血清AQP4水平与脑出血周围水肿体积相关性的研究

章晓英 宋水江 迟淑梅 王超

血清AQP4水平与脑出血周围水肿体积相关性的研究

章晓英 宋水江 迟淑梅 王超

目的探讨急性脑出血患者发病第3、7天的血清水通道蛋白4（AQP4）水平与脑组织水肿体积的相关性。方法对50例自发性脑出血患者采用ELISA法检测出血第3、7天血清AQP4水平，通过头颅CT计算脑出血和脑水肿体积，计算相对水肿体积并分析其与AQP4水平的关系。结果脑出血后第7天AQP4水平与相对水肿体积均较第3天升高，差异有统计学意义（均P＜0.05）；第3天与第7天AQP4水平的改变与相对水肿体积差值呈正相关（r=0.555，P＜0.01）。结论脑出血后血肿周围水肿的形成及发展与血清AQP4的异常表达密切相关，减少AQP4的过度表达有可能成为脑出血后脑水肿治疗新途径。

水通道蛋白4脑出血脑水肿

脑出血是一种常见的急性脑血管疾病，年发病率为60～80/10万人口，占急性脑血管病的20%～30%，致残率及病死率均较高。究其原因，除了出血灶对脑组织的压迫外，更为重要的是脑出血后继发性脑水肿的形成以及有害物质对脑细胞的损害。水通道蛋白（AQP）家族是新近发现的首个涉及特异性转运水分子的细胞膜蛋白家族，其中以APQ4对于脑水肿的形成最为重要[1]，故对AQP4的研究成了寻找治疗脑水肿的新途径。目前有关AQP4对出血性脑水肿的作用机制研究大多局限于动物实验，临床研究偶见报道[2]。本研究观察急性脑出血患者在发病第3、7天的血清AQP4水平，探讨其与脑水肿体积之间的相互关系，现将结果报道如下。

1 对象和方法

1.1 对象收集2013年1月至9月浙江大学医学院附属第二医院神经内科住院治疗的50例脑出血患者，均符合我国2010年颁布的《成人自发性脑出血诊断标准》。纳入标准：（1）临床诊断为自发性脑出血；（2）年龄为18～80周岁；（3）起病3d之内；（4）无全身严重并发症；（5）颅脑CT检查排除梗死性出血；（6）患者和（或）家属知情同意。排除标准：（1）继发性脑出血、原发或继发脑室内或幕下出血；（2）潜在动脉瘤、血管畸形；（3）治疗中使用抗凝剂；（4）合并有肺炎或严重全身感染；（5）伴心功能不全、慢性肝病（AST、ALT＞正常上限2倍），肾功能障碍[肌酐（Cr）＞135mmol/L]、血液系统疾病；（6）肿瘤；（7）严重精神病及痴呆；（8）过敏体质，对多种药物有过敏史；（8）经治疗血压≤90/60mmHg或≥200/ 110mmHg者；（9）处于妊娠期。终止标准：病情加重不能承受检查者或不能配合导致实验中断。观察过程中所有受试者治疗方案保持不变。

1.2方法

1.2.1 血清AQP4标本的采集和检测采用武汉优儿生科技股份有限公司的检测试剂盒，患者发病后第3、7天抽取其空腹肘静脉血2～3ml，室温下血液自动凝固10～20min，离心20min（2 500r/min），仔细收集上清液，保存过程中如出现沉淀，应再次离心，获取的血清置于-70℃低温冰箱保存,采用ELISA法集中检测AQP4水平。

1.2.2 影像学检查采用AW4.2GE Adwentage工作站运行的图像处理软件对患者发病第3、7天的头颅CT片进行离线处理，通过半自动方法计算血肿和水肿体积。手工画出每层病变的高-低-交界区域的适当周界并圈出感兴趣区域，采用基于Hounsfield unit测量的自动阈值区分血肿和头骨、脑实质和血肿周围的水肿带。通过阈值区分血肿和水肿，自动加入临近的体积算出血肿和绝对水肿体积，计算相对水肿体积[（水肿体积-血肿体积）/血肿体积]。为了保证测量值的准确及脑室内出血的干扰，排除伴有脑室内出血的患者。

1.3 统计学处理采用SPSS16.0统计软件，符合正态分布的计量资料以表示，不同时点间比较采用t检验。通过Pearson来判定两者之间的相关性。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

50例脑出血患者发病后第3、7天比较，血肿体积缩小[（24.310±20.189）、（20.810±19.297）ml]，水肿体积增大[（30.332±26.331）、（56.143±40.090）ml]。相对水肿体积增大（0.248±0.493、1.698±1.060），AQP4水平升高[（2.572±1.449）、（3.959±2.116）ng/ml]，差异均有统计学意义（均P＜0.01）。脑出血后第7天与第3天AQP4水平的差值为（1.416±1.228）ng/ml，相对水肿体积差值为（1.45±0.18），两者呈正相关（r=0.555，P＜0.01）。

3 讨论

脑出血后水肿的形成涉及诸多机制，AQP4对水肿的形成和发展起到了非常重要的作用[3]。脑出血后脑组织缺血、缺氧、凝血酶、渗透压改变等各种变化作为胞外刺激因素，激活位于星形胶质细胞终足上的AQP4，使其自身发生蛋白磷酸化[4]，导致细胞膜结构发生改变，增加膜对水的通透性，导致细胞内水肿。AQP4不仅参与了脑出血中期水肿的形成，还参与脑出血后期（发病后第3天后）水肿的形成。

既往已有多项研究证实AQP4与脑水肿的形成和发展密切相关，但大多限于动物模型[5-7]，且样本均来源于脑组织，血清AQP4水平和脑出血后周围水肿的相关性研究临床鲜有报道。本研究对50例原发性脑出血患者不同时间段血清AQP4动态表达和CT上水肿体积变化进行分析，纳入患者的脑出血部位多位于基底核区，解剖位置邻近脑室，此处有较高水平的AQP4表达。结果显示：脑出血患者血肿体积第7天较第3天缩小，而水肿体积增大，AQP4值对应升高，前后比较差异均有统计学意义，说明AQP4在水肿的形成方面起到了促进作用。出血后第7天血清AQP4水平及CT相对水肿体积均显著高于第3天，AQP4的增加和相对水肿体积的增加呈正相关，说明AQP4表达增加进一步促进了水肿的发展。这种动态改变与既往动物模型研究结果一致，但血清AQP4水平及水肿的高峰未出现在出血第3天，与动物实验结果有一定的差异。高峰推迟原因考虑：动物实验对象一般为健康成年大鼠，人工注射自体血入尾状核造模[8]，注入量约5μl，量少且出血形态基本规则，剔除了影响结果的夹杂因素（如高血压、糖尿病、吸烟、饮酒等），符合脑出血水肿观察的理想条件。而人自发性脑出血后水肿形成受更多因素影响，除上述因素外，血肿形态及脱水剂的应用是部分病人水肿高峰延长的重要原因，符合临床脑出血后水肿发生在24～72h，3～7d达到水肿高峰，然后逐渐消退，2周左右脑水肿得到充分吸收的自然过程。

本实验中血清AQP4水平差值和相对水肿体积差值之间的相关系数为0.555，相关性欠高的可能原因有：（1）入组病例数太少，缺乏大样本的临床研究资料；（2）既往研究大多以动物为模型，选取脑出血水肿区新鲜脑组织行免疫组化和免疫电镜检查，干扰因素小，结果较为可靠。本研究AQP4从血清中获取，除来源于血肿周围水肿区外，还有少部分可能来源于肺、肾脏等组织[9]。故测得的血清AQP4值可能偏高，不能完全反映血肿周围水肿区AQP4水平；（3）本研究血肿及水肿体积是通过GE半自动软件进行测量，新鲜血肿的CT值一般为60～90Hu，正常脑组织的CT值范围在25～40Hu，水肿带CT值一般＜20Hu，邻近出血灶的脑水肿区含水量多，CT值更低[10]。在手工勾画感兴趣区域时，脑组织、水肿带与血肿区不同阈值可能存在技术误差。同时水肿带中的水分可能向正常脑组织及血肿区渗透，但强度并未引起CT值的明显改变。这样计算得出的水肿体积较实际水肿体积可能偏小。（4）研究结果发现，血肿体积大小和相对水肿体积相关，故再次出血或血肿扩大对结果均有不同程度的影响。患者在出血第1天至第3天再次出血或血肿扩大的可能性较大，而此次研究选择点在出血第3天和第7天，虽然“再出血”或血肿扩大发生率降低，但仍存在，故对结果仍有一定的影响。

此项目为自身纵向研究，缺乏实验对照，若能进行健康对象组和脑出血组血清AQP4水平的对照研究，结果将更加完善。脑出血后脑水肿形成的病理机制是一个十分复杂的过程，至今仍未完全阐明。AQP4和脑出血后水肿之间的这种变化关系为临床使用选择性AQP4抑制剂的可行性提供了理论依据。能否早期利用AQP4的抑制剂或通过信号转导机制控制AQP4的表达来调节水平衡，减缓脑组织中水分子的积聚，进而达到防治脑水肿、减轻脑损伤的目的，将成为探讨的新方向。

[1]Benga O,Huber V J.Brain water channel proteins in health and disease[J].Mol Aspects Med,2012,33(5-6):562-578.doi:10. 1016/j.mam.2012.03.008.

[2]Shin J A,Choi J H,Choi YH,et al.Conserved aquaporin 4 levels associated with reduction of brain edema are mediated by estrogen in the ischemic brain after experimental stroke[J].Biochim Biophys Acta,2011,1812(9):1154-1163.doi:10.1016/j. bbadis.2011.05.004.

[3]Fukuda A M,Badaut J.Aquaporin 4:a player in cerebral edema and neuroinflammation[J].J Neuroinflammation,2012,9:279.doi: 10.1186/1742-2094-9-279.

[4]Stokum J A,Kurland D B,Gerzanich V,et al.Mechanisms of astrocyte-mediated cerebral edema[J].Neurochem Res,2015, 40(2):317-328.doi:10.1007/s11064-014-1374-3.

[5]Huang J,Sun S Q,Lu W T,et al.The internalization and lysosomal degradation of brain AQP4 after ischemic injury[J].Brain Res, 2013,1539:61-72.doi:10.1016/j.brainres.2013.09.022.

[6]Wu W,Tian R,Hao S,et al.A pre-injury high ethanolintake in rats promotes brain edema following traumatic brain injury[J].Br J Neurosurg,2014,28(6):739-745.doi:10.3109/02688697.2014. 915007.

[7]Rama Rao K V,Verkman A S,Curtis K M,et al.Aquaporin-4 deletion in mice reduces encephalopathy and brain edema in experimental acute liver failure[J].Neurobiol Dis,2014,63:222-228.doi:10.1016/j.nbd.2013.11.018.

[8]Wu H,Wu T,Xu X,et al.Iron toxicity in mice with collagenaseinduced intracerebral hemorrhage[J].J Cereb Blood Flow Metab, 2011,31(5):1243-1250.doi:10.1038/jcbfm.2010.209.

[9]Verkman AS,Ratelade J,RossiA,et al.Aquaporin-4:orthogonal array assembly,CNS functions,and role in neuromyelitis optica [J].Acta Pharmacol Sin,2011,32(6):702-710.doi:10.1038/aps. 2011.27.

[10]郭奕浩,余永铭,黄永谊,等.高血压脑出血血肿CT值测定价值及其对手术策略的影响[J].海南医学,2006,2:22-23.

Association between serum AQP4 level and brain edema volume following intracerebral hemorrhage

ZHANG Xiaoying,SONG Shuijiang,CHI Shumie,et al.Department of Neurology,Hangzhou Seventh People's Hospital 310007,China

ObjectiveTo investigate the association betweenserum AQP4 level and brain edema volume following intracerebral hemorrhage(ICH).MethodsSerum AQP4 was measured in 50 patients with spontaneous intracerebral hemorrhage within 3-7 d after onset.Hematoma volume,peripheral edema volume and relative edema were measured at the same time by CT scan.ResultsSerum AQP4 levels and relative edema volume at 7d following ICH were significantly increased,compared to those at d3.Serum AQP4 levels were positively correlated withrelative edema volume at d3 and d7(r=0.555,P＜0.01). ConclusionAQP4 may be involved in the development of cerebral edema and cerebral injury after ICH,indicating that AQP4 might be a new therapeutic targed for brain edema after cerebral hemorrhage.

Aquaporin4Intracerebral hemorrhageBrain edema

2015-08-03）

（本文编辑：杨丽）

10.12056/j.issn.1006-2785.2017.39.13.2015-901

310007杭州市第七人民医院神经内科（章晓英、迟淑梅）；浙江大学医学院附属第二医院神经内科（宋水江），影像科（王超）

宋水江，E-mail：shuijiangs@163.com