重型顱腦損傷患者血清及腦脊液中AQP-4水平表達(dá)及意義

胡明軍，崔 健，王 鋼，葉 妮，閻 艷，任保明，馬順前，伊西才，劉衛(wèi)平(西安市第一醫(yī)院神經(jīng)外科，西安 7000;第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院神經(jīng)外科;通訊作者，E-mail:slhmj@tom.com)

腦水腫是重型顱腦損傷后常見(jiàn)的一種組織病理學(xué)反應(yīng)，可導(dǎo)致腦容積擴(kuò)大、顱內(nèi)壓增高、腦疝甚至死亡，危害嚴(yán)重。水通道蛋白(aquaporins，AQPs)在水液代謝的調(diào)節(jié)中起著重要作用，研究表明AQP-4與腦水腫密切相關(guān)，參與了腦創(chuàng)傷、腦腫瘤及腦缺血繼發(fā)的腦水腫的過(guò)程［1］。為了進(jìn)一步研究AQP-4在重型顱腦損傷過(guò)程的作用，我們檢測(cè)了重型顱腦損傷患者手術(shù)后不同時(shí)間點(diǎn)血清及腦脊液中AQP-4的水平，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

1 臨床資料與方法

1.1 一般資料

我科2010-01～2013-07收治格拉斯哥指數(shù)(GCS)評(píng)分3-8分的重型閉合性顱腦損傷患者46例，其中男 29例，女17例;年齡16-73歲，平均(37.4 ±13.6)歲;受傷至手術(shù)時(shí)間 0.5-12 h，平均3 h，術(shù)前GCS＜8分;所有患者均經(jīng) CT診斷顱內(nèi)不同區(qū)域腦挫傷。

1.2 主要儀器

DENLEY DRAGON Wellscan MK 3酶標(biāo)儀(芬蘭Thermo公司)，低速平衡離心機(jī)(上海安亭離心機(jī)廠)。

1.3 主要試劑

人AQP-4酶聯(lián)免疫吸附檢測(cè)試劑盒購(gòu)自武漢伊萊瑞特生物科技有限公司。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

分別在手術(shù)時(shí)、手術(shù)后3 d、手術(shù)后1周采集血清及腦脊液，無(wú)菌抽取靜脈血2.0 ml，1 500 r/min離心10 min分離血清-20℃保存待測(cè)。采用酶聯(lián)免疫吸附試劑盒測(cè)定血清中的AQP-4的含量，嚴(yán)格按照試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，每個(gè)樣本做3個(gè)復(fù)孔。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

在手術(shù)時(shí)、手術(shù)后3 d及手術(shù)后1周重型顱腦損傷患者血清及腦脊液均可檢測(cè)到AQP-4，術(shù)后3 d較手術(shù)時(shí)升高(P＜0.05)，術(shù)后1周AQP-4水平較術(shù)后3 d降低，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。

表1 顱腦損傷患者不同時(shí)間點(diǎn)血清及腦脊液AQP-4水平比較(ng/ml，±s)Table 1 Comparison of AQP-4 levels in serum and cerebrospinal fluid of traumatic brain injury patients at different time points(ng/ml，±s)

表1 顱腦損傷患者不同時(shí)間點(diǎn)血清及腦脊液AQP-4水平比較(ng/ml，±s)Table 1 Comparison of AQP-4 levels in serum and cerebrospinal fluid of traumatic brain injury patients at different time points(ng/ml，±s)

與手術(shù)時(shí)相比，*P＜0.05，與手術(shù)后 3 d相比，△P＜0.05

時(shí)間 血清CSF手術(shù)時(shí)0.43 ±0.15 1.69 ±0.52手術(shù)后3 d 0.75 ±0.24* 2.07 ±0.63*手術(shù)后1周 0.35±0.13＊△ 1.47±0.42＊△

3 討論

AQP-4廣泛存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，尤其是在星形膠質(zhì)細(xì)胞足突中，靠近基底膜處含量最豐富，這種分布特點(diǎn)提示AQP-4是水分子在細(xì)胞內(nèi)外、血管和腦組織之間運(yùn)轉(zhuǎn)的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，參與腦組織水的代謝［2，3］。Sun 等［4］發(fā)現(xiàn)大鼠顱腦創(chuàng)傷后 24 h，創(chuàng)傷區(qū)域腦組織AQP-4 mRNA表達(dá)增多，而該區(qū)域腦組織水腫最嚴(yán)重，但毗鄰損傷區(qū)腦組織AQP-4 mRNA的表達(dá)下調(diào)。張琳等［5］在大鼠腦損傷模型中發(fā)現(xiàn)，從傷后1 h到24 h，損傷區(qū)星形膠質(zhì)細(xì)胞AQP-4表達(dá)逐漸增多，24 h達(dá)高峰，AQP-4表達(dá)變化的時(shí)間與腦組織水含量變化一致，而反映血腦屏障(BBB)通透性標(biāo)志物IgG的表達(dá)高峰又先于AQP-4，其推測(cè)腦損傷后先出現(xiàn)BBB破壞，血管源性腦水腫形成，繼而激活星形膠質(zhì)細(xì)胞AQP-4表達(dá)。以上的研究表明AQP-4在創(chuàng)傷性腦損傷后腦水腫的形成中起重要作用。AQP-4表達(dá)的調(diào)控受多種因素影響，其中PKC途徑中的磷酸化是主要影響因素之一［6］。

從AQP-4與腦水腫之間的關(guān)系進(jìn)行研究，近期大量研究表明，AQP-4與腦水腫密切相關(guān)［7］，AQPs參與了腦創(chuàng)傷、腦腫瘤及腦缺血繼發(fā)的腦水腫的過(guò)程。在大鼠缺血性腦水腫模型發(fā)現(xiàn)缺血可以上調(diào)腦內(nèi)AQP-4蛋白的表達(dá)，在缺血周邊區(qū)表達(dá)量高于缺血中心區(qū)。表達(dá)上調(diào)持續(xù)7 d，其中在缺血后第3天達(dá)高峰。這與腦水腫的發(fā)生、進(jìn)展和消退在時(shí)間上基本一致，提示缺血周邊區(qū)高表達(dá)的AQP-4在腦水腫的發(fā)展過(guò)程中起重要作用［8-10］。在創(chuàng)傷性腦損傷模型中也發(fā)現(xiàn) AQP-4在創(chuàng)傷部位的上調(diào)表達(dá)［4，11］。

對(duì)于顱腦損傷，有學(xué)者通過(guò)AQP-4 RNA干擾技術(shù)優(yōu)化亞低溫治療腦水腫進(jìn)行研究，他們認(rèn)為，腦水腫是顱腦創(chuàng)傷后病情惡化和導(dǎo)致死亡的重要原因之一［12］;在顱腦創(chuàng)傷急性期，大量細(xì)胞內(nèi)容物的漏出、繼發(fā)性的神經(jīng)細(xì)胞壞死、谷氨酸釋放、氧自由基清除障礙以及蛋白酶的過(guò)度激活等，會(huì)繼發(fā)一系列神經(jīng)中毒炎性反應(yīng)和水電解質(zhì)平衡紊亂，腦組織含水量和腦容積急劇增加，引發(fā)腦水腫形成和顱內(nèi)壓進(jìn)行性增高［13］。Kiening等認(rèn)為72 h后，AQP-4的表達(dá)與水腫成正比上升，而在基因敲除鼠模型中其腦水腫明顯減輕［14，15］。并提示 AQP-4上調(diào)表達(dá)與血腦屏障的開(kāi)放密切相關(guān)。另有研究表明，在血腦屏障受損的血管源性腦水腫模型中，AQP-4表達(dá)減少，而在細(xì)胞毒性腦水腫(BBB完整)模型中，AQP-4的表達(dá)無(wú)明顯變化，這為創(chuàng)傷性腦水腫提供了新的治療信息［16］。Amiry-Moghaddam 等研究發(fā)現(xiàn) AQP-4被一個(gè)錨定蛋白α-syntrophin固定在特定結(jié)構(gòu)域上，在小鼠中將α-syntrophin敲除則導(dǎo)致AQP-4在這些結(jié)構(gòu)域中的分布至少降低8倍。用α-syntrophin敲除的小鼠模型暫時(shí)阻斷中腦動(dòng)脈誘導(dǎo)腦缺血從而誘導(dǎo)腦水腫的產(chǎn)生，但大腦水腫的程度比野生型顯著減少，因此說(shuō)明通過(guò)AQP-4通道的水流是腦缺血誘導(dǎo)腦水腫的重要調(diào)控因子［17］。

對(duì)于重型顱腦損傷患者關(guān)于腦水腫AQP-4的研究中，目前較多的是在發(fā)生水腫的腦組織中檢測(cè)及觀察其發(fā)展趨勢(shì)，在血清及腦脊液檢測(cè)及研究中較少見(jiàn)，這樣對(duì)于臨床判斷腦水腫發(fā)生、發(fā)展有所局限，對(duì)臨床治療也缺少客觀性指導(dǎo)意義;本次研究主要針對(duì)重型顱腦損傷患者血清及腦脊液中AQP-4的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行研究分析，分別在手術(shù)時(shí)、手術(shù)后3天檢測(cè)出AQP-4在血清及腦脊液中是存在的，并且增長(zhǎng)水平隨著腦水腫發(fā)展趨勢(shì)增高，一周后又降低，這表明重型顱腦損傷后可能是由于腦組織的損傷、血腦屏障的破壞等原因AQP-4水平出現(xiàn)變化，同時(shí)重型顱腦損傷雖然經(jīng)過(guò)手術(shù)，但腦細(xì)胞水腫的病理過(guò)程仍在進(jìn)展，減壓手術(shù)后水腫不會(huì)立刻減輕，甚至有可能短時(shí)間內(nèi)加重，我們的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)AQP-4在第3天時(shí)水平最高，術(shù)后1周開(kāi)始下降。

綜上所述，根據(jù)本次研究，重型顱腦損傷后AQP-4存在于血清及腦脊液中，并分別在手術(shù)時(shí)、手術(shù)后3 d檢測(cè)增高，1周后降低，所以認(rèn)為，重型顱腦損傷早期進(jìn)行AQP-4檢查，對(duì)臨床治療重型顱腦損傷腦水腫的判定有較高的臨床意義，可為臨床上腦水腫判斷及治療做出指導(dǎo)性作用;但如何發(fā)生腦水腫AQP-4釋放入血清及腦脊液這個(gè)過(guò)程，還需要我們進(jìn)一步研究。

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