細胞性浮腫―細胞膜の電解質チャネル・浸透圧平衡と細胞腫大

Astrocytic swelling：The underlying mechanisms and the role in acute ischemic brain damage

局所脳虚血後，中心部（コア）において数時間以内に発生する脳浮腫は，アストロサイト（AC）の膨化を組織学的特徴とする。ACは正常脳において，ニューロンへの栄養補給，細胞外イオン環境の維持，微小循環調節など多彩，かつ重要な役割を果たしている。AC膨化の最も基本的な機序は，ATP欠乏-Na^＋，K^＋-ATPaseの停止によるdouble Donnan mechanismの破綻である。しかし，虚血早期のAC膨化には，それとは異なる機序が主な役割を果たす。つまり，虚血による細胞外腔イオン環境の変化（K^＋，H^＋，glutamate等の著明な増加）を補正しようとして，AC細胞膜イオン・チャネル・トランスポーターが細胞外の過剰なイオンを細胞内に取り込むことによって，ACの細胞内浸透圧が上昇する。それに伴って細胞外腔と微小血管から水が流入するために，ACの急速，かつ選択的な膨化が生じるのである。このAC膨化は，虚血早期における組織代謝変動の総体的結果であると同時に，脳損傷を増悪し，梗塞拡大を加速する原因でもある。AC膨化機序のさらなる解明によって，梗塞急性期治療に対する新しい治療方法が発見されるかもしれない。

Focal cerebral ischemia is followed by the occurrence of two types of brain edema, i. e., cytotoxic and vasogenic. The aim of the present paper is to review recent findings on the mechanisms underlying cytotoxic（cellular）edema in relation to that underlying acute（＜24 hours）infarct expansion. The histologic hallmark of cytotoxic（or cellular）edema is astrocytic swelling, which is caused by miscellaneous mechanisms such as cessation of astrocytic Na^＋, K^＋-ATP pump, absorption of excessive extracelluar K^＋ and glutamate, as well as excretion of intracellularly generated H^＋. Clearly, astrocytic swelling occurs as the result of derangements in cellular metabolism induced by ischemia. On the other hand, once established astrocytic swelling per se exerts spatial and metabolic influences on the ischemic core as well as the penumbra, inducing functional derangements in the activities of gliovascular units and neurons. Thus incurred impingement on microcirculation, discharge of intracellular glutamate, and augmentation of spreading depression together act to promote the acute expansion of the initially formed infarct area to the penumbra. Since astrocytic swelling is considered to be interrelated with acute infarct expansion, research on its pathogenic mechanisms may open a new approach to the therapy of acute ischemic brain damage.