目的： (1)观察低O2高CO2对小鼠血脑屏障(BBB)通透性的影响； (2)观察低O2高CO2下小鼠BBB超微结构的变化； (3)检测低O2高CO2对小鼠水通道蛋白-4(AQP4)基因及蛋白表达的影响； (4)探讨AQP4表达变化与BBB损害的关系； (5)探讨低O2高CO2下小鼠BBB的损害是否与认知功能的变化有关。 方法： 雄性成年C57BL/6小鼠，SPF级，随机分为正常对照组(NC组)、低O2高CO21天、2天、3天、1周、2周组(HH1d、1d、2d、3d、1w、2w组)将后5组小鼠置于常压低O2高CO2舱内，通过N2和CO2调节降低舱内O2浓度使其维持在9～11％，CO2浓度为5.5～6.5％，每天8小时。对照组大鼠除吸入空气外，其它条件与后5组相同。NC组及HH各组小鼠(n=6)出舱后腹腔注射荧光素钠(NaFI，分子量376D)，水合氯醛麻醉，生理盐水(NS)灌注取脑，匀浆取上清，荧光分光光度计分析脑组织与血清NaFI含量比值，观察不同时间点小鼠BBB通透性的变化；取NC组与HH1d与2w组小鼠皮层(n=4)，电镜观察小鼠BBB超微结构的变化，并硝酸镧电镜示踪血脑屏障通透性的改变；NC组与HH1d组小鼠大脑分别做冠状位切片(n=6)及分离皮层和海马(n=6)，免疫组化及RT-PCR法分别检测AQP4蛋白及mRNA表达的变化。 结果： (1)荧光分光光度计分析脑组织NaFI透过率显示：与NC组(6.45％±8.39％)相比，HH1d组(55.30％±12.41％)小鼠血脑屏障的通透性升高最明显，然后逐渐下降(HH2d组为42.82％±10.06％，HH3d组为39.24％±8.20％)，NaFI在1w(19.08％±6.01％)内仍显著高于NC组(P<0.05或P<0.01)，2w(7.30％±7.09％)末回落至对照组水平(P>0.05)； (2)电镜观察BBB超微结构示：NC组小鼠BBB血管内皮细胞结构完整光滑，内皮细胞外基膜连续，血管内皮间连接紧密，周围脑组织未见病理改变。HH1d组小鼠大脑皮质毛细血管内皮细胞吞饮泡增多，基底膜疏松密度不均，紧密连接(TJ)松弛，胶质细胞足突肿胀，周围神经纤维部分肿胀。HH2w组小鼠电镜BBB超微结构恢复正常； (3)硝酸镧示踪可见：NC组镧颗粒存留于毛细血管腔内皮细胞表面，HH1d组镧颗粒透过小鼠脑组织毛细血管内皮细胞TJ间隙、基膜下及部分基底膜外周围组织间隙，HH2w组未见镧颗粒透过毛细血管管腔； (4)免疫组化检测AQP4蛋白结果显示：AQP4蛋白主要在小鼠脑毛细血管内皮细胞与星形胶质细胞足突接触处呈阳性表达，与NC组皮层(0.037±0.003)及海马(0.038±0.005)相比，HH1d组AQP4蛋白于皮层(0.041±0.003)及海马(0.044±0.002)阳性表达增多，染色增强(P<0.05)； (5) RT-PCR检测AQP4mRNA结果显示：HH1d组小鼠AQP4mRNA在海马及皮层表达水平[分别为(0.879±0.202)，(0.862±0.182)]均比NC组[分别为(0.601±0.161)，(0.562±0.246)]明显增高(P<0.05)。 结论： (1)间断低O2高CO2在早期能明显增高小鼠BBB的通透性，随着时间的延长，血脑屏障的高通透性渐趋恢复； (2)急性低O2高CO2使星形胶质细胞足突肿胀及血管内皮TJ破坏，形成脑水肿； (3)急性低O2高CO2诱导小鼠皮层及海马脑组织AQP4表达增高，其增高可能参与了细胞性脑水肿的形成及血管性水肿的清除； (4)急性低O2高CO2下BBB功能的改变可能与星形胶质细胞上AQP4对水的调控有关； (5) BBB的改变可能不是低O2高CO2实验动物发生认知功能改变的直接的影响因素。