模擬高原環(huán)境大腦皮質(zhì)及血腦屏障的病理變化與AQP4的相關(guān)性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、人或動(dòng)物從低海拔急進(jìn)高原，暴露于低壓低氧寒冷環(huán)境可能發(fā)生系列病理反應(yīng)，表現(xiàn)為頭痛、惡心、嘔吐、失眠、疲乏、頭昏眼花、共濟(jì)失調(diào)等，稱(chēng)高山反應(yīng)，也稱(chēng)急性高原病(acutemountainsickness，AMS)。有報(bào)道說(shuō)人進(jìn)入2,500米以上高原就可能發(fā)生高原反應(yīng)。AMS重者發(fā)生高原肺水腫(highaltitudepulmonaryedema，HAPE)或高原腦水腫(highaltitudecerebraledema，HACE)，表現(xiàn)為呼

2、吸困難、精神智力障礙以至昏迷。HACE是急性高原病的極端嚴(yán)重情況，如不及早預(yù)防和救治，危及患者生命?，F(xiàn)代交通和旅游業(yè)的發(fā)達(dá)，社會(huì)交流的增多，有越來(lái)越多的人進(jìn)入高原地區(qū)，因此，高原病的防治愈加重要和迫切。 已有研究認(rèn)為，急性高原病和HACE的主要病變是血管源性腦水腫和顱內(nèi)高壓，但到目前為止對(duì)高原腦水腫發(fā)生的細(xì)胞和分子機(jī)制仍知之甚少。膠質(zhì)細(xì)胞足板是血腦屏障(bloodbrainbarrier,BBB)的重要結(jié)構(gòu)成分，近年在創(chuàng)傷、缺血

3、、腫瘤性腦水腫的研究中發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)細(xì)胞(及其突起、膠質(zhì)足)形態(tài)學(xué)變化先于神經(jīng)元，認(rèn)為是最早的病理反應(yīng)，但膠質(zhì)細(xì)胞在AMS和HACE中的反應(yīng)變化還未見(jiàn)研究報(bào)告。水通道蛋白是水分子跨膜運(yùn)動(dòng)的主要分子基礎(chǔ)，在調(diào)節(jié)腦水平衡中起著關(guān)鍵作用，認(rèn)為在病理生理過(guò)程中也發(fā)揮主要作用，是目前研究的熱點(diǎn)，AQP4在AMS和HACE發(fā)生中的作用值得探討。 在高原反應(yīng)、AMS和HACE情況下BBB的病理變化、膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)、AQP4及其mRNA的表達(dá)變化，以

4、及他們之間的相互關(guān)系還未見(jiàn)研究報(bào)道，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)急進(jìn)高原5000m大鼠動(dòng)物模型，觀察4h～4w這些指標(biāo)的改變，以探索高原反應(yīng)/AMS和HACE的發(fā)病機(jī)制。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： 1.一般情況：實(shí)驗(yàn)組大鼠4h～72h活動(dòng)度減少，蛛網(wǎng)膜、肺組織、胃腸明顯充血。以后活動(dòng)增加，進(jìn)食有所增加，組織充血減輕至接近正常。 2.光鏡觀察：實(shí)驗(yàn)組24h、48h及72h蛛網(wǎng)膜輕度充血，腦組織微血管周?chē)g隙增寬。2w、4w時(shí)膠質(zhì)細(xì)胞有增生現(xiàn)象

5、，有膠質(zhì)結(jié)節(jié)形成。 3.電鏡觀察：實(shí)驗(yàn)4h組，皮質(zhì)毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞吞飲泡增多，基底膜疏松密度不均，膠質(zhì)足電子密度降低。實(shí)驗(yàn)組24h、48h、72h毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞吞飲泡增多，線粒體嵴模糊、消失、空化，胞漿內(nèi)出現(xiàn)膜性退變物，同時(shí)游離核糖體增多，緊密連接模糊松弛，基底膜疏松密度不均更明顯。膠質(zhì)足明顯腫大蒼白，可見(jiàn)腫大的膠質(zhì)足壓迫血管腔變形，并可見(jiàn)膠質(zhì)細(xì)胞胞體腫脹，神經(jīng)細(xì)胞無(wú)明顯病理改變。 4.硝酸鑭通透性觀察：正常對(duì)照、4h

6、組鑭顆粒在血管內(nèi)皮細(xì)胞表面，24h可見(jiàn)鑭顆粒進(jìn)入內(nèi)皮細(xì)胞緊密連結(jié)間隙，48h鑭顆粒進(jìn)入部分基底膜外周?chē)M織間隙，72h后未見(jiàn)鑭顆粒漏出。 5.光鏡免疫組化和原位雜交觀察：光鏡觀察AQP4在毛細(xì)血管壁和分散膠質(zhì)纖維呈陽(yáng)性表達(dá)，正常對(duì)照組及4h組大腦皮質(zhì)陽(yáng)性表達(dá)毛細(xì)血管及膠質(zhì)纖維稀少，24、48h、72h陽(yáng)性血管及膠質(zhì)纖維數(shù)明顯增多，陽(yáng)性染色增強(qiáng)，2w、4w二者的陽(yáng)性表達(dá)下降，但比正常高。AQP4mRNA在毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞核和膠質(zhì)細(xì)

7、胞核陽(yáng)性，4h組陽(yáng)性表達(dá)無(wú)顯著增高，其余時(shí)點(diǎn)變化與AQP4基本一致。正常組AQP4免疫組織化學(xué)染色ACD值為1.268±0.119，4h組ACD值顯著升高，24h、48h和72h組ACD值非常顯著高于正常對(duì)照組，2w組下降，到4w組ACD值接近正常水平。正常組AQP4mRNA皮層原位雜交平均ACD值為1.367±0.104，4h組ACD值無(wú)顯著變化，24h、48h和72h組ACD值非常顯著升高，2w組ACD值有所下降，4w組接近正常水平

8、。 6.電鏡免疫組化和原位雜交觀察：電鏡下AQP4沿血管內(nèi)皮細(xì)胞質(zhì)膜和膠質(zhì)足質(zhì)膜呈陽(yáng)性表達(dá)，內(nèi)皮細(xì)胞胞漿顯多少不一的陽(yáng)性顆粒，基底膜未見(jiàn)陽(yáng)性顆粒沉積。AQP4mRNA雜交顆粒在膠質(zhì)細(xì)胞核和血管內(nèi)皮胞核呈陽(yáng)性沉積。 7.興奮性氨基酸檢測(cè)：實(shí)驗(yàn)組4h、24h、48h、72hGlu和GABA與正常對(duì)照組均無(wú)顯著差異，2w、4w組Glu明顯下降，GABA明顯增高。 本實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果顯示：腦組織BBB病變是大鼠急進(jìn)高原后最早