运动预处理通过下调水通道蛋白-4表达减轻大鼠脑缺血再灌注后脑水肿的研究

摘要

背景
　　 脑水肿在脑缺血再灌注损伤后病理生理过程中起着重要作用，目前临床上采用的诸如渗透性疗法，颅脑减压手术等治疗方法仍然存在一定的局限性。众多报道已指出水通道蛋白4(aquaporin-4，AQP4)是形成脑水肿的至关重要因素，对脑缺血后AQP4表达的调节成为一个治疗脑水肿的靶点。
　　 目的
　　 本文旨在通过核磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)研究预运动对脑缺血再灌注损伤后脑水肿的影响，并检测其对AQP4蛋白表达量的调节，从分子机制探索预运动与缺血性脑水肿的关系。
　　 方法
　　 成年雄性SD大鼠，随机分成4组：运动预处理组(pre-exercise，缩写为exe)，缺血组(ischemic，缩写为is)，假手术组(sham)及运动预处理后假手术组(exe+sham)。采用动物跑台对大鼠进行2周的运动干预，之后进行大脑中动脉缺血(middle cerebralartery occlusion，MCAO)手术，缺血90分钟后实现再灌注。再灌6小时(hour，缩写为h)，24h，48h，72h用Western-blot检测大鼠脑内AQP4蛋白表达的变化。再灌注6h，48h采用3.0 T核磁共振检测大鼠脑缺血再灌注后脑水肿的演变及血脑屏障的开放情况；同时，在再灌注48h采用干湿体重方法检测预运动对脑含水量的影响；采用股静脉注射方法检测伊文思蓝通过血脑屏障的渗出量；采用Garcia评分法对脑缺血48h后行为学缺陷进行评定。
　　 结果
　　 1.对脑水肿变化情况的研究结果显示，再灌注6h，缺血组皮层(P<0.05)及纹状体(P<0.01)相对表观弥散系数(relative apparent diffusion coefficient，rADC)与假手术组相比均下降，运动组皮层(P<0.05)及纹状体(P<0.05)rADC较假手术组也下降，而预运动能够上调缺血组再灌注6h皮层(P<0.05)及纹状体(P<0.05)下降的rADC。再灌注48h，缺血组皮层及纹状体的rADC水平较6h有升高的趋势，但没有统计学差异(P>0.05)，相对与假手术组来说仍然较低(P<0.05)。运动组皮层及纹状体的rADC水平较6h虽然有上升的趋势却无统计学差异(P>0.05)，与假手术组相比也无统计学差异(P>0.05)。运动组与缺血组相比，再灌注48h皮层及纹状体rADC水平均无统计学差异(P>0.05)。对于缺血侧，再灌注6h缺血组的T2值在皮层(P<0.05)及纹状体(P<0.05)都升高，运动组的T2值在皮层及纹状体较假手术组无统计学差异(P>0.05)，预运动能下调缺血组皮层及纹状体T2值(P<0.05)。再灌注48h缺血组皮层(P<0.01)及纹状体(P<0.05)的T2值较假手术组显著升高，运动组的T2值在皮层(P<0.05)及纹状体(P<0.05)较假手术组也升高，运动组能够降低缺血组皮层及纹状体升高的T2值(P<0.05)。在缺血对侧，皮层及纹状体的T2值，在再灌注6h，48h各组之间均无统计学差异(P>0.05)。干湿体重结果显示，再灌注48h缺血组的脑水含量较假手术组升高(P<0.01)，预运动组脑含水量较缺血组下降(P<0.05)，较假手术组无统计学差异(P>0.05)。
　　 2.对血脑屏障通透性改变的研究结果显示，再灌注6h及48h，缺血组与运动组缺血侧造影剂渗出区域的T1信号强度(T1 signal intensity，T1SIdiff)都没有统计学差异(P>0.05)。再灌注48h，缺血组与运动组的PBV较6h升高(P<0.05)，两组之间相比，再灌注6h(P<0.05)及48h(P<0.01)运动组PBV较缺血组都显著降低。再灌注48h，缺血组与运动组的造影剂渗出量T1SIdiff×PBV较6h升高(P<0.01)，两组之间相比，再灌注6h(P<0.05)及48h(P<0.01)的T1SIdiff×PBV运动组较缺血组均降低。缺血对侧的T1SIdiff，在再灌注6h及48h各组之间均没有统计学差异(P>0.05)。伊文思蓝结果显示，缺血侧再灌48h的伊文思蓝渗出量缺血组与假手术组相比增多(P<0.01)，运动组与假手术组相比也增多(P<0.01)而运动组能下调缺血后增多的伊文思蓝渗出量(P<0.05)。而缺血对侧的伊文思蓝渗出量各组之间没有统计学差异(P>0.05)。
　　 3.Western blot结果显示，与假手术组相比，缺血组AQP4蛋白表达水平在再灌注6h开始升高(P<0.05/)，并在48h达到高峰(P<0.01)，在72h仍保持较高的水平(P<0.05)。运动组AQP4蛋白表达水平较假手术组也上升，在再灌注6h(P<0.05)及48h(P<0.01)与假手术组相比有统计学差异。而预运动能够有效的下调各时间点脑缺血再灌注大鼠脑内的AQP4蛋白表达水平，并在6h及48h具有统计学差异(P<0.05)。
　　 4.Garcis评分显示，运动组能减轻脑缺血对大鼠造成的神经功能缺损，提高行为学得分。在第1，3，5项的差异有统计学意义(P<0.01)。
　　 结论
　　 1.预运动能够减轻缺血再灌注后脑水肿程度，这种作用可能是通过下调AQP4表达实现的。
　　 2.预运动能够减轻脑缺血再灌注损伤后血脑屏障破坏程度。