早期脑创伤的扩散加权成像、病理与AQP4表达的实验研究

摘要

第一部分早期脑创伤组织的扩散加权成像与病理变化
　　目的:探讨大鼠早期脑创伤(traumatic brain injury，TBI)后脑组织弥散加权磁共振成像(diffusion-weighted magnetic resonanceimaging，DW-MRI)、表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)与病理变化。
　　方法:选健康成年Wistar大鼠60只，随机分为对照组和创伤组(TBI)，创伤组按改良Feeney法制作早期脑创伤模型，创伤组按致伤后时间点再分为5个亚组—1h、3h、6h、12h、24h，每组10只。对照组除不撞击之外其他操作同TBI组。对各组分别进行DW-MRI检查，测量损伤区DW-MRI高信号面积(rs-DWI)及高信号面积区的ADC值，并取脑进行组织学观察、IgG免疫组化染色半定量观察血脑屏障(blood-brain barrier，BBB)的通透性。
　　结果:对照组DWI及脑组织结构未见异常，IgG染色阴性。与对照组相比较，创伤组脑损伤区在1h即出现DWI高信号，高信号面积随时间延迟逐渐增大，于6h最大，12-24h缓慢增加，与对照组相比较，各组差异均有统计学意义(P＜0.05)。ADC值表现为1h升高、6h降低、12h再回升直至24h，与对照组比较，1h、3h、12h、24h各组的差异均有统计学意义(P＜0.05);6小时组的差异无统计学意义(P＞0.05)。组织病理观察:损伤区脑组织在1h即出现BBB破坏、红细胞从血管内漏出、组织间隙增宽，呈现血管源性水肿，并随时间延长逐渐加重，以创伤后6h明显。创伤后3h开始出现细胞内水肿，表现为胶质细胞胞体增大、胞浆淡染或空泡样变，线粒体肿胀，亦随时间延长而逐渐加重，在6h较为明显。创伤后12h除上述两种水肿并存之外，开始出现组织坏死、炎性细胞浸润及小胶质细胞增生，以24h明显。IgG从1h开始呈阳性增至6h最强，维持高水平至24h，与对照组比较每组差异均有统计学意义（P＜0.05）。
　　结论:以BBB破坏为特征的血管源性水肿是早期创伤性脑水肿的首发水肿类型，继后出现细胞内水肿并存的混合性水肿，随时间延长两种水肿逐渐加重。DWI信号变化与ADC值可反映创伤后脑组织的病理演变过程，当ADC值下降，对应的DWI呈高（亮）信号时提示细胞内水肿，反之，ADC图及DWI均呈高信号时则代表血管源性水肿。
　　第二部分早期脑创伤非创伤侧组织的扩散加权成像与病理变化
　　目的:探讨脑创伤(traumatic brain injury，TBI)后非创伤侧脑组织弥散加权磁共振成像(diffusion-weighted magnetic resonance imaging，DW-MRI)、表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)与病理变化。
　　方法:选健康成年Wistar大鼠60只，随机分为对照组和创伤组(TBI)，创伤组按改良Feeney法制作早期脑创伤模型，创伤组按致伤后时间点再分为5个亚组—1h、3h、6h、12h、24h，每组10只。对照组除不撞击之外其他操作同TBI组。各时相点分别对各组进行头部磁共振扩散加权成像DW-MRI检查，测量镜像非损创侧脑组织的ADC值，取镜像非创伤侧脑组织进行组织学观察、IgG免疫组化染色半定量观察血脑屏障(blood-brain barrier，BBB)的通透性，所得值进行统计学分析。
　　结果:对照组的脑组织结构及DW-MRI未见异常，IgG染色阴性。与对照组相比较，创伤组非创伤侧各时相点DW-MRI未见异常，ADC值1h基本正常，3h下降，6h升高，12～24h又呈下降趋势，但各时间点与对照组比较差异均无统计学意义(P＞0.05)。组织病理观察:1h脑组织结构未见异常;3h出现细胞内水肿，表现为胶质细胞胞体增大、胞浆淡染或空泡样变，线粒体肿胀。6h细胞内水肿加重，同时出现血管源性水肿，表现为BBB破坏、红细胞从血管内漏出。12～24h细胞内水肿仍继续加重，而血管源性水肿有缓解趋势，并见小胶质细胞增生。IgG染色在1小时为阴性，3小时弱阳性，6小时强阳性，12～24小时呈减弱趋势，与对照组比较3h、6h、12h差异有统计学意义（P＜0.05)。
　　结论:大脑是一个高级整合中枢，当一侧脑创伤时，非创伤侧的脑组织有相应的病理变化，在时间上滞后于损伤侧，首先出现的是细胞内水肿，然后发生血管源性水肿，随损伤时间延长血管源性水肿有缓解趋势，但ADC值无显著变化，DW-MRI呈现“假性正常”现象。
　　第三部分AQP4在大鼠早期脑创伤组织的表达与脑水肿的关系
　　目的:探讨大鼠早期脑创伤（traumatic brain injury，TBI）后水通道蛋白-4（aquaporin-4，AQP4）的表达与脑水肿变化，尤其与血脑屏障结构破坏之间的关系。
　　方法:健康成年Wistar大鼠120只，制作早期脑创伤模型，数字表法随机分为对照组和创伤组，创伤组又分:创伤1h组、3h组、6h组、12h组、24 h组5个亚组，每组各20只，各时相点取脑分别进行脑含水量测定、病理观察脑水肿情况及BBB结构变化，免疫组织化学及免疫印迹实验检测脑组织IgG和AQP4表达。
　　结果:对照组脑组织结构正常，IgG染色阴性，脑含水量及AQP4表达未见异常。与对照组相比较，创伤组的脑含水量从创伤6h后明显增加，24h最高，与对照组相比较，6h，12h，24h组差异有统计学意义（P＜0.05）;IgG从创伤1h后即明显增加至6h，之后维持高水平至24h，与对照组比较每组差异均有统计学意义（P＜0.05）;病理观察显示，脑创伤后1h即出现以BBB破坏为特征的血管源性水肿，可见红细胞从血管内漏出、组织间隙增宽，创伤后3h开始出现细胞内水肿，表现为胶质细胞包体增大、胞浆淡染或空泡样变、线粒体肿胀，两种水肿均随时间延长而逐渐加重，在6h较为明显。创伤后12h除了上述两种水肿并存之外，开始出现组织坏死、炎性细胞浸润及小胶质细胞增生，24h明显。AQP4蛋白在1h开始降低，6h降至最低点，12h开始回升，呈“V”形变化，与对照组对比，3、6、24小时组差异有统计学意义（P＜0.05）。
　　结论:以BBB破坏为特征的血管源性水肿是早期脑创伤的主要病理改变，继后出现细胞内水肿并存的混合性水肿，随时间延长两种水肿逐渐加重。血管源性水肿为主的时间段AQP4表达下调，而当细胞内水肿参与时AQP4表达上调。AQP4表达水平可能参与了脑创伤后的自身保护机制。

目录

声明

摘要

英文缩略词

第一部分 早期脑创伤组织的扩散加权成像与病理变化

1 前言

2 材料与方法

2．1 材料

2．2 方法

3 结果

3．1 脑创伤后损伤区脑组织的DWI表现及ADC值变化

3．2 早期脑创伤创伤区脑组织的病理变化

3．3 免疫组化法检测BBB通透性

4 讨论

4．1 脑创伤后脑组织的病理改变

4．2 脑创伤后的DWI表现与ADC值变化及病理基础

5 小结

参考文献

附图

第二部分 早期脑创伤非损伤侧组织的扩散加权成像与病理变化

1 前言

2 材料与方法

2．1 实验动物分组

2．2 DW-MRI检查

2．3 组织病理观察

2．4 镜面非损伤区脑组织切片IgG免疫组化染色检测BBB通透性

2．5 统计学处理

3 结果

3．1 脑创伤后非损伤侧脑组织的ADC值变化

3．2 脑创伤后非损伤侧脑组织的病理改变

3．3 IgG免疫组化法检测BBB通透性

4 讨论

4．1 脑创伤后非损伤侧脑组织的病理改变

4．2 脑创伤后非损伤侧脑组织的ADC值变化及病理基础

5 小结

参考文献

附图

第三部分 AQP4在大鼠早期脑创伤组织的表达与脑水肿的关系

1 前言

2 材料与方法

2．1 材料

2．2 方法

3 结果

3．1 各组脑组织含水量测定

3．2 早期脑创伤组织的病理变化

3．3 免疫组化法检测BBB通透性

3．4 早期脑创伤组织的AQP4表达水平

4 讨论

5 小结

参考文献

附图

全文结论

综述 AQP4在早期创伤性脑水肿组织中的表达研究进展

攻读学位期间主要研究成果

致谢