收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

水通道蛋白4基因缺失对不同类型脑损伤的影响

史文珍  
【摘要】:研究背景:水通道蛋白(aquaporins, AQPs)是一组介导水分子跨膜转运的细胞膜蛋白,AQP4被认为是脑内最重要的AQP亚型,主要表达在包绕脑微血管及蛛网膜的星形胶质细胞足突膜上,而在非足突的胞体表面表达较少,与其调节水平衡的功能一致。已经发现,脑外伤、脑缺血、脑肿瘤等多种脑损伤病理中,伴随脑内AQP4表达上调;对AQP4基因敲除动物的研究结果提示,AQP4对血管性脑水肿和细胞性脑水肿的形成均有影响。但是,除了调节水平衡外,AQP4还影响星形胶质细胞的生长及其他功能,参与非水肿性疾病(如炎症、兴奋性氨基酸毒性等)的病理过程。脑损伤是高度复杂的病理过程,可诱发一系列细胞及分子事件。在脑损伤的急性期(数小时到数天),由于代谢紊乱和兴奋性毒性导致神经元损伤;在亚急性期(数天到数周),主要病变为炎症反应和细胞死亡;在慢性期(数周以后),主要为组织修复等变化。脑损伤中,小胶质细胞和星形胶质细胞起重要作用。小胶质细胞是脑内重要的炎症细胞,小胶质细胞激活后对于脑损伤后炎症反应以及慢性神经功能恢复有重要的影响。脑损伤周边区的星形胶质细胞反应性增生,最终导致胶质疤痕的形成,胶质疤痕一方面可以限制病变扩散,但又阻碍神经生长。脑损伤后继发的炎症是影响病变程度和恢复的主要因素之一,受许多炎症因子、炎症介质的调节。半胱氨酰白三烯(cysteinyl leukotrienes, CysLTs)是一类重要的炎症介质,在脑缺血、脑外伤等中枢神经系统损伤性疾病发病中起重要作用。CysLTs主要通过半胱氨酰白三烯受体(cysteinyl leukotriene receptor, CysLT受体)起作用,该类受体主要包括CysLT1和CysLT2受体两种亚型。药理学表明, CysLT1受体参与脑缺血后急性期神经元损伤和慢性期胶质增生过程,可诱导血脑屏障通透性增加而参与缺血后炎症,并能介导粘附因子等的表达;CysLT2受体介导整体和离体水平缺血性损伤后小胶质细胞的激活和吞噬。在AQP4基因敲除小鼠,对脑缺血等损失后脑水肿变化有较多研究,但是,对于不同类型脑损伤以及炎症有什么改变,尚无系统研究,尤其需要阐明脑损伤后炎症变化特点。由于AQP4基因敲除可影响星形胶质细胞功能,由此造成一些非水肿性变化,本研究主要关注这些方面的变化。研究目的:本文采用AQP4基因敲除(AQP4-/-)小鼠,观察不同类型脑损伤模型中AQP4起的作用,拟做以下4个方面的研究:1.阐明局灶性脑缺血后脑内炎症变化特点,观察缺血损伤后24 h和72 h炎症细胞和炎症相关的半胱氨酰白三烯受体,以及其他损伤变化。2.阐明局灶性脑缺血慢性损伤过程及慢性期改变,观察缺血损伤后35天内的生存率变化,神经症状以及神经元密度和星形胶质细胞反应性增生的变化。3.阐明脑冰冻伤后损伤特点,观察损伤后24 h,7天和14天损伤面积和神经元密度等变化,以及小胶质细胞反应和星形胶质细胞的胶质疤痕形成特点。4.阐明兴奋性氨基酸毒性的变化特点,建立NMDA皮层注射模型,观察损伤后24 h的损伤面积和神经元密度以及血脑屏障通透性的的变化。研究方法:以线栓法制备左侧大脑中动脉阻塞(MCAO),诱导小鼠局灶性脑缺血模型;以改良的颅骨外冰冻法技术建立不同时间点的冰冻伤模型;以大脑皮层微注射技术,建立NMDA诱导脑兴奋性毒性损伤模型。以冰冻切片甲苯胺蓝染色法检测脑损伤面积;以冰冻切片IgG免疫组织化学检测法观察血脑屏障通透性的变化;以冰冻切片免疫荧光组织化学法,观察存活神经元、小胶质细胞、中性粒细胞和星形胶质细胞的的变化;以Fluoro-Jade B染色法观察坏死神经元变化;以免疫印迹法观察局灶性脑缺血损伤急性期半胱氨酰白三烯受体的表达特点;免疫荧光共染色法观察半胱氨酰白三烯受体在脑内的细胞分布。研究结果:1.AQP4缺失加重脑缺血急性损伤及炎症反应与野生型小鼠比较,AQP4-/-小鼠局灶性缺血损伤后24 h和72 h,周边区的神经元密度缺失程度增加;缺血后24 h和72 h中心区中性粒细胞浸润加重;周边区阿米巴样小胶质细胞活化和增殖增多,但杆状小胶质细胞的密度减少;同时,在72 h周边区星形胶质细胞反应性增生和聚集减弱。AQP4-/-小鼠缺血侧脑组织在缺血后24 h和72 h,炎症介质受体一半胱氨酰白三烯受体(CysLT1和CysLT2受体)蛋白表达增加;在两种小鼠大脑中,CysLT1和CysLT2受体蛋白细胞定位模式一致,在损伤中心区都表达于损伤的神经元和中性粒细胞,在周边区都表达于活化的小胶质细胞,但都不表达于星形胶质细胞。这些结果提示,AQP4缺失加重急性脑缺血损伤期,加重炎症反应,该变化可能与AQP4-/-小鼠星形胶质细胞功能减弱,限制炎症的能力下降有关。2.AQP4缺失加重脑缺血慢性损伤与野生型小鼠比较,AQP4-/-小鼠局灶性脑缺血损伤后35天内的生存率降低,术后的体重恢复减慢,术后神经症状的恢复减轻;加重脑萎缩体积和脑内空洞的形成;并且,抑制损伤周边区星形胶质细胞的反应性增生和聚集,减弱胶质疤痕的生成。这些结果提示,AQP4-/-小鼠脑损伤慢性期症状加重,可能与脑内胶质疤痕形成功能减弱,不利于局部限制损伤病灶扩展有关。3.AQP4缺失减轻脑冰冻伤急性损伤但加重后期损伤与野生型小鼠比较,AQP4-/-小鼠冰冻伤24 h脑损伤面积和脑表面出血均明显减轻;但是,14天的损伤面积增加。损伤周边区的神经元密度变化与损伤面积类似,与野生型小鼠比较,AQP4-/-小鼠损伤周边区在24 h的存活神经元密度明显较高,但在7天和14天,则密度明显降低。同时,AQP4-/-小鼠小胶质细胞数量在急性期并没有明显的增加或减少,但是,在损伤7天和14天,较野生型小鼠明显增加。AQP44-小鼠星形胶质细胞密度在7天和14天都明显减少。结果提示,AQP4基因缺失减轻小鼠脑冰冻伤急性损伤,但是加重延迟性损伤,可能与损伤后期小胶质细胞增生加重有关。4.AQP4缺失加重兴奋性氨基酸诱导的损伤小鼠皮层注射NMDA 150nmol后24 h,可导致皮层损伤、神经元变性及血脑屏障通透性增高。与野生型小鼠相比,AQP4-/-小鼠的损伤变化明显增强。结果提示,AQP4可能抑制NMDA诱导的急性脑损伤,增加损伤区Fluoro-Jade B阳性的变性神经元密度,并且,与抑制血脑屏障通透性增高有关。结果提示,AQP4在NMDA诱导的脑损伤中可能起保护作用。结论:1.在局灶性脑缺血损伤模型中,AQP4基因缺失可加重缺血性脑损伤。缺血急性期小胶质细胞和中性粒细胞聚集增加,诱导炎症相关的半胱氨酰白三烯受体表达。慢性期加重死亡率,减慢小鼠体重增长,加重脑萎缩体积和脑内空洞形成。这些变化可能与AQP4基因缺失减弱星形胶质细胞细胞增生和聚集,减弱胶质疤痕的生成有关。2.在脑冰冻伤中,AQP4基因缺失小鼠在早期脑表面出血和脑损伤面积减轻;但后期脑损伤加重,这可能与减弱星形胶质细胞反应性增生,妨碍胶质疤痕生成有关。3.在兴奋性氨基酸损伤模型中,AQP4基因缺失加重损伤,加重神经元坏死,这可能与加重血脑屏障通透性的增加有关。4.综合以上结果,AQP4基因缺失造成星形胶质细胞反应能力降低,使其限制炎症等损伤反应的作用减弱,可能是损伤增强的原因;换言之,AQP4是维持星形胶质细胞功能抑制损伤反应的一个因素。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李燕;漆洪波;;水通道蛋白质的生物学作用[J];中华妇幼临床医学杂志;2006年02期
2 胡琼;;水通道蛋白与肺水肿[J];临床军医杂志;2006年06期
3 庞涛;郭洪源;梁亚;;水通道蛋白5在变应性鼻炎鼻黏膜的表达及意义[J];贵州医药;2007年01期
4 郭晓强;;水甘油通道蛋白与甘油运输研究进展[J];军事医学科学院院刊;2007年05期
5 程波;邹祖圣;张志茂;王雅琴;黎家华;;水通道蛋白1在常年变应性鼻炎黏膜中的表达及意义[J];中国临床医学;2008年06期
6 文建国;张宁;王庆伟;张红;李真珍;;子宫内膜腺癌组织中水通道蛋白1、2的表达[J];郑州大学学报(医学版);2009年02期
7 王海英;高宇;高长斌;王清;;水通道蛋白1、3在糖尿病心肌病大鼠心肌组织的表达及意义[J];中国老年学杂志;2010年07期
8 杨军,肖林,孙远,李慧增,杨彦春,张从纪;人涎腺水通道蛋白的定位[J];第三军医大学学报;2002年08期
9 王志强;焦保华;;水通道蛋白与脑水肿的研究进展[J];中国临床神经外科杂志;2006年02期
10 文建国;张宁;李留霞;;水通道蛋白在妇科肿瘤中的研究进展[J];中国妇产科临床杂志;2008年03期
11 张鑫;张书玲;周岩;张金库;;水通道蛋白3在不同组织分型鼻息肉中的表达[J];江苏医药;2011年03期
12 孟繁峥,饶明俐;大鼠局灶性脑缺血水通道蛋白4的变化[J];中风与神经疾病杂志;2003年03期
13 关兵;张庆丰;董震;杨占泉;;水通道蛋白1及4在大鼠喉组织中的表达[J];临床耳鼻咽喉科杂志;2006年03期
14 龚洵;乔福元;;水通道蛋白9与妊娠期高血压疾病[J];中国妇幼保健;2008年29期
15 毕林涛;卢振霞;米东辉;赵凤琴;宋玉明;张英为;;非小细胞肺癌细胞株H1975中水通道1的表达及意义[J];中国实验诊断学;2009年01期
16 许顶立,任昊,邓英姿,张远慧,刘伊丽;肾脏Aquaporin 2 水通道蛋白的检测及其在充血性心力衰竭的应用[J];肾脏病与透析肾移植杂志;1998年02期
17 陈国兵,许峰,卢仲毅;水通道蛋白在高浓度氧肺损伤中的研究进展[J];实用儿科临床杂志;2004年10期
18 许海波;郑鸣;;水通道蛋白-3的研究进展[J];四川解剖学杂志;2006年02期
19 汤崇辉;刘伟国;;水通道蛋白4与创伤性脑水肿研究进展[J];浙江创伤外科;2009年01期
20 雷驰;丛馨;张艳;;人水通道蛋白5的高分辨X线衍射结构被发现[J];生理科学进展;2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 路杨;师忠芳;韩明;袁芳;;谷氨酸引起星形胶质细胞体积增加及水通道蛋白4表达动态变化[A];中国病理生理学会第九届全国代表大会及学术会议论文摘要[C];2010年
2 何洋;刘广志;高旭光;;水通道蛋白-4抗体与自身免疫病[A];中华医学会第十三次全国神经病学学术会议论文汇编[C];2010年
3 孟庆霞;徐晨明;黄荷凤;;控制性超排卵对小鼠卵母细胞表达水通道蛋白(AQP3)影响的研究[A];2005年浙江省妇产科学暨计划生育学术会议论文汇编[C];2005年
4 杨建华;石一复;陈晓端;陈晓飞;;水通道蛋白-1与微血管密度与卵巢上皮性肿瘤的相关研究[A];第八次全国妇产科学学术会议论文汇编[C];2004年
5 陈生晓;任昊;刘郑荣;刘宏发;;腹透液对大鼠腹膜间皮细胞水通道蛋白1表达的影响[A];中华医学会肾脏病学分会2006年学术年会论文集[C];2006年
6 张爱丽;Zohra Zaknrou F;李江;王妍青;李晓萌;;水通道蛋白1在肝癌细胞增殖和迁徙过程中的作用的分子机制研究[A];吉林省第六届生命科学大型学术报告会论文集[C];2008年
7 才丽平;梁潇;夏淑杰;林庶茹;杜松;;哺乳动物水通道蛋白家族成员-AQP8[A];中国解剖学会第八届组织学与胚胎学专业青年研讨会论文集[C];2004年
8 于紫燕;张劲松;;水通道蛋白—1mRNA在人晶状体上皮细胞中表达[A];中华医学会第十二届全国眼科学术大会论文汇编[C];2007年
9 王建华;张晓岚;;水通道蛋白1在肝硬化大鼠肾组织中的表达[A];中国中西医结合第十九次全国消化病学术会议暨国家级中西医结合消化疾病新进展学习班论文汇编[C];2007年
10 张倩;高下;刘长健;李兴启;孙建和;胡吟燕;郭维;;水通道蛋白1(AQP1)在正常豚鼠中耳腔粘膜中的表达情况[A];中华医学会第十次全国耳鼻咽喉-头颈外科学术会议论文汇编(上)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈学军;水通道蛋白在卵巢上皮性癌中的表达及对细胞顺铂敏感性的影响[D];浙江大学;2010年
2 羿菲;水通道蛋白AQP5在小鼠骨髓间充质干细胞分化中的功能研究[D];东北师范大学;2012年
3 张颖;麻疯树水通道蛋白JcPIP2的分离、基因克隆及功能鉴定与调控分析[D];四川大学;2007年
4 张刚;水通道蛋白1、3在小鼠前列腺中的表达及意义[D];吉林大学;2011年
5 鲍峰;星形胶质细胞水通道蛋白4(AQP-4)敲除对脊髓伤害性信息的调制作用[D];复旦大学;2010年
6 史永华;水通道蛋白对子宫颈癌细胞系的迁移及局部浸润潜能的影响研究[D];新疆医科大学;2012年
7 韦嵩;脾胃湿热证大鼠模型复制及其水通道蛋白表达的研究[D];广州中医药大学;2005年
8 林琳;水通道蛋白1在小鼠内耳的超微结构定位及功能探讨[D];中国人民解放军军医进修学院;2005年
9 梅武轩;脾主运化水液与胃粘膜水通道蛋白3、4表达的相关性研究[D];广州中医药大学;2006年
10 关新刚;NPA motifs与水通道蛋白AQP4质膜定位关系的研究[D];东北师范大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 康翠琴;水通道蛋白在人和小鼠喉组织中的表达[D];东北师范大学;2009年
2 张迷;蜡梅水通道蛋白基因CpAQP1和CpAQP2的克隆及功能初步分析[D];西南大学;2010年
3 雷霏;实验性变应性鼻炎大鼠鼻粘膜水通道蛋白5的表达及意义[D];吉林大学;2005年
4 孙文江;高压氧治疗兔脑爆炸伤后AQP4的表达及PWI的时相性研究[D];安徽医科大学;2011年
5 廖承德;肝功能衰竭大鼠脑水通道蛋白-4表达与MR DWI的相关性研究[D];昆明医学院;2005年
6 刘霞;能量代谢对Balb/c 3T3成纤维细胞水通道蛋白AQP1表达的影响[D];中国医科大学;2010年
7 卢武生;尿水通道蛋白-2双抗体夹心ELISA测定法的建立及初步应用[D];第一军医大学;2001年
8 蒋静静;一氧化氮和亚硝酸乙酯吸入对急性高氧肺损伤新生大鼠肺水通道蛋白的影响[D];浙江大学;2006年
9 唐鸿;水通道蛋白8在鼻息肉中的表达及意义的实验研究[D];重庆医科大学;2006年
10 刘广智;妊娠期糖尿病胎膜中水通道蛋白mRNA表达的研究[D];河北医科大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前9条
1 记者 王洁明 吴平;开启人类进出细胞之门[N];新华每日电讯;2003年
2 姜岩 李雪梅 林小春 余志平;细胞之“门”通向诺贝尔[N];医药经济报;2003年
3 余海若;诺贝尔奖为何6次奖励离子道揭秘者[N];大众科技报;2004年
4 岩林;叩开细胞“城门”[N];中国化工报;2003年
5 闫慧 章静波;细胞膜通道之谜[N];健康报;2003年
6 中国医促会健康饮用水专业委员会主任 李复兴 研究员 赵飞虹;您喝的水安全健康吗[N];健康报;2010年
7 奇云;沿细胞膜通道走向诺贝尔奖[N];大众科技报;2003年
8 吴伟农;今年两项诺贝尔奖关乎人类健康[N];经济参考报;2003年
9 本报记者 张晶;水与细胞的关系是什么?[N];科技日报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978