水通道蛋白4在阿尔兹海默病脑组织间液引流改变中的作用

目的：通过磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）示踪剂钆喷酸葡胺（gadolinium-diethylene triamine pentacetic acid, Gd-DTPA）在脑组织间隙（extracellular space,ECS）内扩散的特征,反映大鼠阿尔兹海默病（Alzheimer’s disease,AD）脑组织间液（interstitial fluid,ISF）引流的改变及水通道蛋白4（aquaporin-4,Aqp4）在AD中发挥的作用。方法：将野生型SD大鼠（300～350 g）和Aqp4基因敲除（Aqp4-/-）SD大鼠(300～350 g)分别分为Sham组（10只）、AD组（10只）、Aqp4-/--Sham组（10只）、Aqp4-/--AD组（10只）。Sham组和Aqp4-/- Sham组连续6周每天腹腔注射生理盐水,AD组和Aqp4-/- AD组连续6周每天腹腔注射D-半乳糖。将示踪剂Gd DTPA（10 mmol/L,2 μL）注射到大鼠海马区,分别于0.5 h、1 h、1.5 h、2 h、3 h 进行MRI扫描,观察示踪剂在海马区的动态分布,并测量示踪剂的扩散速率D*值、清除速率k′ 值和半衰期t1/2值。结果：Sham组示踪剂在ECS 内的扩散率D*值为（2.66±0.36）×10-6 mm2/s,AD组D*值（2.72±0.62）×10-6 mm2/s ,Aqp4-/--Sham组D*值（2.75±0.47）×10-6 mm2/s,Aqp4-/--AD组D*值（2.802±0.55）×10-6 mm2/s,4组之间差异无统计学意义（One-Way ANOVA,P>0.05）。Sham组海马区的示踪剂清除速率k′ 为（4.57±0.14）×10-4/s,AD组k′ 为（3.68±0.22）×10-4/s,Aqp4-/- Sham组k′ 为（3.17±0.16）×10-4/s,Aqp4-/--AD组k′ 为（2.59±0.19）×10-4/s,4组之间两两比较差异均具有统计学意义（one-way ANOVA,P<0.05）,4组之间的示踪剂清除半衰期t1/2值依次延长,Sham组海马区的t1/2为（0.67±0.12） h,AD组t1/2为(0.88±0.08) h,Aqp4-/- Sham组t1/2 为（1.12±0.15） h,Aqp4-/- AD组t1/2 为（1.58±0.11） h,两两比较差异均具有统计学意义（One-Way ANOVA,P<0.05）。结论：AD的退行性病变使脑内ISF引流减慢,Aqp4的缺失使AD大鼠脑内ISF引流明显减慢,Aqp4对清除脑组织间隙的代谢废物具有重要作用。