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目的:脑血管病(Cerebral vascular diseases, CVD)是神经科最常见的疾病,也是严重危害人类健康的三大疾病之一。临床上将脑血管病分为缺血性脑血管病和出血性脑血管病两大类,其中又以缺血性脑血管病多见,占CVD的59.2%～85%。缺血再灌注是临床上缺血性损伤过程中常见的病理生理过程,无论是血管的自然再通,还是临床医师给予的溶栓、抗凝、扩张血管等治疗造成的医源性血管再通,缺血再灌注的发生率都很高。病理生理学研究显示:脑水肿是脑缺血再灌注时最显著的组织学变化之一,且脑水肿见于许多中枢神经系统疾病,甚至一些其他系统疾病、全身性疾病均会发生脑水肿。尽管目前在脑水肿的发生机制、预防和治疗方面已取得了一些进展,但目前针对脑水肿的治疗多以对症处理为主,尚缺乏针对水肿形成机制加以纠正和改善的方法,因而成为临床和基础研究的热点。水孔蛋白(aquaporin,AQP),又称水通道蛋白(water channel protein),是一组与水跨膜转运有关的蛋白质。AQP-4是水孔蛋白家族成员之一,仅对水分子有通透性,在脑组织中广泛存在并表达于血脑屏障(Blood Brain Barrier,BBB)处的星形胶质细胞膜,以及与脑脊液(CSF)接触的软脑膜及室管膜表面。大量研究表明AQP-4在脑外伤、感染、肿瘤、卒中等中枢神经系统疾病引起的脑水肿中起关键作用。目前AQP-4与脑水肿关系的研究倍受关注,但迄今为止,有关脑缺血再灌注后AQP-4表达与脑水肿关系的研究国内外均较少。本实验旨在通过建立稳定的大鼠脑缺血再灌注模型,并在此基础上进行行为学评分,脑组织含水量测定,观察AQP-4在脑组织的细胞定位和动态表达,进而探讨AQP-4在缺血再灌注损伤过程中的作用和意义。方法:采用健康雄性Sprague-Dawley大鼠,参照Longa等的线栓法并加以改良,建立大鼠脑缺血再灌注动物模型。假手术组大鼠只分离血管不插线。在模型成功后6 h、24 h、48 h、72 h、7 d分别对大鼠进行行为学评分,包括Longa评分法(Longa Score)、平衡木评分法(Beam Walking Score)、Berderson评分法(Berderson Score)。评分后将大鼠断头处死取脑,弃去双侧嗅球及额前部4 mm,剩余脑组织前部约3 mm厚的脑片沿中线切开,分别称取左右两侧湿重(Wet weight,WW),恒温烤箱95℃烘干24小时后称取干重(Dry Weight,DW),计算各时间点的脑组织含水量,计算公式为:(WW-DW)/ WW×100%。后部脑组织冠状位切割,层厚约2 mm,固定后石蜡包埋,制成石蜡切片,进行常规HE染色,观察大鼠脑组织缺血灶及周围的水肿情况、神经元和胶质细胞的改变,并与病变对侧进行比较;相邻组织切片进行免疫组织化学染色,观察AQP-4在脑组织的细胞定位和动态表达。结果:大鼠在术后不同时间点出现不同程度的行为学异常,其中术后6 h与对照组相比无统计学差异,考虑为麻醉和手术创伤所致。再灌注组术后24 h～72 h行为学评分与对照组相比有显著意义,P<0.05;其中以48 h和72 h的行为学异常为著;7 d时无明显行为学异常,行为学评分与对照组相比无统计学差异,P>0.05。术后6 h再灌注组与对照组脑组织含水量无显著性差异,P>0.05。再灌注组24 h脑含水量开始升高(82.42±0.118),48 h达高峰(85.40±0.099),并持续升高到72 h(84.87±0.154),与对照组比较有统计学意义,P<0.05;7 d时脑含水量已经明显下降,与对照组比较无统计学意义,P>0.05。再灌注组手术侧脑组织含水量在24 h～72 h明显高于手术对侧,差异有统计学意义,P<0.05。脑缺血再灌注后组织切片经常规HE染色光镜下观察:手术侧脑组织存在明显的水肿,组织疏松,神经元及胶质细胞肿胀、变性、坏死,可见炎性细胞浸润,以48 h和72 h为著。7 d时脑组织已无明显水肿及炎性细胞浸润,可见血管和胶质细胞增生。免疫组织化学染色结果显示:对照组及再灌注组病灶对侧可见少量AQP-4阳性细胞表达,主要位于血管周围;再灌注组病灶侧AQP-4阳性表达于梗死后6 h开始增多(110.03±4.41),随再灌注时间的延长及水肿的加重AQP-4的表达进一步增强,48 h～72 h达高峰(126.18±2.64;140.06±1.19),7 d时有所下降(111.31±8.02),但仍处于较高水平,与对照组比较有统计学意义,P < 0. 05。AQP-4阳性表达呈棕黄色,表达部位为细胞膜,胞浆及胞核未见表达。阳性细胞为空泡状,血管周围也呈阳性。结论:脑缺血再灌注后行为学改变与脑组织含水量的变化在时间上保持一致,说明脑缺血再灌注后,脑水肿是造成神经功能缺损的主要原因之一。脑缺血再灌注后72 h内,AQP-4表达强度的变化与脑水肿的动态变化存在时间上的一致性;7 d时脑含水量已经明显下降,而AQP-4表达虽有所下降,但仍处于较高水平,这一结果提示AQP-4可能在早期参与了脑缺血再灌注后脑水肿形成的病理生理过程,而后期可能与脑内多余水分的清除有关。