脑外伤、脑肿瘤均会造成脑水肿,继而导致脑功能障碍、颅内压增高、脑疝等并发症,严重者可引起死亡。因而,脑水肿是脑外伤、脑肿瘤等脑损伤疾病共同的病理生理基础,对脑水肿的研究具有重要的理论及临床意义。 脑水肿分细胞性和血管性两类。目前,认为引起脑水肿的原因很多,其机理十分复杂,其中,水通道蛋白(aquaporin,AQPs)在生物体(包括人体)各器官、组织中广泛分布,维持水的平衡,在脑水肿的形成和消退中扮演重要角色。AQPs是一组跨膜蛋白,已有11种亚型(AQP0～AQP10)被克隆,广泛存在于从细菌到哺乳动物的所有生物中,专使水的转运,定位于肾脏、腺体、骨胳肌、胃、脑等器官。脑中有6种AQP表达,其中AQP1和AQP4最为重要。AQP1主要表达在脉络丛,与脑脊液分泌有关。AQP4则存在于脑实质中,AQP4表达在血脑屏障结构中包绕内皮细胞的星形胶质细胞足突;在脑-脑脊液界面,AQP4表达在室管膜细胞,从AQP4的分布可以推测,星形胶质细胞利用AQP4参与血脑屏障的调节,维持水平衡。浙江大学博士学位论文 在大鼠脑挫伤模型中,挫伤部位的AQP4 mRNA明显高于非损伤部位的脑组织,而且AQP4的表达量与磁共振(MRI)所显示的水肿程度一致;AQP4基因敲除小鼠在脑缺血和水中毒模型中,其脑水肿比野生型小鼠轻,神经功能障碍也较轻,并且死亡率较低:在脑缺血病人尸检中,缺血区周围的AQP4表达增高;然而,也有大鼠脑外伤后双侧脑半球AQP4蛋白表达量均下降的报道,但损伤侧更明显。但是,人脑损伤后AQP4表达变化尚未阐明,因此,有必要了解人脑外伤和脑肿瘤中的AQP4的表达状况。 另一方面,5一脂氧酶(5一llpoxygenase,5一LOX)及其产物半胧氨酞白三烯(eysteinyl leukotrienes,eys比,包括LTC4,LTD4,LTE4)是一类炎症分子,也可以增加血脑屏障通透性、导致脑水肿。cysLI’s通过cysLT受体发挥作用。在二十世纪八十年代,药理学研究发现肺组织的两种CysLT受体,即半肤氨酞白三烯受体1(CysLT,)和半肤氨酞白三烯受体2(CysLTZ)。直到上世纪九十年代末,这两种受体相继被克隆。它们均为经典的Gq蛋白偶联7次跨膜受体,激活后可以使细胞内钙增加。cysLT;受体主要表达于脾和外周血白细胞,在脑内、肺、结肠、心脏、胰、前列腺、肾脏、肝脏等组织也有少量表达;CysLT:受体主要表达于脾、心脏和外周血淋巴细胞,而在脑、前列腺、肾脏、卵巢等组织的表达较弱,Northem blot和RT一pCR检测发现,人脑中CysLTZ受体比Cys班l受体表达更多一些。然而,cysLT,和cysLTZ受体在人脑中的分布仍不清楚,脑外伤和脑肿瘤引起cysLTI和cysLT:受体的表达量和分布的变化也不清楚。作为Cysl月飞合成的限速酶5一Lox,在正常脑中有表达,缺氧、缺血、衰老均会增加其表达,然而5一LOX在人脑外伤和肿瘤的表达特征尚不清楚。 cysLI’s激活CysLTI通过MAPK通路,引起星形胶质细胞活化和增殖:甘露醇也可通过激活p38 MAPK细胞内信号通路,促进AQP4的表达。由于cys砚’s育旨引起脑水肿,而脑水肿与AQP4密切相关,因此,有必要阐明CysLrs女口何影响AQP4的表达。 为此,本研究利用人脑手术样本,观察了脑外伤和肿瘤后水肿发生与相关调节分子的关系,即观察AQP4以及5一Lox、cysLTI和cysLTZ受体的表达变化,并且对这两类分子之间的关系作了初步探讨。浙江大学博士学位论文第一部分人脑外伤和肿瘤周围水肿与水通道蛋白(A QP4)表达 水通道蛋白(AQP4)在脑内广泛表达在星形胶质细胞中,调节水的转运,与脑水肿的形成和消退密切相关,动物脑外伤实验证明AQP4表达增加,但也有报道表达下降,可能因取样的时间或部位不同而异。人脑缺血病人尸检和脑肿瘤中AQP4表达增高,然而,对于人脑外伤AQP4的表达尚无报道。为了阐明AQP4在脑外伤及脑肿瘤中的表达特点,我们在脑手术样本中,以免疫组织化学检测了AQP4在不同时间脑外伤及不同类型脑肿瘤中的表达。本实验收集了脑外伤后不同时间因治疗而手术切除的挫伤的脑组织、手术切除的脑肿瘤(不同病理类型)、因各种病因而手术切下的相对“正常”的脑组织,将手术切下的标本立即固定、石蜡包埋、病理切片,HE染色,AQP4免疫组化染色,光镜下摄影分析。结果发现,AQP4表达在脑血管周围的星形胶质细胞,并且在伴有脑水肿的脑外伤和脑肿瘤均表达增强。在脑外伤样本,随着外伤时间的延长(数小时至8天),AQP4表达逐渐增高。AQP4还表达在星形胶质细胞瘤中心区及周边区,随恶性程度(分型级别)增高而表达增加;但是,在肺癌的脑转移瘤,仅表达在肿瘤周边区,不表达在中心区。这些结果表明,AQP4的表达在脑外伤以及星形胶质细胞瘤(但不表达在脑外肿瘤的转移灶内),证明AQP4与这些脑损伤水肿发生密切相关。第二部分人脑外伤和肿瘤周围水肿与5一脂氧酶/半肤氨酸白三烯受体表达 炎症反应中,花生四烯酸通过限速酶5一LOX合成cysl月贻,进而作用于cysLT受体,在病理生理变化中起调节作用。在脑内,5一Lox激活而产生的cysLTs可引起血脑屏障通透性增高,进而诱导脑水肿。然而,人脑内(尤其是脑外伤和脑肿瘤时)的5一LOX、CysLT;和CysLTZ受体的表达特点还不清楚。为了阐明5一LO刀CysLTI/2受体在脑损伤(尤其是脑水肿)中的关系,我们观察了人?