3.1. Bằng chứng gián tiếp về vai trò của Aquaporin trong phù não
Một số nghiên cứu chỉ ra rằng, sự hiện diện của AQP trong não nhạy cảm với tình trạng tổn thương não, phù não và các thủ thuật thực nghiệm ở não. Ở loài gặm nhấm, hiện diện AQP4 gia tăng khi có hiện tượng phù não xãy ra sau tổn thương não như: nhồi máu não hay hạ natri máu [20],[35].
AQP4 cũng gia tăng trong phù não do u não ở người, ở đó AQP4 mất tính phân cực và tái phân bố khắp tế bào hình sao (hình 3.1) [34].
Hình 3.1 Hình ảnh AQP4 (màu nâu) dưới phương pháp miễn dịch nhuộm màu. Hình C: u nguyên bào thần kinh đệm ở người, AQP4 không bị giới hạn ở quanh các vi mạch mà chúng hiện diện khắp mẫu thí nghiệm. Hình D: ung thư biểu mô tuyến di căn não ở người, AQP4 (màu nâu) hiện diện ở vùng phù não quanh u [24],[28].
Ở chuột nhắt, sau khi gây tắc động mạch não giữa, có sự gia tăng sao chép AQP4 song song với phù não khi theo dõi qua cộng hưởng từ. Sự gia tăng AQP4 xãy ra ở tế bào hình sao, ở vị trí đó hàng rào máu não bị phá hủy. Như vậy, gia tăng sự hiện diện của AQP4 dường như xãy ra khi có phù não, và không liên quan đến nguyên nhân gây phù não. Nếu AQP4 góp phần vào phù não, thì sự gia tăng của nó là một đáp ứng bất lợi, như trường hợp gia tăng AQP2 ở thận trong tình trạng thận giữ nước.
Sự hiện diện của AQP1 cũng đã được báo cáo là trong các tế bào nội mô của u nguyên bào thần kinh đệm hay ung thư não di căn ở chuột nhắt. Sự hiện diện của AQP1 trong các vi mạch của khối u não có thể góp phần gia tăng tính thấm nước đối với hàng rào máu não ở những khối u tiến triển. Ở não bình thường, AQP1 hiện diện trong đám rối mạch mạc não thất bị giảm xuống trong điều kiện giảm trong lực khi bay vào vũ trụ, điều này có lẽ do
P PHÙ PHÙ
đáp ứng bù trừ đối với sự thay đổi sự phân bố dịch não tủy. Người ta vẫn chưa biết hiện diện của AQP1 trong đám rối mạch mạc có thay đổi hay không khi đáp ứng với tình trạng tăng áp nội sọ.
Hình 3.2. Phân bố của AQP9 trong trạng thái bình thường (chấm xanh da trời) và gia tăng sự phân bố AQP9 quanh vùng nhồi máu (chấm xanh lục) (Badaut et al. 2001).
Ở chuột đồng sau khi gây nhồi máu não thoáng qua, protein AQP9 bình thường chỉ hiện diện với số lượng it ở tế bào hình sao, có sự điều chỉnh gia tăng sự hiện diện của nó ở tế bào hình sao ở quanh vùng nhồi máu (hình 3.2). Do AQP9 có đặc tính vận chuyển nước và lactate, người ta cho rằng AQP9 có thể liên quan đến tình trạng phù não do tái tưới máu kèm với toan lactic. Tuy nhiên, do thiếu các chất chẹn kênh aquaporin, các nhà nghiên cứu vẫn chưa rõ sự gia tăng hiện diện của AQP4, AQP1 và AQP9 trong phù não là quan trọng về mặt chức năng hay chỉ là biểu hiện của một hiện tượng phụ ?! [4] [22].
3.2. Bằng chứng trực tiếp về vai trò của Aquaporin 4 (AQP4) trong phù não
Gần đây, các nhà nghiên cứu đã đưa ra giả thuyết rằng: AQP4 đóng một vai trò quan trọng về sự tích tụ nước trong não khi đáp ứng với hai tình trạng
tổn thương thần kinh như ngộ độc nước cấp (gây ra hạ natri máu) và nhồi máu não (tạo ra phù não do sự kết hợp phù độc tế bào và phù có nguồn gốc mạch máu). Các thí nghiệm được thực hiện trên chuột nhắt đã vô hiệu hóa AQP4, các con chuột này hoàn toàn bình thường, không có các biểu hiện bất thường về thần kinh, thay đổi đặc tính của hàng rào máu não hoặc rối loạn điều chỉnh áp lực thẩm thấu [20].
Hình 3.3: Hiện tượng giảm phù não ở chuột xóa bỏ AQP4 sau khi bị ngộ độc
nước cấp và nhồi máu não. Hình A: sự sống sót của chuột đã bị xóa bỏ AQP4 so với nhóm không xóa bỏ AQP4 sau khi gây ngộ độc nước bằng bơm nước vào phúc mạc. Hình B: hình ảnh cắt ngang não chuột ở thời điểm 24 giờ sau khi gây nhồi máu não bằng thắt động mạch não giữa. Lệch đường giữa và phù não ở chuột không xóa bỏ AQP4, thể tích trung bình của bán cầu não cũng lớn hơn có ý nghĩa thống kê so với nhóm chuột đã xóa bỏ AQP4
(Manley GT et al. 2000)[29].
Kết quả là bộ não ở chuột đã bị vô hiệu hóa AQP4 cho thấy là giảm áp lực thẩm thấu do giảm thấm nước khi được đo bằng túi màng riêng biệt và các lát não cắt mõng. Xóa bỏ AQP4 ở chuột tạo ra hiện tượng giảm phù não rõ rệt.
Sự sống sót của chuột bị xóa bỏ AQP4 sau khi bị nhiễm độc nước cải thiện rất tốt, điều này tương ứng với giảm phù não một cách có y nghĩa, đặc biệt là ở chân của tế bào hình sao. Hơn nữa, 24 giờ sau khi gây nhồi máu não do thắt động mạch não giữa, có sự cải thiện tốt về mặt lâm sàng và não ít phù nề (hình 3.3) [20].
Các thí nghiệm này đã đưa ra các bằng chứng trực tiếp đầu tiên rằng: AQP4 đóng một vai trò quan trọng trong sự hình thành phù não. Từ đó các tác giả cũng đề nghi rằng AQP4 là mục tiêu đầy tiềm năng để khám phá ra các thuốc nhằm chống phù não. Các chất ức chế AQP4 nhằm làm chậm sự tích tụ dịch trong não, vì thế làm giảm tình trạng thương tật và tỉ lệ tử vong của bệnh nhân mắc các bệnh lý về thần kinh [20], [22].
3.3. Vai trò AQP trong hình thành phù não và thanh thải dịch phù não
Như đã trình bày trên, có nhiều bằng chứng gợi ý rằng protein AQP liên quan đến sự hình thành phù não cũng như vấn đề giải quyết phù não. Những chứng cứ đó là:
+ Thay đổi sự hiện diện của AQP4 ở vùng phù não sau các tổn thương não hay sau u não.
+ Thay đổi sự hình thành phù não ở chuột sau khi đã bị xóa bỏ AQP4 hay α- syntrophin.
+ Thay đổi sự hiện diện của AQP1 và AQP9 trong các tình trạng bệnh lý.
3.3.1. Thay đổi sự hiện diện của AQP4 ở vùng phù não sau các tổn thương não hay sau u não não hay sau u não
Sự hiện diện của AQP4 thay đổi trong các trạng thái bệnh lý khác nhau như trình bày ở bảng 3.1 [10].
Bảng 3.1 Sự thay đổi hiện diện của AQP trong các tình trạng bệnh lý ở người hay động vật thí nghiệm và các tế bào nuôi cấy. Chú ý: (+) biểu hiện tăng, (-) biểu hiện giảm.
Aquaporin trong não Thay đổi
AQP1
Tế bào nội mô của khối u nguyên bào thần kinh đệm cấy vào não chuột. Tế bào nội mô và tế bào hình sao của u tế bào hình sao ở người.
Tế bào nội mô và tế bào hình sao phản ứng do ung thư di căn ở người. U nguyên bào thần kinh đệm ở người.
+ + + + AQP4
Tế bào hình sao, nhồi máu não người.
Tế bào hình sao, dập não viêm màng não mủ và u não ở người.
U tế bào hình sao, tế bào hình sao phản ứng do ung thư di căn ở người. Màng quanh mạch máu, thiếu máu não ở chuột nhắt.