水通道蛋白-4在脑室出血后铁超载诱导脑积水形成中的作用研究

Intraventricular hemorrhage(IVH) is an independent risk factor of death and severe disability in patients with intracerebral hemorrhage. More than a half of IVH patients develop hydrocephalus, which brings with further neurological impairment. Many studies have found iron overload took an important role in the development of hydrocephalus after IVH. However, the mechanism is not well-understood. Aquaporin-4(AQP4), the principal AQP in mammalian brain, is strongly expressed at the borders between brain parenchyma and major fluid compartments including astrocyte foot processes(brain-blood), glia limitans(brain-subarachnoid cerebrospinal fluid(CSF)), as well as ependymal cells and subependymal astrocytes(brain-ventricular(CSF)). This pattern of distribution suggests that AQP4 controls water flow into and out of the brain. Recent studies reported nonheme iron released from intracranial hematoma was associated with upregulation of AQP4 in brain. So we speculate iron overload may upregulate the expression of AQP4 in ependymal cells, which facilitates the movement of water flow from brain parenchyma into ventricle and the development of hydrocephalus after intraventricular hemorrhage. To confirm our hypothesis, we will investigate the influence of iron on the expression of of AQP4 in ependymal cells and the function of AQP4 on the development of hydrocephalus in vitro cell models and animal models with the use of molecular biology, electron microscopy, MRI and other techniques. Our project is expected to reveal the role of AQP4 in the development of hydrocephalus after IVH and provide with a potential target for intervention in future.

并发脑室出血是脑出血患者死亡和严重残疾的独立危险因素。一半以上的脑室出血患者发生脑积水，进一步加重了神经损伤。大量的研究显示脑室出血后脑室内存在铁超载，在脑积水的形成中起重要作用，但机制尚不明确。水通道蛋白-4（AQP4）是脑组织中含量最多的水通道蛋白，主要分布在星形胶质细胞终足、脑室系统的室管膜等区域，在生理和病理状态下脑组织内水的转运中起重要作用。根据文献报道，脑出血后血肿释放的游离铁可以上调脑内AQP4的表达。因此，我们推测脑室出血后脑室内的铁超载通过上调室管膜细胞的AQP4表达，介导脑实质内的水向脑室转运，促进了脑积水和脑室扩张的形成。为了证实这一假说，我们将在细胞和整体水平，应用分子生物学、电镜、MRI等技术，引入AQP4的特异性抑制剂，观察铁对室管膜细胞AQP4表达的影响以及AQP4功能对脑积水形成的影响。本课题将从新的视角揭示脑室出血后脑积水的形成机制，为其防治提供新的靶点。

并发脑室出血是脑出血患者死亡和严重残疾的独立危险因素。一半以上的脑室出血患者发生脑积水，进一步加重了神经损伤。研究显示脑室出血后脑室内存在铁超载，IVH后血液溶解产物可广泛播撒至全脑室系统及蛛网膜下腔，与脑室壁接触面广泛。因此，脑室出血后引起的铁超载可能在IVH后脑损伤及脑积水发生重要作用,但机制尚不明确。水通道蛋白-4（AQP4）是脑组织中含量最多的水通道蛋白，主要分布在星形胶质细胞终足、脑室系统的室管膜等区域，在生理和病理状态下脑组织内水的转运中起重要作用。因此，我们推测脑室出血后脑室内的铁超载通过上调室管膜细胞的AQP4表达，介导脑积水和脑室扩张的形成。为了证实这一假说，我们应用分子生物学、MRI等技术，引入AQP4的特异性抑制剂，观察铁对室管膜细胞AQP4表达的影响以及AQP4功能对脑积水形成的影响。. 通过动物实验，我们发现脑室出血后侧脑室体积逐渐扩大，脑室周围组织有铁沉积。同时，IVH后侧脑室周围组织AQP4蛋白表达水平随着时间动态变化，逐渐上调，而脑组织含水量没有发生改变，说明脑室出血后AQP4蛋白的上调对脑组织含水量没有影响，而可能与脑积水的形成有关；给予去铁胺干预可清除脑室周围组织铁超载，且该区域AQP4表达水平较安慰剂组下调，同时脑积水的发展也得到了一定的控制，表明脑室出血后脑室周围组织铁超载可能是AQP4蛋白水平上调的刺激因素。为了探究AQP4上调在疾病发展过程中的作用，我们应用AQP4的特异性抑制剂干预治疗，发现脑积水的发展得到了控制。我们的研究显示铁超载通过上调脑室周围组织的AQP4表达水平来参与脑室出血后脑积水发生的过程，从新的视角揭示了脑室出血后脑积水的形成机制，为其防治提供新的靶点。