炎症在神经系统疾病发生发展中起重要作用。临床上,炎症被认为能够促进高原反应的发生。高原脑水肿是急性高原反应中的危重病症,其发病率低,但死亡率高,发病机制尚不清楚。我们利用人类和大鼠模型,研究了高原低氧诱导的系统炎症反应,利用大鼠原代星形胶质细胞研究了炎症诱导的细胞膜通透性改变,及其信号通路。实验结果显示高原低氧诱导人类出现AMS症状以及体内炎症因子TNF-α,IL-1β和IL-6的升高,且升高程度和AMS评分呈正相关。在大鼠实验中,腹腔注射细菌脂多糖(Lipopolysaccharide, LPS)诱导系统炎症,利用低压低氧舱模拟高原低氧环境(7000 m),结果发现单独LPS处理12h和低氧1h均没有诱导大鼠脑水肿的发生。然而用LPS处理11h后再暴露于低氧1h (LPS+Hypoxia组),大鼠脑含水量的明显上升,脑组织病理学显示细胞水肿,血管及细胞周围间隙增大。透射电镜结果显示LPS复合低氧处理组大鼠星形胶质细胞明显水肿,线粒体肿胀及线粒体膜断裂。体内实验中,低氧明显降低皮层组织Na+/K+-ATPase的活性,提示低氧通过降低脑细胞Na+/K+-ATPase活性导致胞内渗透压升高,从而驱动了星形胶质细胞的水肿。体外实验也证明胞外的低渗环境能导致星形胶质细胞发生水肿,而LPS通过刺激星形胶质细胞上AQP4的高表达,显著促进了由渗透压驱动的星形胶质细胞的水肿。LPS与炎症因子TNF-α或者IL-1p均通过激活p65和MAPK上调AQP4的表达,证明了TLR4信号通路参与了星形胶质细胞的水肿。因此,系统炎症通过激活TLR4通路上调AQP4的表达促进细胞毒性脑水肿的形成,最终导致低氧脑水肿的发生。