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本课题组此前进行了伤灶局部亚低温治疗大鼠重度脑外伤实验研究，发现局灶亚低温治疗能有效减轻伤后脑水肿的形成，促进脑水肿的消退；可以降低脑组织代谢率、维持ATP酶的活力、抑制酸中毒、抑制氧化应激反应、减少伤灶及其邻近脑组织中白细胞浸润及炎性细胞因子的表达、调节一氧化氮合酶的活性等，从而减少神经元损伤，且有并发症少的优点。目前，我们对局灶亚低温的脑保护机制有了部分的了解，但尚不明确局灶亚低温治疗能否影响脑外伤后脑缺血相关因子的表达。在以前实验的基础上，本实验首创使用人工脑脊液进行伤灶局部冲洗治疗方法，旨在研究大鼠重度脑创伤后局灶亚低温、局灶人工脑脊液冲洗以及两者联合治疗对脑水肿、脑组织中AQP4、HIF-1α和VEGF表达的影响，着重从脑水肿的分子机制及脑缺血相关方面，进一步探讨局灶亚低温及局灶人工脑脊液冲洗的脑保护机制。目的：探讨局灶低温人工脑脊液冲洗对实验性颅脑损伤后脑水肿相关因素：脑组织含水量、钠钾离子含量和AQP4蛋白的影响；以及通过观察局灶低温冲洗干预后不同时间脑组织中脑缺血相关因子：HIF-1α和VEGF mRNA及蛋白表达的变化，探讨局灶低温冲洗在脑损伤中的治疗效果及可能的脑保护机制。方法：健康成年雄性SD大鼠420只，随机分为5组：假手术组(Sham Operation Group，SO)、脑外伤组(Traumatic Brain Injury Group，TBI)、局灶亚低温组(Focal Hypothermia Group，FH)，局灶冲洗组(Focal Irrigation Group，FI)，局灶低温冲洗组(Focal HypothermicIrrigation，FHI)；每组又按处死时间不同分为4h、8h、1d、3d、5d和7d共6个亚组，每亚组14只大鼠。每亚组7只进行脑组织水、钠、钾含量测定及HIF-1αmRNA、VEGFmRNA检测，另7只进行光镜检测及AQP4、HIF-1α、VEGF免疫组化检测。按改良Feeney自由落体打击法制作动物左顶局灶重度颅脑损伤；于伤后30分钟开始治疗。局灶亚低温组予25℃的清水经降温胶管进行亚低温治疗，使脑温在20～30分钟内降至31～32℃，维持3小时；局灶冲洗组以新鲜备制无菌人工脑脊液(37.0℃)经冲洗胶管进行伤灶冲洗，持续3小时；而局灶低温冲洗以25℃人工脑脊液进行冲洗。在相应时间与对照组一同处死，取伤灶脑组织标本；以干湿重法检测含水量，原子火焰吸收分光光度法检测离子含量，病理切片及免疫组化方法检测AQP4、HIF-1α和VEGF蛋白的表达，RT-PCR方法检测HIF-1α和VEGF mRNA的表达。结果：1．脑组织含水量及离子含量：TBI后4h即开始出现脑组织水肿，1d达脑水肿高峰，持续至3d，5d开始下降，7d基本恢复正常；钠离子含量变化与含水量相一致；钾离子含量与含水量变化相反。TBI组4h、8h、1d、3d和5d亚组脑组织水肿及钠离子均高于SO组相应亚组，差异有显著性(P＜0.05)；7d与SO组无显著性差异(P＞0.05)。局灶亚低温、局灶冲洗及局灶低温冲洗治疗后，伤后4h、8h、1d、3d和5d亚组脑组织水肿及钠离子均低于TBI组相应亚组，差异有显著性(P＜0.05)，钾离子含量均明显高于TBI组，差异有显著性(P＜0.05)。2．脑组织AQP4蛋白表达：TBI后4h脑组织中AQP4蛋白表达开始增高，1d达到高峰，持续至3d，5d开始下降，7d降至正常水平；TBI组4h、8h、1d、3d和5d亚组明显高于SO组，有显著性差异(P＜0.05)；7d亚组与SO组相比，无显著性差异(P＞0.05)。局灶亚低温、局灶冲洗及局灶低温冲洗治疗后，伤后4h、8h、1d、3d和5d亚组脑组织AQP4蛋白表达均低于TBI组相应亚组，差异有显著性(P＜0.05)；其中以局灶低温冲洗治疗效果最佳。3．脑组织中HIF-1αmRNA及蛋白表达：TBI后4h脑组织中HIF-1αmRNA及蛋白表达开始增高，1d达到高峰，持续至3d，5d开始下降，7d亚组与SO组无显著性差异(P＞0.05)。局灶亚低温、局灶冲洗及局灶低温冲洗治疗后，伤后4h、8h、1d、3d和5d亚组脑组织HIF-1αmRNA及蛋白表达均低于TBI组相应亚组，差异有显著性(P＜0.05)；7d亚组与SO组无显著性差异(P＞0.05)。4．脑组织中VEGF mRNA及蛋白表达：TBI后4h脑组织中VEGF mRNA及蛋白表达开始增高，1d达到高峰，持续至3d，5d开始下降，7d亚组与SO组无显著性差异(P＞0.05)。局灶亚低温、局灶冲洗及局灶低温冲洗治疗后，伤后4h、8h、1d、3d和5d亚组脑组织HIF-1αmRNA及蛋白表达均低于TBI组相应亚组，差异有显著性(P＜0.05)；7d亚组与SO组无显著性差异(P＞0.05)。5．病理学检查：TBI后神经细胞肿胀、血脑屏障破坏。经FH、FI、FHI治疗后组织损伤较TBI组明显减轻。结论：1．创伤性脑损伤伤后脑水肿相关因素变化：脑组织含水量在伤后4h增加，1d达高峰，持续至3d，7d基本消退；脑组织含水量与钠离子含量变化相一致，与钾离子含量变化基本相反；AQP4蛋白在伤后表达增加，与脑组织含水量变化一致。2．创伤性脑损伤后脑组织中脑缺血相关因子：HIF-1α和VEGFmRNA及蛋白的表达均明显上调且变化一致，其时相变化规律为伤后1d达到高峰，持续至3d，7d恢复正常。两者与脑水肿的变化规律一致。3．局灶亚低温治疗能明显减轻脑水肿，对下调伤后脑组织中AQP4蛋白的表达和缺血相关因子HIF-1α和VEGF mRNA及蛋白的表达有明显作用。4．局灶冲洗治疗效果明显，能明显减轻伤灶脑水肿，维持细胞内外离子的稳定，抑制AQP4蛋白的表达。5．局灶冲洗治疗具有明显抑制伤后脑缺血相关因子HIF-1α和VEGF mRNA及蛋白的表达。6．局灶低温冲洗治疗能显著减轻脑损伤后脑水肿和AQP4蛋白的表达，以及下调脑缺血相关因子HIF-1α和VEGF mRNA及蛋白的表达。局灶低温冲洗治疗效果明显优于单一的局灶冲洗或局灶亚低温治疗。本实验第3、4、5、6项结论在国内外尚未见有报导。