低渗状态下星形胶质细胞AQP8的表达变化

目的 探讨低渗透压作用下,星形胶质细胞水通道蛋白8(aquaporin8,AQP8)的表达变化规律.方法 原代培养大鼠星形胶质细胞,随机分为对照组(常规培养液)和低渗组(268、254、240 mmol/L),每组分别作用1、3、6、12、24 h,共5个时间点.通过MTT比色法检测细胞活力,免疫细胞化学、免疫荧光、Real time-PCR研究AQP8及其mRNA的表达变化.结果 对照组星形胶质细胞的细胞形态、细胞活性、AQP8及其mRNA的表达在各时间点均无明显变化(P>0.05).低渗组中,星形胶质细胞水肿,细胞活性下降;AQP8及其mRNA的表达水平随低渗程度的下调和低渗作用时间的延长而增强.低渗液(268、254、240 mmol/L)作用后,免疫细胞化学显示星形胶质细胞的AQP8表达从低渗作用1 h的(0.258 3±0.009 8, 0.280 0±0.010 9, 0.281 7±0.007 5) 到低渗作用24 h的(0.385 0±0.010 9, 0.406 7±0.007 0, 0.425 0±0.010 4) (P<0.05);Real time PCR显示:AQP8与beta-actin 的mRNA水平比从低渗作用1 h的(0.127 5±0.011 8,0.134 4±0.032 4, 0.167 5±0.007 8)上升到(3.278 0±0.121 2,5.410 4±0.104 1,8.351 0±0.288 0).结论 低渗作用下,AQP8介导的水分子运输可导致星形胶质细胞肿胀,继而引发细胞结构、功能的损伤; AQP8的表达上调可能是导致星形胶质细胞水肿形成和发展的重要分子机制之一.     

水通道蛋白4基因敲除对老年小鼠行为和脑形态变化的影响

目的：观察AQP4基因敲除（AQP4^-/-）对老年小鼠行为学和脑形态学变化的影响,揭示AQP4在脑老化中的作用。方法：58只CD-1小鼠按基因型与月龄分为4组：年轻（2~3个月龄）AQP4-/-组、老年（17~19个月龄）AQP4^-/-组、年轻AQP4^+/+组和老年AQP4^+/+组。采用开场试验测定小鼠运动量和探究行为,脑切片进行神经元特异性染色（甲苯胺蓝染色、NeuN染色）、星形胶质细胞特异性染色（GFAP染色）和小胶质细胞特异性染色（Iba-1染色）,观察并计数皮层和海马神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞的形态和数量。结果：与年轻小鼠比较,老年AQP4^+/+和AQP4^-/-小鼠在开场试验的总活动距离分别减少41.2%和44.1%（P<0.05）,各组小鼠在中心区域的活动距离和滞留时间无差异;老年AQP4^+/+和AQP4^-/-小鼠皮层神经元密度分别降低19.6%和15.8%（P<0.05）,各组间CA1区神经元胞体层厚度无差异;老年AQP4^+/+和AQP4^-/-小鼠海马CA3区星形胶质细胞密度分别增加57.7%和64.3%（P<0.001）,各组间星形胶质细胞的总面积无显著差异;老年AQP4^+/+和AQP4^-/-小鼠海马CA3区小胶质细胞的面积分别增加46.9%和52.0%（P<0.01）,各组间小胶质细胞密度无显著变化。与AQP4^+/+小鼠相比,AQP4^-/-小鼠在海马CA3区星形胶质细胞总面积明显减小,年轻小鼠减小18.0%（P<0.01）,老年小鼠减小23.6%（P<0.01）,其余指标均无显著差异。结论：AQP4可能影响小鼠星形胶质细胞形态及与星形胶质细胞相关的神经功能,对神经元、小胶质细胞的形态和部分相关神经行为无明显影响,AQP4基因敲除对小鼠脑老化过程发生的脑形态和神经行为变化无显著影响。     

异丙酚对氨处理的大鼠脑皮质星形胶质细胞水肿及水通道蛋白-4表达的影响

目的 探讨异丙酚对氨处理的大鼠脑皮质星形胶质细胞水肿及水通道蛋白-4(AQP4)表达的影响.方法 原代培养SD大鼠脑皮质星形胶质细胞.分别用氯化铵(5 mmol/L)共培养细胞6、12、24、48 h;二甲亚砜及异丙酚(10 μmol/L)预处理细胞30 min后与氯化铵共培养24 h,用蛋白免疫印迹法(Western blot)检测星形胶质细胞AQP4蛋白表达,光学显微镜观察细胞形态,3-4,5-二甲基噻唑-2,5-二酚四唑溴化物(MTT)检测各组细胞活性.结果 氯化铵处理星形胶质细胞12 h后AQP4表达开始上调,一直持续到48 h,其中24 h时AQP4表达上调最为明显,异丙酚预处理组AQP4表达较NH4Cl-24 h组明显降低(P<0.05);光学显微镜观察发现NH4Cl-24 h组细胞较正常组和异丙酚预处理组细胞肿胀明显;MTT检测显示异丙酚预处理组细胞活性较NH4Cl-24 h组和二甲亚砜组明显增高(P<0.05).结论 异丙酚预处理能抑制氯化铵引起的大鼠脑皮质星形胶质细胞AQP4表达的上调,减轻细胞肿胀程度,提高星形胶质细胞活性.     

水通道蛋白4在缺氧缺糖后水肿星形胶质细胞中的作用

目的 探讨水通道蛋白4(aquaporin 4,AQP4)在缺氧缺糖培养后水肿星形胶质细胞中的表达变化与作用.方法 星形胶质细胞分为正常组和缺氧缺糖组,缺氧缺糖组细胞经过5 h缺氧缺糖后恢复正常条件培养至0.5、2、8、24 h和48 h 5个时间点时,用光镜观察细胞形态变化,RT-PCR及免疫荧光法测定AQP4的mRNA及蛋白的表达变化.结果 ①在缺氧缺糖后0.5 h,细胞肿胀逐渐形成并继续加重,2 h肿胀达到高峰,至8 h和24 h时肿胀逐渐消退,48 h细胞基本恢复正常形态.②RT-PCR和免疫荧光检测:在缺氧缺糖后0.5 h,AQP4 mRNA和蛋白的表达均较正常组明显下降(P<0.05),2 h回升,8 h明显超过正常水平,达最高值(P<0.05),24 h有所下降,但仍明显高于正常水平(P<0.05),至48 h时mRNA和蛋白的表达均基本恢复正常水平.结论 缺氧缺糖后星形胶质细胞水肿形成及消退期AQP4的不同表达变化可能都是细胞的一种自身保护机制,从而尽量维持细胞的正常形态和功能.     

星形胶质细胞气压损伤后钠-钾-氯共转运体及促分裂原活化蛋白激酶对AQP4表达的影响

目的：探讨大鼠星形胶质细胞气压损伤后,钠-钾-氯共转运体（ NKCC）、促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）对水通道蛋白-4（AQP4）表达变化的影响和相关机制。方法原代培养SD大鼠大脑皮质星形胶质细胞。实验分为正常对照组、气压损伤组、布美他尼处理组和p38-MAPK抑制剂（ SB203580）处理组。布美他尼和p38-MAPK抑制剂均预处理星形胶质细胞30 min后再进行气压损伤。损伤后3 h观察细胞水肿情况,并对AQP4的表达情况进行Western blot检测。结果光学显微镜下观察到气压损伤后的星形胶质细胞较正常对照组细胞明显肿胀,布美他尼和p38-MAPK抑制剂处理组星形胶质细胞水肿较气压损伤组减轻。 Western blot检测发现布美他尼处理组和p38-MAPK抑制剂处理组的AQP4表达均较气压损伤组低（P＜0.05）。结论星形胶质细胞气压损伤后,AQP4表达上调受NKCC的影响,以及p38-MAPK信号途径的调节。通过抑制NKCC的活性和p38-MAPK信号途径的激活,可降低气压损伤引起的星形胶质细胞AQP4表达的上调,减轻细胞水肿。     

瘦素对缺血缺氧损伤脑星形胶质细胞凋亡的影响

目的 研究瘦素对缺血缺氧/复氧损伤星形胶质细胞凋亡的影响及其作用机制.方法 制作缺血缺氧大鼠脑皮质星形胶质细胞损伤模型,MTT法检测星形胶质细胞活力;采用Annexin V-FITC试剂盒检测星形胶质细胞凋亡;RT-PCR和Western blot方法检测凋亡相关基因bcl-2、bax、caspase-3的表达.结果 与缺血缺氧损伤组比较,瘦素干预组星形胶质细胞存活率升高(P<0.01)、凋亡率下降(P<0.01);抑凋亡基因bcl-2 mRNA和蛋白表达水平上调(P<0.01),促凋亡基因bax、caspase-3 mRNA和蛋白表达水平下调(P<0.01),呈剂量依赖性.结论 瘦素能够使凋亡相关基因bcl-2表达上调、bax和caspase-3表达下调,从而抑制缺血缺氧损伤星形胶质细胞发生凋亡.     

KCNE2对Kv4.3通道功能的调节作用

目的研究KCNE2对人类心肌细胞瞬间外向钾电流的主要α亚基-Kv4.3功能的调节。方法通过基因转染技术将Kv4.3或Kv4.3与KCNE2cDNA转入COS-7细胞株,采用膜片钳全细胞记录方式记录通道电流。结果KCNE2对Kv4.3功能有明显调控作用:减小Kv4.3通道电流密度;Kv4.3单独表达组通道电流密度为375.13±112.87pA/pF(n=11),KCNE2与Kv4.3共表达组电流密度为152.96±33.71pA/pF(n=16);减慢Kv4.3通道激活和衰减,在 60mV电压刺激下通道激活达峰值的时间由4.82±0.32ms(n=11)延长至20.41±2.13ms(n=16),P<0.05;通道电压依赖性失活发生正向移位,半数失活电压由-53.62±1.24mV(n=8)移至-46.58±1.6mV(n=10);通道从失活中恢复的速度加快,恢复时间常数由193.43±17.98ms缩短137.71±18.29ms,(n=7,P<0.05)。结论KCNE2可能作为人类心肌细胞膜Kv4.3钾离子通道一个重要的辅助亚基-β亚基参与Ito通道功能的调节。     

良性家族性婴儿惊厥KCNQ2基因G271V突变体钾通道的功能研究

目的 观察良性家族性婴儿惊厥相关基因KCNQ2突变体G271V的钾通道的功能,进一步探讨KCNQ2基因G271V突变的致病机理。方法 将前期成功构建的突变体G271V或和Kv7.2及Kv7.3的真核表达载体转染进真核表达细胞（HEK293细胞）,利用全细胞膜片钳技术检测G271V突变体的钾通道功能。结果 转染HEK293细胞后,G271V突变体无电流产生,与野生型相比,激活电流明显下降,诱导电压门控去极化改变。G271V的最大激活电流密度为(2.47±0.41) pA/pF（n=12）,Kv7.2的最大激活电流密度为(20.53±2.51) pA/pF（n=10）,差异有统计学意义（Pn=15）,Kv7.2/G271V/Kv7.3的最大激活电流密度为(42.71±6.27) pA/pF（n=10）,而G271V/Kv7.3的最大激活电流密度为(3.74±0.76) pA/pF（n=10）,差异有统计学意义（P<0.05）,突变体引起Kv7.2/G271V/Kv7.3异源通道电流减少约50%。结论 G271V突变体不能使钾通道开放去极化钾电流,突变体引起钾通道功能缺陷。     

缺血-再灌注损伤诱导大鼠视网膜AQP4内化及其溶酶体降解

目的 研究在急性高眼压作用后不同再灌注时间水通道蛋白4(aquaporin-4,AQP4)内化及其向溶酶体分选(降解)的规律,探讨AQP4的内化及其降解与视网膜胶质细胞水肿的关系.方法 取72只体质量190 ～ 210 g的雌性SD大鼠(8周龄),在其左眼建立急性高眼压模型,并根据再灌注时间分为0、1、2、4、8、12 h组(n=12),应用免疫荧光双标的方法鉴定视网膜内胶质细胞的分布部位,并检测各组大鼠视网膜AQP4与早期内涵体抗原1(early endosome antigen l,EEA1)、晚期内涵体标记物甘露糖-6-磷酸受体(mannose-6-phosphate receptor,MPR)及溶酶体相关膜蛋白-1(lysosomal-associated membrane protein-1,LAMP1)的共表达,分别计数AQP4阳性细胞及AQP4/EEA1、AQP4/LAMP1共表达细胞,计算其比例并进行统计学比较.结果 视网膜内星形胶质细胞位于神经纤维层及节细胞层,Müller细胞位于内核层；在高眼压介导的再灌注损伤0～8h,可见AQP4分别与EEA1、MPR有共表达,再灌注12 h则仅见AQP4与EEA1的共表达；再灌注l ～12h都可见AQP4与LAMP1的共表达,再灌注4h,胶质细胞中AQP4与LAMP1共表达细胞的比例达到最大值(55.60±13.03)％,与其他时间点相比,差异有统计学意义(P＜0.05),此后共表达细胞比例逐渐减少.结论 高眼压所致的视网膜缺血-再灌注损伤可诱导AQP4发生内化,内化的AQP4可分选至溶酶体降解.AQP4的内化/降解可能在视网膜水肿的发生、发展中起作用.     

1,6-二磷酸果糖对体外培养的星形胶质细胞在缺氧缺血时 MMP-2表达的影响

目的了解缺氧缺血时星形胶质细胞分泌基质金属蛋白酶2(MMP-2)的变化情况及1,6-二磷酸果糖(FDP)能否减少缺氧缺血时星形胶质细胞中MMP-2的表达。方法采用免疫激光共聚集的方法检测体外培养的星形胶质细胞在缺氧缺血不同时段和给予FDP干预时MMP-2的表达。结果星形胶质细胞缺氧缺血12h其MMP-2表达明显增高、24h表达减少,给予FDP干预后缺氧缺血12h与正常对照相比无明显变化。结论缺氧缺血早期星形胶质细胞合成MMP-2增多,对细胞有破坏作用,FDP能通过减少缺氧缺血时星形胶质细胞MMP-2的表达而保护细胞。     

低渗液对星形胶质细胞水通道蛋白-4表达的影响

目的　探讨体外培养星形胶质细胞在低渗状态下水通道蛋白 4 (AQP4 )表达的变化特点及其所起的作用。方法　取生后 2d的Wistar大鼠大脑皮质进行星形胶质细胞纯培养 ,随机分为对照组和低渗组 ,每组分为 3、6、12、2 4h共 4个时间点 ,每个时间点细胞孔数为 6。对照组予以正常培养液常规培养 ,低渗组分别予以不同程度的低渗液作用于细胞 ,以建立星形胶质细胞对低渗液反应的实验模型。利用倒置显微镜和透射电镜观察低渗液对星形胶质细胞的形态学影响 ,并通过免疫细胞化学、逆转录 聚合酶链反应 (RT PCR)、乳酸脱氢酶活性的测定及图像分析等方法研究星形胶质细胞对低渗液的反应及AQP4的表达变化。结果　对照组在正常渗透压培养液培养 3、6、12、2 4h后 ,AQP4表达无明显差异 (均P >0 .0 5 )。在相同的作用时间条件下 ,各低渗组AQP4mRNA和蛋白表达水平均明显高于对照组 (均P <0 .0 5 )。而在同一低渗状态下的不同培养时间点和不同低渗状态下的同一培养时间点 ,AQP4表达随作用时间的延长和低渗程度的增加而增强 ,AQP4mRNA和蛋白的表达呈明显正相关 (r >0 .836 9,P <0 .0 5 ) ;同时星形胶质细胞表现出特征性的细胞水肿形态学变化 ,细胞存活能力明显下降 ,其严重程度与低渗液的作用时间和渗透压有关。结论　低渗液     

星形胶质细胞AQP9在体外损伤反应中的表达变化

目的 通过体外培养星形胶质细胞,探讨星形胶质细胞水通道蛋白-9（aquaporin-9,AQP9）对损伤反应的表达变化及其所起的作用.方法 取出生后2 d的Wistar大鼠乳鼠大脑皮层进行星形胶质细胞纯培养,随机分为对照组和损伤组,每组分为1、3、5、7 d共4个时间点,采用划伤的方法建立星形胶质细胞对损伤反应的实验模型,通过形态学观察、免疫细胞化学染色、原位杂交图像分析等方法研究星形胶质细胞对损伤的反应及AQP9的表达变化.结果 星形胶质细胞受损后,形态学上表现为胞体肥大、突起增粗,呈反应性胶质化的典型特征;胶质纤维酸性蛋白（GFAP）免疫细胞化学染色增强;原位杂交分析表明,AQP9 mRNA表达在损伤后1 d显著增高,第3天至第5天达到高峰,与对照组相比,差异有统计学意义（P〈0.05）.结论 体外培养的星形胶质细胞对损伤表现为反应性胶质化、AQP9 mRNA表达增强,提示AQP9可能直接参与损伤性脑水肿的形成.     

P38信号通路在星形胶质细胞氧糖剥夺/复氧后水通道蛋白4表达及细胞水肿形成中的作用

目的探讨P38信号通路在星形胶质细胞氧糖剥夺,复氧后水通道蛋白4表达及细胞水肿形成中发挥的作用。方法原代培养的星形胶质细胞分为正常组,模型组和P38抑制剂组。模型组:细胞接受5 h氧糖剥夺/复氧处理;P38抑制剂组:细胞在5 h氧糖剥夺后的复氧过程中加入P38抑制剂(SB203580,10μmol/L)处理。在5 h氧糖剥夺/复氧后的不同时间点,用RT-PCR及Westem blotting法测定P38、磷酸化P38及水通道蛋白4(AQP4)的表达变化,光镜观察细胞形态变化,乳酸脱氢酶测定反应细胞损伤程度。结果与正常组相比,星形胶质细胞在5 h氧糖剥夺/复氧后,其磷酸化P38的水平明显上升,并在复氧lh时达到峰值(P<0.01),AQP4 mRNA和蛋白的表达也明显升高(P<0.01),同时细胞水肿在氧糖剥夺/复氧后2 h时达到高峰,LDH漏出率也明显升高(P<0.01)。与模型组相比,加入P38抑制剂可明显降低5 h氧糖剥夺/复氧后P38磷酸化的水平(P<0.01),以及复氧后各时间点AQP4增高的水平(P<0.01),并可明显缓解氧糖剥夺/复氧后细胞水肿及LDH上升的程度(P<0.01)。结论 P38信号通路的激活参与了星形胶质细胞5 h氧糖剥夺/复氧后AQP4上调及细胞水肿形成,抑制p38的激活可降低AQP4表达的上调,减轻细胞水肿。     

Ammonia induces upregulation of aquaporin-4 in neocortical astrocytes of rats through the p38 mitogen-activated protein kinase pathway

Background Astrocyte swelling is an important consequence of hepatic encephalopathy, and aquaporin-4 has been reported to play a vital role in this swelling. Ammonia causes astrocyte swelling and is also known to modulate aquaporin-4 expression in the astrocyte foot processes. The purpose of this study was to explore the mechanism of ammonia-induced aquaporin-4 expression, which has been suggested to involve the p38 mitogen-activated protein kinase pathway. Methods We exposed cultured astrocytes to ammonium chloride, an in vitro model of hepatic encephalopathy. The purity of cultured astrocytes was evaluated by fluorescent glial fibrillary acidic protein labeling; cell morphology was assessed by light microscopy; the expression of aquaporin-4, phospho-p38, and p38 were detected by Western blotting analysis. Statistical analysis was performed by one-way factorial analysis of variance, and the relationship between variables was calculated by linear regression using SPSS version 13.0 program for Windows （SPSS, Chicago, IL, USA）. Results The purity of cultured astrocytes was （96.6±1.4）%. Astrocytes swelled significantly when exposed to 5 mmol/L ammonium chloride for 24 hours as compared to non-exposed astrocytes. Co-treatment with 10 μmol/L SB203580 （an inhibitor of p38） attenuated the degree of ammonium chloride induced astrocyte swelling. Western blotting analysis revealed that the expression levels of phospho-p38 and aquaporin-4 in ammonium chloride treated cells were significantly increased relative to the control group （P 〈0.001）; SB203580 co-treatment inhibited the increased expression of phospho-p38 and aquaporin-4 relative to the ammonium chloride treated group （P=0.002 and P=0.015 respectively）. The phosphorylation of p38 and upregulation of aquaporin-4 were highly correlated （r=0.909）. There were no significant differences in total p38 expression among the groups （P=0.341）. Conclusions Ammonium chloride induced upregulation of aquaporin-4 in astrocytes is regulated by the p38 mitogen-activated protein kinase pathway. Inhibiting p38 activation prevented ammonium chloride induced aquaporin-4 protein upregulation.     

AQP4在新生大鼠实验性星形胶质细胞缺氧损伤模型中的表达变化及意义

目的 探讨水通道蛋白4（AQP4）在原代培养新生大鼠星形胶质细胞（AC）缺氧和缺氧后再复氧损伤模型中的表达改变及其意义。方法 原代培养成熟的AC随机分成常氧培养组（对照组）、缺氧组和复氧组。缺氧组AC在缺氧条件下分别培养3h、6h、12h和24h,复氧组AC缺氧培养12h后更换为常氧培养,分别培养3h、6h、12h和24h。各组样品采用Real Time PCR和免疫荧光染色分别测定AQP4 mRNA和蛋白表达水平。结果 随着缺氧时间延长,AQP4 mRNA和蛋白表达水平进行性降低,复氧时则先降低,后回升。结论 AQP4表达下降可能与脑水肿的发生有关,AQP4可能对脑内渗透平衡重建起重要作用。     

MAPKs信号通路干预对体外培养大鼠星形胶质细胞划痕损伤后水通道蛋白4表达的影响

目的研究体外培养大鼠星形胶质细胞划痕损伤后水通道蛋白4(aquaporin4,AQP4)表达变化,并观察丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPKs)信号通路特异性抑制剂对此变化的影响。方法利用传代培养10d左右的大鼠星形胶质细胞制作划痕损伤模型,部分实验于划痕损伤前1h分别加入ERK抑制剂U0126,p38MAPK抑制剂SB203580及JNK抑制剂SP600125。观察细胞形态变化、GFAP免疫细胞化学染色变化,并用实时荧光定量PCR法检测AQP4mRNA表达变化。结果划痕损伤后12h,细胞形态由扁平形变为不规则形,部分细胞突起向划痕区伸出,划痕区出现GFAP免疫化学染色阳性细胞,AQP4mRNA表达水平明显降低(P<0.05),而U0126,SB203580和SP600125预处理均能阻止此种变化(P<0.05)。结论划痕损伤引起培养星形胶质细胞AQP4mRNA表达下调,MAPKs抑制剂可对抗此作用,提示MAPKs信号通路参与星形胶质细胞损伤后AQP4表达变化的调节。