帕金森氏疾病（Parkinson’disease，PD）是仅次阿于尔茨海默病的第二个最常见的运动障碍并与老化相关的神经退行性疾病。60岁以上者有大约2%的人罹患此病，主要临床特征是运动症状（运动迟缓，震颤，僵直，姿势不稳）以及非运动相关症状（嗅觉缺失，自主反应失调，抑郁，认知缺陷，睡眠障碍）。此疾病的典型病理特征是黑质致密部多巴胺神经元变性坏死，蛋白质聚集物-路易小体的出现。神经炎症反应在帕金森氏疾病发病机理中发挥了重要作用。流行病学，动物，人类和治疗学的研究都表明此疾病中存在神经炎症损害的级联反应。PD炎症过程的启动以激活局部的小胶质细胞和少量反应性星形细胞为主要特征。活化的小胶质细胞通过产生致炎因子、活性氧族影响神经元的损伤和死亡，并通过动员获得性免疫反应和细胞趋化引起免疫细胞的跨内皮迁移，穿过血脑屏障，进一步导致神经的永久性损伤。在散发和遗传PD和PD痴呆病例以及老鼠模型中，反应性小胶质围绕在路易小体（LB）周围。α-突触核蛋白（α-synuclein，α-syn，是路易小体的主要成分，聚集时能导致神经退行性变）似乎是激活小胶质细胞的重要成分，因为损伤的黑质神经元释放聚集的α-syn进入黑质区，从而激活小胶质细胞产生促炎因子，导致PD持久的黑质神经退行性变。此外，体外实验发现，损伤的多巴胺神经元可释放α-syn、基质金属蛋白酶3(MMP3)、神经黑素，并协同其它机制活化小胶质细胞，从而损伤多巴胺神经元。迄今，尽管很清楚小胶质细胞在PD中发挥了重要作用，但其激活究竟是神经损伤的成因还是后果仍不清楚。水通道蛋白(aquaporins，AQPs)是一类广泛存在于真核生物细胞膜上、选择性高效转运水分子的特异孔道蛋白，对机体生理病理状态下的水液平衡发挥着重要的调节作用。至今已发现哺乳动物体内存在有13种水通道蛋白（AQP0-AQP12）。其中，AQP4(aquaporin-4，AQP4)是脑内含量最丰富、转运效率最高的AQPs亚型，主要高表达于星形胶质细胞。AQP4广泛参与了中枢渗透压的感受、神经传导和脑脊液的产生等重要生理功能。研究发现，AQP4-/-小鼠的多巴胺能神经元对神经毒素1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（1-methy1-4pheny-1,2,3,6-tetrapyridine, MPTP）的敏感性远较野生型鼠强、引起的PD更严重，其机制可能与星形胶质细胞功能相关。同时，研究还发现在MPTP诱导的PD模型中，AQP4-/-小鼠小胶质细胞免疫炎症反应明显强于野生型小鼠，其多巴胺能神经元损伤也更加严重。小胶质细胞是脑组织中的主要免疫细胞，其介导的免疫炎症反应在PD发病中起了十分重要的作用。那么AQP4是如何通过调节小胶质细胞功能来影响多巴胺神经元对MPTP的敏感性，以及AQP4-/-小鼠的小胶质细胞的活化增强是小胶质细胞本身原因造成的，还是脑内其它与AQP4表达有关的差异因素作用于小胶质细胞后导致的，迄今都不清楚。因此，本研究拟在MPTP诱导的PD模型中，通过比对分析AQP4基因缺陷小鼠和野生正常对照小鼠小胶质细胞活化表型差异、并分析可能的原因等，来探讨AQP4参与PD的可能机制。目的：研究AQP4在PD发病过程中的可能作用及相关机制。结果：1）AQP4-/-小鼠与WT小鼠的原代小胶质细胞对相同刺激源（LPS500ng/ml）的反应无显著差异。首先新生的WT小鼠和AQP4-/-小鼠的原代小胶质细胞不论在PBS还是LPS刺激24h后，两者形态均无显著差异。应用qRT-PCR和ELISA检测，发现AQP4缺陷与野生型新生鼠原代小胶质细胞表达的细胞因子增高幅度一致。2)与WT小鼠相比AQP4-/-小鼠在MPTP处理后中脑匀浆更易使小胶质细胞株活化。将MPTP或生理盐水处理的两种基因型小鼠的中脑取出，制备成匀浆，负载同一株BV-2细胞。流式检测BV-2表面分子发现：MPTP处理的AQP4-/-小鼠脑匀浆更易使BV-2高表达共刺激分子CD80和CD40。qRT-PCR和ELISA检测BV-2细胞因子发现：MPTP处理的AQP4-/-小鼠脑匀浆刺激BV-2产生高水平的促炎因子白细胞介素-1β，6（interleukin-1β，6，IL-1β，IL-6），肿瘤坏死因子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）和低水平的抑炎因子转化生长因子β（Transformer growth factor-β，TGF-β）。3）两种基因型小鼠中脑内的a-syn水平差异并不是引起小胶质细胞活化差异的充分条件。在MPTP急性和慢性模型中，应用Western blotting，qRT-PCR检测发现AQP4缺陷鼠中脑内存在高水平的a-syn而WT小鼠表达极低。应用Westernblotting，qRT-PCR和免疫荧光检测发现AQP4缺陷鼠的神经元在PBS或MPP+（10μM）刺激24h，均高表达α-syn而WT小鼠均表达极低。在两种基因型小鼠原代星形胶质细胞无论在PBS还是MPP（+50μM）刺激48h后均未检测到α-syn。4）AQP4-/-小鼠在MPTP给药后，外周和中脑的TGF-β不能正常升高，可能是AQP4缺陷导致PD病理加重的主要原因。应用ELISA和Western Blotting检测在MPTP处理情况下AQP4-/-小鼠与WT小鼠相比，外周和中脑产生的抗炎因子TGF-β不能正常升高。同样的，ELISA检测AQP4-/-新生鼠原代星形胶质细胞产生的TGF-β低于WT小鼠。5）AQP4-/-小鼠体内显著低下的TGF-β水平是引起PD病理加重的关键因素。AQP4-/-小鼠与WT小鼠给予生理盐水和MPTP24h后，再分别给予TGF-β，外源性的给予TGF-β可逆转因AQP4基因缺陷引起的病理加重，星形胶质细胞和小胶质细胞活化。6）TGF-β抑制AQP4-/-小鼠脑匀浆诱导小胶质细胞株活化增强，anti-TGF-β可进一步增强AQP4野生鼠脑匀浆诱导的小胶质细胞活化增强。AQP4-/-小鼠给予生理盐水或MPTP后，取中脑并制备匀浆用于刺激BV-2，同时给予外源TGF-β，发现外源TGF-β可抑制AQP4-/-小鼠脑匀浆诱导的小胶质细胞株活化增强。WT小鼠给予生理盐水和MPTP后，取中脑并制备匀浆用于刺激BV-2，同时加入anti-TGF-β时可进一步增强WT小鼠脑匀浆诱导的小胶质细胞活化增强。综上所述，本研究发现在MPTP诱导的PD中，AQP4-/-小鼠小胶质细胞免疫炎症反应显著强于野生型小鼠的原因不是由于小胶质细胞自身存在的差异所致，而是由于MPTP处理后AQP4-/-小鼠与WT小鼠相比，其外周血和脑内星形胶质细胞不能正常产生抗炎因子TGF-β，从而导致小胶质细胞活化增殖，并加重神经元损伤。同时也发现两种基因型小鼠中脑内的a-syn水平差异并不是引起小胶质细胞活化差异的充分条件。