.59％，这主要可能是由于我们对脑水肿的早期诊断还缺乏客观指标，对其发生机制研究尚不深入、细致，而烧伤本身的严重性与其它致命的并发症很大程度上掩盖了脑水肿的症状，加之临床医生的重视程度不够，使脑水肿的发生更具有隐匿性。以往的研究将严重烧伤6小时以后作为观察脑组织改变的时间段，提示严重烧伤后脑水肿包含有血管源性脑水肿(vasogenic brain edema，VBE)和细胞毒性脑水肿(cytotoxicbrain edema，CBE)两者的表现特征，脑含水量及血脑屏障改变均呈弥漫型进行性加重趋势，而6小时以内脑含水量及血脑屏障变化规律还研究甚少。研究表明常规的T1WI、T2WI 扫描在6小时内并无形态学改变，那么如何才能在严重烧伤后早期(6小时内)发现脑含水量的变化呢？弥散加权成像(diffusion weighted image，DWI)这一非侵入性MRI 成像序列技术，可以观察和量化组织内水分子弥散运动变化，是目前唯一能在活体内测量水分子弥散异常的方法，对脑水肿的早期诊断与鉴别具有重要价值。近年来研究发现水通道蛋白(Aquaporin, AQP)可能参与了跨细胞膜运输过程，尤其是在血管周围星形胶质细胞足突上表达的水通道蛋白-4(AQP4)可使水分子通过血-脑脊液屏障进入细胞，但是AQP4与严重烧伤后脑水肿的形成之间具有怎样的关系，目前尚不清楚。因此，本实验着重探索了严重烧伤早期(6小时内)水分子在脑组织内弥散情况及AQP4的表达规律，在脑水肿发生发展过程中它们之间的联系以及对脑水肿类型的鉴别诊断等问题。本研究以建立兔50％ Ⅲ度烧伤为模型基础，采用磁共振成像(magneticresonance imaging，MRI)、干湿质量法、免疫组化(immunohistochemistry)、反转录聚合酶链式反应(reverse transcriptase polymerase chain reaction, RT-PCR)等技术和方法，通过检测水通道蛋白-4表达水平和MRI 相关参数改变，对比分析AQP4在烧伤后脑水肿形成中的表达规律及磁共振信号变化联系，证实磁共振弥散成像可无创、动态量化及评价严重烧伤早期脑水肿的可行性,提高烧伤后脑水肿早期诊断的水平，阐明AQP4的表达规律和严重烧伤脑水肿病理联系，及其与DWI的相关性，初步探讨严重烧伤早期脑内水的跨膜转运特征。
　　 方法：
　　 70只体质量2.5～3.2 kg的健康新西兰大白兔(3月龄，雄性)按随机数字表法分为7个时相点组:对照组及烧伤后1、2、3、4、5、6 h组，烧伤组兔均制成50％总烧伤面积Ⅲ度烧伤模型。每组5只兔常规行MRI T1WI、T2WI、DWI、DTi颅脑检查,对各烧伤组和对照组的表观弥散系数(ADC)值、各向异性分数(FA)值，指数表观弥散系数(eADC)值进行动态观察，并用干湿重法检测其脑含水量的变化；每组另5只兔于MRI检查后，兔腹腔注射3％戊巴比妥钠(30mg/kg)麻醉下取脑，分别取额叶、颞叶及顶叶皮质、小脑及基底节区组织，采用免疫组化法及RT-PCR 法检测AQP4的表达。
　　 结果：
　　 1.烧伤后6 h内，T1WI、T2WI 图像未见明显信号改变。
　　 2．与对照组相比，烧伤后4～6 h ADC值明显降低(P<0.01)，同时eADC值明显增高(P<0.01)，而FA值无明显改变。随着观察时间的延长，脑含水量呈逐渐增高趋势，以伤后3～6 h表现最为显著。脑含水量与ADC值、eADC值的变化呈明显相关性，与FA值无明显相关性。
　　 3.在额叶、颞叶及顶叶皮质区、小脑和基底节区各部位病理结果均显示：烧伤后2小时血管周围间隙轻度增宽，而细胞稍肿胀；烧伤后3小时显示细胞明显肿胀。烧伤后6小时毛细血管充血，周围间隙增宽，细胞仍明显肿胀。
　　 4.免疫组化结果显示严重烧伤后各时相点脑组织AQP4表达呈强阳性，与对照组比较均有不同程度上调，尤其在伤后4h表达最强烈，伤后6h 仍高于对照组水平，在各部位表达趋势大体一致。兔严重烧伤前后各时相点脑组织AQP4在额叶、颞叶及顶叶皮质，小脑和基底节区均有表达，表明AQP4的表达是弥散性进行的，并未局限于某一部位。
　　 5. RT-PCR 结果显示AQP4mRNA在正常时为弱表达，烧伤后1小时与正常对照组比较有统计学差异，烧伤后2小时达高峰，随后表达逐渐减弱，烧伤后6小时仍高于正常水平，AQP4mRNA在各部位随时间的延长表达趋势大体一致。
　　 6. AQP4表达量与ADC值的变化呈明显负相关性。
　　 结论：
　　 1.本实验研究结果可以初步证实兔50％ Ⅲ度烧伤后6 h内ADC值和eADC值均可反映水分子分布的总体趋势，尤其ADC值能准确便捷的反映其变化情况，最早在4h 可以发现明显的统计学差异，表明MR 弥散成像能够较好的反映严重烧伤后脑含水量的变化，对烧伤早期明确诊断脑水肿具有重要参考价值。
　　 2.在兔严重烧伤早期可见AQP4表达增高，与DWI的ADC值的存在明显的负相关关系，提示在严重烧伤早期脑水肿形成过程中AQP4 可能起到重要作用，其发生以促进细胞毒性脑水肿形成为主，并呈弥漫性进行性发展。ADC值则可准确可靠的反映AQP4表达变化情况。

目录

文摘

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声明

前言

第一部分兔严重烧伤早期脑水肿MR 弥散成像的实验研究

第二部分严重烧伤早期脑水肿水通道蛋白-4 表达与磁共振成像的相关性研究

全文结论

致谢

照片

参考文献

文献综述 水通道蛋白-4 与脑水肿

硕士在读期间发表的文章