大鼠脑缺血再灌注时水通道蛋白4表达与血脑屏障通透性变化

目的:研究大鼠脑缺血/再灌注时脑组织中水通道蛋4(AQP4)表达与脑水肿、血脑屏障通透性间关系。方法:采用大鼠大脑中动脉线栓缺血模型,免疫组化法、蛋白印迹法测定AQP4表达,干湿重法测定脑水含量以评价脑水肿,伊文氏蓝(EB)法测定血脑屏障通透性。结果:脑缺血后再灌注4～6h,AQP4表达上调,至12h上调显著,48～72h达高峰。脑水含量、EB含量均与此趋势相一致,且AQP4表达与脑水含量、EB含量呈显著正相关(P0.05)。结论:AQP4表达参与了缺血性脑水肿的产生,且与BBB通透性改变呈正相关。     

小鼠隐球菌性脑膜炎模型AQP4与脑水肿关系的实验研究

目的 探讨隐球菌感染中枢神经系小鼠模型AQP4与脑水肿的关系.方法 尾静脉接种隐球菌构建小鼠中枢神经系感染模型,随机分为实验组和对照组,免疫抑制后实验组小鼠尾静脉注射隐球菌菌悬液,对照组注射等量生理盐水.两组均采用Western blotting技术于6h、12h、24 h、48 h、72 h动态检测小鼠脑组织中AQP4蛋白表达变化.结果 小鼠隐球菌中枢神经系统感染后,脑组织中AQP4蛋白表达24 h开始上升,48 h达峰值,在24h和48 h与对照组比较,实验组的标准化AQP4蛋白表达水平显著增加,与对照组差异有统计学意义(P＜0.05).结论 AQP4对隐球菌中枢神经系统感染所致脑水肿具有保护性作用.     

低氧脑水肿大鼠脑组织VEGF和AQPs基因及蛋白表达的变化

目的：探讨低氧脑水肿时血管内皮细胞生长因子（VEGF）、水通道蛋白（AQP1和AQP4）基因和蛋白表达变化,为阐明急性低氧对脑组织的损伤及低氧脑水肿的发病机制提供实验依据。方法：Wistar大鼠随机分为4个组：常氧对照组（Control）、低氧暴露4 000 m组（4 000 m）、低氧暴露6 000 m组（6 000 m）和低氧暴露8 000 m组（8 000 m）,低氧组于低压舱中模拟相应海拔高度持续暴露8 h建立低氧脑水肿模型。用干-湿重法测定脑组织水含量,常规光镜观察脑组织形态学的改变;用RT-PCR法和免疫组化法检测低氧脑水肿时大鼠脑组织VEGF、AQP1和AQP4mRNA和蛋白表达的变化。结果：①干-湿重法测定表明,低氧（≥6 000 m）暴露后,大鼠脑组织水含量明显增加（P〈0.01）。②常规光镜检测结果表明,低氧暴露4 000 m时大鼠脑神经细胞、血管内皮细胞和星形胶质细胞足突轻度肿胀,组织中出现漏出液;低氧暴露6 000 m时脑血管内皮细胞和星形胶质细胞足突肿胀加重,血管与组织间隙扩大,组织中漏出液增多;低氧暴露8 000m时脑血管内皮细胞和星形胶质细胞足突重度肿胀,血管与组织间隙进一步扩大,组织中漏出液明显增多。③低氧脑水肿时,VEGF、AQP1、AQP4mRNA表达水平增高,AQP1在内皮细胞异常表达,内皮细胞VEGF和AQP1、星形胶质细胞足突AQP4蛋白质表达水平增高。结论：低氧脑水肿时,VEGF、AQP1和AQP4表达和分布的变化可能是引起血脑屏障损伤、导致低氧脑水肿的发病机制之一。     

不同浓度中药怀牛膝加黄芪煎液对重型颅脑损伤大鼠脑组织含水量及AQP4表达的影响

目的观察低、中、高不同浓度中药怀牛膝加黄芪煎液对重型颅脑损伤大鼠脑组织含水量及水通道蛋白4(AQP4)表达的影响,探讨其治疗重型脑损伤性脑水肿最佳用药浓度及机制。方法将SD大鼠65只随机分为假手术组(5只),模型组(15只),低浓度怀牛膝加黄芪组(A组)15只,中浓度怀牛膝加黄芪组(B组)15只,高浓度怀牛膝加黄芪组(C组)15只,采用改良后Feency’s方法建立大鼠重型颅脑损伤模型。分别在1、3、7天3个时间点每组各取5只大鼠测定脑组织含水量,HE染色观察脑组织变化情况,并采用免疫组化方法检测脑组织AQP4的表达。结果模型组大鼠重型颅脑损伤后各时间点脑组织含水量、损伤灶周围AQP4的表达均高于假手术组(P0.05),HE染色观察发现模型组的脑组织肿胀水肿明显;A、B组各时间点脑组织含水量、AQP4表达水平与模型组相比较无明显降低(P0.05),HE染色观察发现与模型组基本一致;C组各时间点脑组织含水量、AQP4表达水平均较模型组降低(P0.05),HE染色观察发现与模型组比较,脑组织水肿情况有所改善。结论 C组改善重型颅脑损伤后引起的脑水肿效果最明显,其作用机制可能与减少AQP4在损伤脑组织中的表达、减轻脑细胞损害有关。     

七叶皂苷钠对细菌性脑膜炎大鼠RhoA/ROCK通路及血脑屏障通透性的影响CSCD

目的探讨七叶皂苷钠(SA)对细菌性脑膜炎(BM)大鼠肉瘤同源基因A(RhoA)/Rho相关螺旋卷曲蛋白激酶(ROCK)通路及血脑屏障通透性的影响。方法将SD新生大鼠随机分为正常对照组、模型组、SA低剂量(1.75 mg/kg)组、SA中剂量(3.50 mg/kg)组、SA高剂量(7.00 mg/kg)组和阳性对照(青霉素,0.18 g/kg)组,每组20只。除正常对照组外,其余各组大鼠均经小脑延髓池注射B族溶血性链球菌建立BM模型,建模成功后经腹腔注射给予相应剂量药物,连续给药3 d,2次/d。末次给药12 h后,处死大鼠,采用酶联免疫吸附试剂盒(ELISA)检测脑脊液中炎症因子白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子(TNF-α)水平;血细胞分析仪检测脑脊液中白细胞(WBC)数量;伊文思蓝(EB)染色法检测大鼠血脑屏障通透性;干湿比重法计算各组大鼠脑组织含水量;免疫组化法检测脑皮质组织RhoA、ROCK阳性表达水平;蛋白免疫印迹法(Western blotting)检测脑皮质组织血脑屏障相关分子闭锁连接蛋白-1(ZO-1)、紧密连接蛋白-5(Claudin-5)、水通道蛋白4(AQP4)及RhoA/ROCK通路相关蛋白肌球蛋白轻链(MLC)、丝切蛋白1(Cofilin1)相对表达水平。结果与正常对照组相比,模型组大鼠神经行为评分及脑皮质组织中ZO-1蛋白、Claudin-5蛋白、AQP4蛋白表达降低(均P<0.05),脑脊液WBC数量、IL-6水平、TNF-α水平、脑含水量、脑组织EB含量、脑皮质组织RhoA与ROCK阳性表达、p-MLC/MLC、p-Cofilin1/Cofilin1蛋白表达升高(均P<0.05)。与模型组相比,SA低、中、高剂量组与阳性对照组大鼠神经行为评分及脑皮质组织中ZO-1蛋白、Claudin-5蛋白、AQP4蛋白表达升高(均P<0.05),脑脊液WBC数量、IL-6水平、TNF-α水平、脑含水量、脑组织EB含量、脑皮质组织RhoA与ROCK阳性表达及p-MLC/MLC蛋白、p-Cofilin1/Cofilin1蛋白表达降低(均P<0.05);SA中、高剂量组上述指标变化优于SA低剂量组(P<0.05),阳性对照组上述指标变化弱于SA低剂量组(P<0.05);SA中剂量组与高剂量组相比差异无统计学意义(P>0.05)。结论SA可改善BM大鼠脑水肿及血脑屏障通透性,且其改善血脑屏障损伤的作用可能与抑制RhoA/ROCK通路激活有关。     

高血压脑出血大鼠脑组织TLR4、AQP-4、NO表达的变化及与脑水肿的关系分析

摘要 目的：探讨高血压脑出血（HICH）大鼠脑组织中Toll样受体4（TLR4）、水通道蛋白-4（AQP-4）、一氧化氮（NO）表达变化情况及与脑水肿的关系。方法：选取48只SHR大鼠,随机分为假手术组、HICH 12 h组、HICH 24 h组、HICH 48 h组、HICH 72 h组、HICH 7 d组,采用细菌胶原酶0.4 U配成2 μL,立体定向下注射至大鼠脑右侧尾状核建立HICH大鼠模型,假手术组注入等量生理盐水。观察相应时间点大鼠脑组织TLR4、AQP-4、NO表达变化情况及脑组织含水量变化情况,Pearson检验分析HICH大鼠脑组织含水量与脑组织中TLR4、AQP-4、NO表达情况的相关性。结果：各时间点HICH大鼠TLR4表达水平较假手术组均明显升高,其他时间点HICH大鼠TLR4表达水平较HICH 12 h组均明显升高（P＜0.05）;各时间点HICH大鼠AQP-4表达水平均较假手术组明显升高（P＜0.05）;各时间点HICH大鼠NO表达水平较假手术组均明显降低（P＜0.05）。各时间点HICH大鼠脑组织含水量均较假手术组明显升高（P＜0.05）,且各组大鼠脑组织含水量呈升高后降低趋势（P＜0.05）。Pearson检验结果显示HICH大鼠脑组织含水量与TLR4、AQP-4表达水平均呈正相关,与NO表达水平呈负相关（P＜0.05）。结论：HICH大鼠脑组织TLR4、AQP-4、NO的动态变化与脑组织含水量具有相关性,提示三者参与了脑水肿的形成与消退,为后续临床针对HICH的诊疗方案制定提供新思路和方向,具备一定参考价值。     

水通道蛋白4与脑水肿研究进展

水通道蛋白4(AQP4)是膜水通道蛋白家族的一员,在脑组织中高表达,是控制水进出脑组织的通道。近年来发现,AQP4的功能和表达与脑水肿密切相关。同时脑水肿又是和脑疾病治疗密切相关的病理过程,对两者的研究或许可以为我们带来更多的临床治疗新思路。本文综述了AQP4的结构、表达、调控与功能以及AQP4与脑水肿关系的研究进展。     

胆红素脑病SD乳鼠模型中脑水通道蛋白-4表达发生变化

神经细胞水肿是胆红素脑病（bilirubin encephalopathy,BE）发生发展过程中的重要病理变化。水通道蛋白-4（aquaporin-4,AQP4）的表达及分布异常与多种疾病所致细胞毒性脑水肿的发生发展具有密切联系。但胆红素脑病中AQP4的表达变化规律及其在病理进展中的作用尚不清楚。采用7日龄SD大鼠小脑延髓池注射胆红素溶液的方法,建立新生大鼠胆红素脑病模型。胆红素脑病模型根据胆红素作用时间的不同,分为12 h、24 h、48 h、72 h和7 d组。采用HE及尼氏染色,检测各新生大鼠脑组织的病理改变;应用透射电镜(TEM),检测胆红素作用24 h后,鼠脑组织超微结构的变化;应用免疫荧光及Western 印迹,检测 AQP4在脑组织中的表达变化。通过上述实验,以探讨AQP4的表达变化与胆红素所致脑损伤的关系。HE及尼氏染色结果显示,随着胆红素沉积时间的延长,神经细胞逐渐肿胀,细胞间隙增大,尼氏小体数量逐渐减少;电镜结果显示,胆红素脑病24 h后神经细胞线粒体出现肿胀;免疫荧光染色显示,24 h组AQP4的表达范围明显增加,其后表达范围逐渐减少,表达强度也随之减弱;Western 印迹结果显示,AQP4表达在不同时间点呈现先增高后降低的趋势,在24 h达到峰值（24 h组1.38 ± 0.11 vs 对照组0.87 ± 0.21, P＜0.05）,在之后的各时间点上,AQP4的表达呈现下降趋势,而72 h组与7 d组AQP4表达均低于48 h组（P＜0.05）,基本恢复到对照组的表达水平（P＞0.05）。上述结果提示,胆红素脑病中胆红素的毒性作用将引起AQP4表达量的改变,AQP4的表达变化与胆红素脑病中细胞毒性脑水肿的发生相关,并且可能在胆红素脑病脑损伤的进展中发挥作用。     

胆红素脑病SD乳鼠模型中脑水通道蛋白-4表达发生变化

神经细胞水肿是胆红素脑病（bilirubin encephalopathy,BE）发生发展过程中的重要病理变化。水通道蛋白-4（aquaporin-4,AQP4）的表达及分布异常与多种疾病所致细胞毒性脑水肿的发生发展具有密切联系。但胆红素脑病中AQP4的表达变化规律及其在病理进展中的作用尚不清楚。采用7日龄SD大鼠小脑延髓池注射胆红素溶液的方法,建立新生大鼠胆红素脑病模型。胆红素脑病模型根据胆红素作用时间的不同,分为12 h、24 h、48 h、72 h和7 d组。采用HE及尼氏染色,检测各新生大鼠脑组织的病理改变;应用透射电镜(TEM),检测胆红素作用24 h后,鼠脑组织超微结构的变化;应用免疫荧光及Western 印迹,检测 AQP4在脑组织中的表达变化。通过上述实验,以探讨AQP4的表达变化与胆红素所致脑损伤的关系。HE及尼氏染色结果显示,随着胆红素沉积时间的延长,神经细胞逐渐肿胀,细胞间隙增大,尼氏小体数量逐渐减少;电镜结果显示,胆红素脑病24 h后神经细胞线粒体出现肿胀;免疫荧光染色显示,24 h组AQP4的表达范围明显增加,其后表达范围逐渐减少,表达强度也随之减弱;Western 印迹结果显示,AQP4表达在不同时间点呈现先增高后降低的趋势,在24 h达到峰值（24 h组1.38 ± 0.11 vs 对照组0.87 ± 0.21, P＜0.05）,在之后的各时间点上,AQP4的表达呈现下降趋势,而72 h组与7 d组AQP4表达均低于48 h组（P＜0.05）,基本恢复到对照组的表达水平（P＞0.05）。上述结果提示,胆红素脑病中胆红素的毒性作用将引起AQP4表达量的改变,AQP4的表达变化与胆红素脑病中细胞毒性脑水肿的发生相关,并且可能在胆红素脑病脑损伤的进展中发挥作用。     

脑出血后脑组织中水通道蛋白4的定位分布变化

目的观察脑出血(intracerebral hemorrhage,ICH)后大鼠脑组织中水通道蛋白4(aquaporin 4,AQP4)的定位分布变化,以探讨AQP4在出血性脑水肿发生发展中的作用。方法 SD雄性大鼠随机分为假手术(sham)组和ICH组(ICH后1d、3d、7d),采用自体血注入法建立大鼠ICH动物模型,干湿重法检测脑水含量变化,透射电镜检测组织结构病理变化,免疫荧光双标记检测AQP4的定位分布变化。结果 ICH后1d、3d出血侧脑组织明显水肿,ICH后1d血肿周围组织结构破坏最为明显,可见毛细血管内皮细胞肿胀及血管周围间隙增宽等改变;免疫荧光结果显示,ICH后脑组织中,AQP4在血肿周围组织、外胶质界膜、内胶质界膜等与水转运密切相关的极性表达部位,其免疫反应发生变化;而在穹窿下器、齿状回等AQP4的非极性表达部位,AQP4的免疫反应无明显变化。结论结果表明,ICH后病理改变主要影响AQP4的极性表达非极性表达则不受影响。由此提示,AQP4极性表达变化可能促进出血性脑水肿的发展。     

Expression of Aquaporin 4 and Breakdown of the Blood-Brain Barrier after Hypoglycemia-Induced Brain Edema in Rats

Background

Hypoglycemia-induced brain edema is a severe clinical event that often results in death. The mechanisms by which hypoglycemia induces brain edema are unclear.

Methods

In a hypoglycemic injury model established in adult rats, brain edema was verified by measuring brain water content and visualizing water accumulation using hematoxylin and eosin staining. Temporal expression of aquaporin 4 (AQP4) and the integrity of the blood-brain barrier (BBB) were evaluated. We assessed the distribution and expression of AQP4 following glucose deprivation in astrocyte cultures.

Results

Brain edema was induced immediately after severe hypoglycemia but continued to progress even after recovery from hypoglycemia. Upregulation of AQP4 expression and moderate breakdown of the BBB were observed 24 h after recovery. In vitro, significant redistribution of AQP4 to the plasma membrane was induced following 6 h glucose deprivation.

Conclusion

Hypoglycemia-induced brain edema is caused by cytotoxic and vasogenic factors. Changes in AQP4 location and expression may play a protective role in edema resolution.     

Leukotriene D4 induces brain edema and enhances CysLT2 receptor-mediated aquaporin 4 expression

Cysteinyl leukotrienes (including LTC(4), LTD(4), and LTE(4)), potent inflammatory mediators, can induce brain-blood barrier (BBB) disruption and brain edema. These reactions are mediated by their receptors, CysLT(1) and CysLT(2) receptors. On the other hand, aquaporin 4 (AQP4) primarily modulates brain water homeostasis and edema after various injuries. Here, we aimed to determine whether AQP4 is involved in LTD(4)-induced brain edema. LTD(4) (1ng in 0.5mul PBS) microinjection into the cortex increased endogenous IgG exudation (BBB disruption) and water content (brain edema), and enhanced AQP4 expression in mouse brain. The selective CysLT(1) receptor antagonist pranlukast inhibited the IgG exudation, but not the increased water content and AQP4 expression induced by LTD(4). In the cultured rat astrocytes, LTD(4) (10(-9)-10(-7)M, for 24h) similarly enhanced AQP4 expression. The enhanced AQP4 expression was inhibited by Bay u9773, a non-selective CysLT(1)/CysLT(2) receptor antagonist, but not by pranlukast. LTD(4) (10(-9)-10(-7)M) also induced the mRNA expression of CysLT(2) (not CysLT(1)) receptor in astrocytes. These results indicate that LTD(4) modulates brain edema; CysLT(1) receptor mediates vasogenic edema while CysLT(2) receptor may mediate cytotoxic edema via up-regulating AQP4 expression.     

Calcitonin gene-related peptide prevents blood-brain barrier injury and brain edema induced by focal cerebral ischemia reperfusion

Cerebral ischemia is one of the diseases that most compromise the human species. Therapeutic recovery of blood-brain barrier (BBB) disruption represents a novel promising approach to reduce brain injury after stroke. To determine the effects of calcitonin gene-related peptide (CGRP) on the BBB participate in stroke progression, rat cerebral ischemia reperfusion injury was induced by a 2-hour left transient middle cerebral artery occlusion (MCAO) using an intraluminal filament, followed by 46h of reperfusion. CGRP (1μg/ml) at the dose of 3μg/kg (i.p.) was administered at the beginning of reperfusion. Subsequently, 48h after MCAO, arterial blood pressure, infarct volume, water content, BBB permeability, BBB ultrastructure, levels of aquaporin-4 (AQP4) and its mRNA were evaluated. CGRP could reduce arterial blood pressure (P<0.001), infarct volume (P<0.05), cerebral edema (P<0.01), BBB permeability (P<0.05), AQP4 mRNA expression (P<0.05) and AQP4 protein expression (P<0.01). Furthermore, CGRP treatment improved ultrastructural damage of capillary endothelium cells and decreased the loss of the tight junction observed by transmission electronic microscopy (TEM) after 46h of reperfusion. Our findings show that CGRP significantly reduced postischemic increase of brain edema with a 2-hour therapeutic window in the transient model of focal cerebral ischemia. Moreover, it seems that at least part of the anti-edematous effects of CGRP is due to decrease of BBB disruption by improving ultrastructural damage of capillary endothelium cells, enhancing basal membrane, and inhibiting AQP4 and its mRNA over-expression. The data of the present study provide a new possible approach for acute stroke therapy by administration of CGRP.     

EGCG对LPS刺激人肺腺癌A549细胞凋亡及CUGBP1蛋白表达的影响

目的：研究表没食子儿茶素-3-没食子酸酯（epigallocatechin-3-gallate,EGCG）对炎性刺激的人肺腺癌A549细胞增殖和凋亡的影响及与CUGBP1表达的关系。方法：MTT法检测EGCG和LPS刺激A549细胞增殖活性的影响;流式细胞仪检测细胞凋亡;免疫细胞化学检测EGCG对LPS刺激人肺腺癌A549细胞内CUGBP1蛋白的表达。结果：与对照组相比,LPS体外显著促进A549细胞增殖,其胞核胞质内CUGBP1表达明显增强（P〈0.01）。加入EGCG可拮抗LPS促A549细胞增殖的作用,促进其凋亡,明显抑制LPS刺激的A549细胞内CUGBP1的表达（P〈0.01）。CUGBP1蛋白定量分析可知EGCG和LPS共同孵育A549细胞4h、24h时,细胞中的CUGBP1蛋白表达量较单纯LPS作用时降低。但EGCG和LPS共同孵育A549细胞24h,A549细胞中胞核CUGBP1蛋白表达量（1210.565±3.46）较4h时胞核CUGBP1蛋白表达量（67.344±3.68）高,差异有统计学意义（t=927.164,P〈0.001）。结论：EGCG可能通过干扰CUGBP1基因的表达抑制炎症刺激人肺腺癌细胞A549的增殖,促进其凋亡。     

TIO对LPS诱导脑内炎症反应中血脑屏障的保护作用

目的：研究雷公藤甲素对内毒素诱导的脑内炎症中血脑屏障通透性,神经细胞的保护作用。方法：选用健康成年雄性SD大鼠,随机分为雷公藤甲素处理组（T10＋LPS组）,内毒素组（LPs组）,生理盐水组（NS组）,每组6只动物常规Nissl染色、GFAP免疫组化染色和伊文思蓝（EB）荧光示踪法。结果：尼氏染色显示NS组海马CAl区锥体神经元排列规则整齐。LPS组的神经元细胞的密度和层次较NS组和T10＋LPS组少,且锥体神经元数目减少,排列散乱,细胞间距加大,神经元有明显的丢失;GFAP免疫组化染色结果显示,NS组海马CAl区GFAP免疫阳性细胞分布稀疏,胞体较小,突起细长,染色较浅。LPS组较T10＋LPS组星形胶质细胞密集,胞体和突起大,染色深;伊文思蓝荧光示踪结果,LPS组的大脑皮质与海马结构以及脑血管周围的EB荧光强度都明显强于T10＋LPS组和NS组;T10＋LPS组与NS组EB荧光强度无差别。结论：T10在LPS诱导的神经炎症中对神经元有保护作用,其机制可能与保护BBB有关。     

Aquaporin-4 as a New Target against Methamphetamine-Induced Brain Alterations: Focus on the Neurogliovascular Unit and Motivational Behavior

Methamphetamine (METH) abuse/misuse is a worldwide problem, and despite extensive characterization of its neurotoxicity over the last years, many questions remain unanswered. Recently, it was shown that METH compromises the blood-brain barrier (BBB) and causes a disturbance in the water homeostasis leading to brain edema. Importantly, water transport at BBB is regulated by water channels, aquaporins (AQPs), with AQP4 being expressed in astrocytic end-feet surrounding brain endothelium. Thus, the main goal of this work was to unravel the role of AQP4 under conditions of METH consumption. Our results show that METH (4× 10 mg/kg, 2 h apart, i.p.) interferes with AQP4 protein levels causing brain edema and BBB breakdown in both mice striatum and hippocampus, which culminated in locomotor and motivational impairment. Furthermore, these effects were prevented by pharmacological blockade of AQP4 with a specific inhibitor (TGN-020). Moreover, siRNA knockdown of this water channel protected astrocytes from METH-induced swelling and morphologic alterations. Herein, we unraveled AQP4 as a new therapeutic target to prevent the negative impact of METH.