水通道蛋白4介导胶质淋巴系统在脑出血后血肿清除中的作用机制

目的:胶质淋巴系统是一种依赖于星形胶质细胞的液体交换和引流的脑清除系统。水通道蛋白4(AqBMS-354825体内实验剂量uaporin 4,AQP4)在脑内星形胶质细胞足突上高度表达,是胶质淋巴系统的关键组成结构,其在血管周围的富集性表达可影响胶质淋巴系统的清除功能,因此通过调控AQP4的表达可能促进脑出血(Intracerebral hemorrhage,ICH)后胶质淋巴系统清除血肿的功能。本研究通过构建小鼠的脑出血模型并调控AQP4的表达,运用动态多模磁共振成像方法观察造影剂在脑内的清除路径,探索AQP4对小鼠脑出血后胶质淋巴系统清除血肿的功能影响。方法:第一部分:造影剂在脑组织中清除时程确立(1)模型组建立:脑出血模型是将含0.35 U IV型胶原酶溶于0.63μL无菌生理盐水打入小鼠右侧基底节区(尾状核),手术对照组则是将0.63μL 0.9%生理盐水打入右侧基底节区。(2)造影剂浓度选择:将7只小鼠随机分为:5mmol/L-ICH组和10mmol/L-ICH组,选择的剂量均为2.0μL。(3)造影剂剂量选择:将10只小鼠按注射造影剂的剂量随机cardiac pathology分为0.5μL Gd-DTPA组、1.0μL Gd-DTPA组、2.0μL Gd-DTPA组。造影剂使用浓度均为10mmol/L。(4)造影剂扫描时间选择:将3只小鼠按造影剂在小鼠脑组织代谢的时间顺序进行核磁共振T1加权增强成像,时间顺序为:30min、1h、3h、6h、12h、24h。(5)T1增强扫描成像方法:以上实验小鼠造影剂均打入鼠脑右侧基底节区,于特定的时间进行磁共振T1WI序列增强扫描,最后使用Image J计算造影剂信号的平均灰度值。第二部分:AQP4介导胶质淋巴系统在脑出血后血肿清除中的作用机制将35只雄性C57小鼠随机分为手术对照组,脑出血组,脑出血+米菲司酮组(35mg/kg/d),脑出血+TGN-020组(200mg/kgCompound 3体内实验剂量,每两天一次)和脑出血+AQP4-/-组。造模成功后,于术后1d、3d和7d分别进行神经功能评分,评分结束则向小鼠右侧基底节注入造影剂,静置6小时后依次进行TIWI、T2WI、T2-Flair和SWI序列的扫描。最后选择冠状位脑出血的最大层面,使用Image J计算小鼠脑出血的血肿体积和血肿周围的水肿体积,以及造影剂的分布区域面积及平均灰度值,以此评估胶质淋巴系统的清除路径及清除功能。结果:当造影剂浓度为10mmol/L时,显影较明显,其信号随时间延长具有减弱趋势;当造影剂注射剂量为0.5μL时,于时间点2h、3h小鼠脑部信号均较高,且随时间延长其信号具有降低趋势;造影剂于时间点6h在脑实质信号最强,12h信号微弱。故选择10mmol/L、0.5μL、6h分别作为后续实验的最佳浓度、剂量及扫描时间点。且观察到造影剂于时间点3h可分布于脑实质、脑室和颈部血管及淋巴结等区域。术后3d和7d,与脑出血组相比,脑出血+TGN-020和脑出血+AQP4-/-组的血肿体积增大和血肿周围水肿体积减少,神经功能缺损严重;而脑出血+米菲司酮组的血肿体积减小和和血肿周围水肿体积增加,且造影剂的分布区域面积增大及信号降低,神经功能缺损改善。结论:AQP4激动剂-米菲司酮可促进造影剂在脑组织的清除代谢,同时促进脑出血后血肿清除及水肿生成、并改善脑出血后神经功能缺损;AQP4的抑制剂TGN-020及AQP4基因敲除抑制造影剂在脑组织的代谢,抑制脑出血后血肿清除及水肿,影响脑出血后神经功能恢复,提示AQP4可通过调控胶质淋巴系统清除功能,进而影响脑出血后血肿清除及水肿的消退以及神经功能的恢复。