国家自然基金标书- 半胱氨酰白三烯受体对水孔蛋白4介导脑水肿的调节.doc

半胱氨酰白三烯受体对水孔蛋白4介导脑水肿的调节 Modulating roles of cysteinyl leukotriene receptors in aquaporin 4-mediated brain edema （国家自然科学基金面上项目） 摘要： 半胱氨酰白三烯及水孔蛋白4（AQP4）是脑水肿重要调节因素，但尚不清楚半胱氨酰白三烯受体（CysLT1和CysLT2）是否通过调节AQP4而影响脑水肿。本项目拟阐明CysLT1和CysLT2受体是否能调节脑肿瘤及脑缺血后的AQP4介导的脑水肿。①在脑肿瘤病人的脑样本，观察CysLT1、CysLT2受体和AQP4表达；在原代培养的人脑肿瘤细胞，观察CysLT1和CysLT2受体对AQP4表达及功能的调节。②在大鼠局灶性脑缺血，观察缺血后脑水肿与CysLT1、CysLT2受体和AQP4表达的关系；在原代培养大鼠星形胶质细胞，观察CysLT1和CysLT2受体对AQP4表达及功能的调节。③在原代星形胶质细胞及AQP4转染的C6胶质瘤细胞，初步确认CysLT1和CysLT2受体对AQP4调节过程的信号转导特点。本项目将评价CysLT受体激动剂或拮抗剂对脑水肿的治疗价值。 （一）立项依据与研究内容 1．项目的立项依据 1．脑水肿基本特点 脑水肿是多种病因引起的脑病理变化，基本变化是脑组织水分增加，导致脑组织肿胀，其后果是颅内压增高，损害神经功能，严重者造成脑疝等而危及生命。脑水肿有3种基本类型：血管性、细胞性和渗透压性脑水肿。血管性脑水肿（vasogenic brain edema）是由于血脑屏障通透性增高，导致血浆蛋白渗漏到细胞间隙，造成细胞间隙胶体渗透压增高而导致脑组织肿胀；细胞性脑水肿（cytotoxic brain edema）是由于细胞能量代谢障碍，导致离子泵（如Na+-K+-ATP酶、Na+-K+-2Cl--同向转运体等）转运功能失调，离子蓄积在细胞内而导致细胞肿胀；渗透压性脑水肿（osmotic brain edema）是由于血浆渗透压低于脑组织渗透压，而造成脑组织肿胀[1]。 虽然引起脑水肿的原因不一样，但是组织间或细胞内外水的转运是构成脑水肿的基本改变，而这种水的转运涉及到细胞的水孔蛋白（又称水通道, aquaporins, AQPs）[2]。 2．水孔蛋白（AQPs）及其与脑水肿的关系 （1）AQPs的一般特点 水孔蛋白是一组转运水的膜蛋白，而水是所有生物体细胞中必需的小分子。1988年，从人的红细胞中第一次确定出分子量28 kDa的膜蛋白，并在非洲爪蟾卵母细胞中表达，这个蛋白被称为水孔蛋白1（AQP1）。迄今为止，在哺乳动物中发现AQPs有 13种亚型：AQP0～AQP12，按功能分成两类：第一类选择性通透水分子，包括AQP1、AQP2、AQP4、AQP5、AQP8；第二类可通透水分子及甘油等溶质，包括AQP3、AQP7、AQP9、AQP10；此外，AQP0、AQP11和AQP12的通透特性尚不清楚[3]。 AQPs约有270个左右的氨基酸组成，分子量约为30 kDa，有通透水分子的特殊构型。例如，AQP1的N-和C-末端均在细胞内，由6个跨膜区和5个袢（A～E）组成，B和E袢有天冬酰胺-脯氨酸-丙氨酸（NPA）结构，该两个袢在细胞膜形成水孔道，形状类似于“砂漏（hourglass）”；四个AQP1分子组成四聚体结构，其中一个AQP1分子的细胞外部分有一个长的多糖链。AQP4的分子结构与AQP1相似。 脑内有AQP1、3、4、5、8、9六种亚型表达，对AQP1、4、9的表达和功能已有一定的了解。AQP4是目前认为脑内最主要的AQP亚型，人类AQP4基因定位于18号染色体上，编码的31 kDa蛋白和带N-末端序列的34 kDa蛋白，这两种异构体在脑中都有表达。AQP4主要分布在脑内星形胶质细胞及其突起，也表达在室管膜细胞以及脑血管内皮细胞，是调节脑内水平衡的一种主要机制。脑内AQP4的突出特点，是密集表达在包绕脑微血管或蛛网膜的星形胶质细胞足突（end feet）膜上，而在非足突地胞体表面表达较少，与其水平衡调节功能一致[4, 5]。其他两种脑内的AQPs中，AQP1主要表达于脉胳丛的绒毛顶端，能调节脑脊液生成[4]；AQP9（主要表达在肝脏）在脑内主要表达在三类细胞：胶质细胞（如星形胶质细胞、室管膜细胞等）、血管内皮细胞及神经元，其功能较复杂，处理了水分子外，还能转运甘油和单羟基化合物（如乳酸），可能在脑内能量代谢中发挥作用，将乳酸从胶质细胞转运到神经元[6]。 （2）APQP4与脑水肿 已经有大量证据表明，脑内AQP4与脑水肿发生有密切关系，其中最典型的是脑肿瘤及脑缺血伴随的脑水肿。 A．脑肿瘤 脑水肿是脑肿瘤主要变化之一，其发生主要是因为肿瘤破坏血