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低血糖是糖尿病患者采用胰岛素强化治疗时常见而严重的并发症。临床研究表明,低血糖诱发的脑水肿是低血糖性脑损伤的始动过程。脑微血管内皮细胞是血脑屏障重要组成成分,位于相邻内皮细胞间的紧密连接通过限制小分子物质通过进而维持脑组织内环境的稳定。但是,低血糖是否通过破坏紧密连接来影响脑微血管内皮细胞功能引起脑水肿的发生迄今还没有被研究。血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF),作为调节血管功能的一个潜在因子,在脑缺血中具有保护作用已经被证实,并且还能促进神经元的存活及突触的生长。这些报道促使我们研究VEGF对低血糖性脑内皮细胞功能是否具有保护作用。我们采用永生化的小鼠脑微血管内皮细胞作为研究对象,体外模拟血脑屏障。首先,研究低糖条件对脑微血管内皮细胞的影响。通过采用荧光素钠(Na-F)检测暴露于低糖条件的跨内皮细胞的通透性;Western blot和细胞免疫荧光(IF)检测紧密连接相关蛋白claudin-5,ZO-1和occludin的表达变化和分布改变;乳酸脱氢酶实验(LDH实验)检测低糖对内皮细胞的毒性作用。结果显示,与正常葡萄糖组相比,低糖条件组(0、0.5、1 mM)的跨内皮细胞通透性均明显升高,同时,紧密连接蛋白claudin-5的表达也相应下降。当较长时间(24 h)较低糖浓度(0、0.5 mM)时,脑内皮细胞毒性增加。进而,我们采用ELISA检测低糖条件下24 h后培养基中的VEGF的分泌量,发现低糖条件组中分泌的VEGF含量比正常葡萄糖条件组中高。最后,通过外加VEGF研究低糖条件下VEGF对脑内皮细胞是否有保护作用,我们检测了低糖和VEGF共存条件下跨内皮细胞通透性、紧密连接相关蛋白以及细胞毒性的变化。另外,我们还检测了转运葡萄糖的主要蛋白Glut-1和反映细胞凋亡程度的主要指标Bcl-2的表达变化。实验结果显示,与低糖组相比,低糖和VEGF共存条件下跨内皮细胞通透性降低、claudin-5表达相应增加以及内皮细胞的毒性显著下降。另外,Glut-1和Bcl-2蛋白表达水平比低糖组显著增加。综上所述,该研究发现低糖条件下紧密连接蛋白claudin-5表达下降,跨内皮细胞通透性增加,这可能是低血糖引起脑水肿的重要分子机制之一。同时,低糖时VEGF对脑微血管内皮细胞可能具有保护作用。