丁基苯酞调控大鼠急性脑梗死AQP4表达的多b值扩散成像评价

摘要

背景和目的：
　　急性脑缺血是临床常见疾病，脑缺血继发的脑水肿与颅内压增高、脑疝等病理过程密切相关，是引起脑缺血患者急性期死亡的主要原因之一，也对脑缺血疾病过程及预后具有重要的价值。脑缺血引起水肿的分子级联机制包括细胞膜离子泵的丢失、细胞肿胀，继发自由基及蛋白酶的形成堆积，进一步导致细胞膜破坏，造成不可挽回的损害。自从Agre等在1993年发现水通道蛋白（Waterchannelprotein，WCP）以来，越来越多的基础和临床研究确定了其在水分子跨细胞膜转运过程中的重要作用，尤其是水通道蛋白-4(Aquaporin4，AQP4)越来越多的被学者们认为与脑水肿的病理过程密切相关。
　　传统磁共振扩散加权成像（Diffusionweightedimaging,DWI）成像的理论基础是水分子在组织细胞间的自由扩散运动，传统理念认为主要是因为组织中细胞膜、细胞间质等对水分子自由运动的限制，以及水分子在扩散过程中部分与细胞或细胞间隙的组织上大分子交换。细胞膜上具有丰富的、不同亚型的水通道蛋白分布。并且，水分子在细胞内及细胞间隙自由扩散运动的速率与其通过细胞膜水通道蛋白（AQPs）的速率存在显著差异。水通道蛋白理论的建立对传统DWI成像机理提出了一定挑战，并能让人们在分子医学、分子影像学以及分子生物学等方面重新了解DWI技术，也为DWI进一步的临床研究及应用提供了一定的理论基础。
　　丁基苯酞是我国在脑血管疾病领域的第一个拥有自主知识产权的国家一类新药，该药物对缺血性脑卒中的保护作用已经得到许多基础及临床试验的证明。丁基苯酞可通过改善微循环灌注、抑制脑细胞凋亡等来保护缺血性脑损伤，也有研究认为其可调控AQP-4的表达保护缺血性脑水肿，但机制尚不明确。
　　本实验通过大鼠急性脑缺血脑水肿多b值DWI成像分析所测参数的动态演变规律；探讨丁基苯酞对大鼠脑缺血后AQP-4的调控机制。
　　材料与方法：
　　1、制作大鼠大脑中动脉梗阻模型(middlecerebralarteryocclusion,MCAO)，分为模型组、丁基苯酞组、假手术组。模型组及丁基苯酞组按照插入线栓的时间分再为1小时、3小时、6小时、12小时、24小时组，每组10只。
　　2、采用美国GE7503.0T超导磁共振扫描仪器及大鼠专用线圈。扫描序列包括T1加权成像（T1-weightedimaging,T1WI）、T2加权成像（T2-weightedimaging,T2WI）、T2WIFLAIR、b值=1000s/mm2扩散加权成像(DWI)、多b值DWI：梯度扩散因子(b)值为取0、50、100、150、200、300、500、800、1000、1300、1500、1700、2000、2500、3000、3500、4000和4500s/mm218个b值点。
　　3、在造模后3小时三组分别选取5只大鼠，进行神经功能学评分，然后断头取脑，进行干湿重分析。各个时间点扫完图像后每小组10只大鼠进行免疫组织化学AQP4及PKC的半定量分析。
　　4、标准ADC值ADCst处理与标准DWI图像，多b值DWI处理采用三组件数学模型，b值范围0-1500s/mm2（＜2000s/mm2）采用双指数模型（IVIM）得出D（纯扩散系数，反映水分子的自由运动）,D*（伪扩散系数，反映快扩撒或以灌注基础的分子扩）；b值2000-4500s/mm2（≥2000s/mm2）时测得ADCuh。所有数据均测三次求平均值。
　　5、所有统计分析均采用SPSS17.0软件包完成。统计结果中定量资料以均数±标准差（(-X)±SD）表示，并进行正态性、方差齐性检验。神经功能评分比较采用秩和检验，三组两两间比较应用LSD法，以P<0.05表示差异有统计学意义。
　　结果：
　　1．在造模3h后丁基苯酞组与MCAO组比较，其神经功能学评分值有所降低(Z=-2.01，P=0.044)；各个组在造模后3小时测得脑组织含水量相互比较，MCAO组与丁基苯酞组、MCAO组于假手术组、丁基苯酞组与假手术组差异具有统计学意义(P1=0.00，P2=0.01，P3=0.01)。
　　2．丁基苯酞组、MCAO组患侧ADCst值12小时下降至最低而后轻度上升，两组不同时间点异具有统计学意义（P1＜0.05）；D*、D、ADCuh值在MCAO组中于术后6h下降至最低，而后轻度上升，而在丁基苯酞组中于术后12h下降至最低，而后轻度上升；1-6h中，D*、D、ADCuh值在丁基苯酞组与MCAO组差异具有统计学意义（P1＜0.05）；D*、D、ADCuh值在各个时间点上MCAO组与假手术组、丁基苯酞组与假手术组差异具有统计学意义P2＜0.05、P3＜0.05）;1-6h中MCAO组，ADCuh变化最为明显（＞30％）。
　　3．MCAO组及丁基苯酞组1小时后AQP4、PKC表达开始增加，并于24小时达到最高值。MCAO组及丁基苯酞组与假手术组差异具有统计学意义（P2、P3＜0.05），1-6hMCAO组与丁基苯酞组相比各个时间点的表达有差异且有统计学意义（P1＜0.05）。AQP4、PKC的表达在1-6h时间段内最为明显。
　　结论：
　　1．D*值能够反映部分微循环灌注信息，为活体急性缺血后脑组织中微循环变化提供有价值的信息。
　　2．ADCuh值监测脑梗死超急性期脑水肿的变化优于ADCst、D*、D。ADCuh可能反映部分水通道蛋白信息。
　　3．丁基苯酞可下调PKC及AQP-4表达，综合改善脑缺血性脑水肿；丁基苯酞可能通过PKC通路调控AQP-4表达需要进一步去研究。

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缩略词对照表

前言

材料与方法

1 实验动物

2 实验材料和设备

3 动物模型制备

4 成像设备及参数

5 图像后处理及数据收集

6 病理学检查

7 脑组织水含量测定

8 统计学处理

结果

1 MCAO模型的制作及扫描情况

2 各组大鼠神经功能行为学评分

3 脑组织水含量测定结果

4 ADCst测量结果

5 多b值相关测量数据

6 AOP-4免疫组化染色半定量各组变化

7 PKC免疫组化染色半定量各组变化

8 MCAO组不同时间段DWI参数、AQP4、PKC的变化百分比

9 丁基苯酞组不同时间段DWI参数、AQP4、PKC的变化百分比

讨论

1 关于大鼠MCAO模型研究脑缺血

2 MR-DWI成像各参数测量对于脑水肿评估的意义

3 脑缺血AQP-4动态演变及其与脑水肿的关系

4 AQP与DWI关系

5 丁基苯酞与AQP-4的关系

结论

参考文献

附图

综述:水通道蛋白4与脑缺血性脑水肿及MRI-DWI的研究进展

个人简历及在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢