研究显示水通道蛋白4(AQP4)参与脑水平衡的形成和维持。然而,在发育过程中整个脑区AQP4的表达变化,及其与脑含水量改变的相关性还未见报道。Western blot结果和光密度分析显示CD1小鼠在生后第1周脑内AQP4的表达水平仅占成年水平的21.3%,但是在第2周AQP4表达显著性升高,达到成年水平的67.4%,到第4周达到成年水平的88.6%。与AQP4表达增加相一致,在发育过程中脑含水量动态降低。统计学分析证实发育过程中AQP4蛋白表达水平和脑含水量呈部分负相关关系(rP2P = 0.92, P = 0.002)。AQP4基因敲除鼠和野生型小鼠在生后第1周内脑含水量没有显著性差别。然而,从第2周至成年期,AQP4基因敲除鼠基础脑含水量较同窝对照组增高。此外,我们应用免疫组织化学结合半定量图像分析研究了CD1小鼠出生后脑中AQP4的时空表达变化。结果显示在脑干和下丘脑AQP4表达比在大脑皮层和小脑要早。至出生后第14天,上述脑区血管周围星形胶质细胞突起和室管膜细胞基底外侧膜上AQP4的表达均呈现成熟特征。这些结果揭示了脑中AQP4的发育特征,为AQP4在脑水平衡稳态的成熟建立中发挥重要作用提供直接证据。室管膜细胞为沿脑室壁排列的一类上皮细胞,参与构成脑-脑脊液屏障和脑脊液的形成。研究表明在室管膜细胞的基底外侧膜上表达对水具有快速转运作用的水通道蛋白4(AQP4)。AQP4特异性表达特征提示其可能参与维持室管膜结构和功能的完整性。本学位论文应用本实验室自行构建的成年AQP4基因敲除鼠作为研究对象,来验证此推测。组织学分析显示AQP4敲除鼠侧脑室和导水管的室管膜层结构紊乱。92.7%的AQP4敲除鼠表现出侧脑室容积的降低,而7.3%显示扩大或正常的侧脑室,伴有狭窄的导水管。免疫组织化学结果显示AQP4缺失导致室管膜细胞间缝隙连接蛋白43(Cx43)表达的降低。电镜结果进一步证实AQP4敲除鼠室管膜细胞基底外侧膜上连接复合体缺失。此外,与野生型小鼠相比,AQP4敲除鼠脑脊液生成减少而脑含水量增加。上述结果提示AQP4在维持室管膜结构和功能方面发挥重要的作用。另外,AQP4敲除导致的脑室表型异常的个体差异性提示AQP4功能具有多态性。
