水通道蛋白与中枢神经系统疾病关系研究进展

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水通道蛋白3表达

水通道蛋白3表达与多种疾病的关系探讨水通道蛋白3（aquaporin-3，AQP3）是一种跨细胞膜通道蛋白，可以促进细胞内外水分子自由地穿过细胞膜。

它是水通道蛋白家族中的一个成员，与多种生理和病理过程密切相关。

本文将探讨AQP3在多种疾病中的作用和表达。

第一部分：AQP3在皮肤疾病中的作用AQP3在人类皮肤细胞中的高表达，和皮肤细胞自然保湿因子（natural moisturizing factor，NMF）的形成密切相关。

NMF是一组水溶性低分子化合物，能够维持皮肤的水分平衡。

AQP3与NMF的合成和维持密不可分。

研究发现，过度暴露在紫外线下会导致AQP3表达下降，NMF减少，从而导致皮肤失去水分，干燥，甚至出现皱纹等老化现象。

因此，AQP3在皮肤老化和干燥方面起到非常重要的作用。

同时，AQP3也与一些皮肤疾病相关，如干燥性皮肤病、湿疹等。

第二部分：AQP3在肾脏和泌尿生殖系统疾病中的作用AQP3在肾脏中的表达与肾脏浓缩机制和水排泄密切相关。

在肾组织中，AQP3主要分布在近曲小管（proximal tubule）和集合管上皮细胞（collecting duct epithelial cells）。

AQP3的表达调节会直接影响肾脏质量和水代谢。

研究表明，AQP3在肾脏疾病中的作用非常复杂，既有促进肾脏代谢和生理功能的作用，也有加重肾脏疾病和肾衰竭的作用。

因此，在肾脏疾病治疗中，AQP3可以是一个非常重要的靶点。

AQP3在泌尿生殖系统的表达也有很大关系。

在前列腺、卵巢、阴道等组织中，AQP3的表达也占有一席之地。

在前列腺癌、卵巢癌等肿瘤中，AQP3也发挥着促进病变的作用。

而在子宫内膜、阴道等组织中，AQP3与子宫内膜异位症、子宫颈癌等疾病相关。

第三部分：AQP3在神经系统疾病中的作用在神经系统中，AQP3的表达与大脑、脊髓、视网膜等部位的水通道有关。

研究发现，AQP3的表达与多个神经系统疾病有关联。

水通道蛋白与神经系统疾病关系的研究进展

目，本文就有关ＡＰ与神经系统疾病关系的研究Ｑｓ
进展综述如下。
２水通道蛋白在神经系统的分布与功
能
ＡＰ在体内分布最广，其与ＮＫ－ＴＱａ一ＡＰ酶共同位于脑脉络膜上皮微绒毛的顶膜，可能与脑脊
液的分泌有关，并参与调节水和离子的平衡，在系
形式存在，每个四聚体都是一个独立的水通道，其
分布在下丘脑视上核和室旁核神经元胞膜上的ＡＰ对细胞膨胀等容量变化非常敏感，渗透压改Ｑ
变１即可通过合成和释放抗利尿激素来调节。％肾脏水的排泄。说明ＡＰＱ可能是渗透压的感受器或受体。其参与血浆渗透压的调节和控制抗利尿激素的释放，调节细胞外间隙中的Ｋ浓度，与脑、脊髓病变时的水肿有关。研究发现ＡＰ是一种双向水Ｑ转运通道蛋白，既可促进脑水肿的发生，也可促进脑水肿的消散。此外，ＡＰＱ尚与脑创伤、卒中、肿瘤、炎症后的胶质瘢痕形成过程中的星形胶质细
胞迁移有关。
生理功能是介导不同类型细胞膜的自由水分子跨膜转运，调节细胞内外水及电解质的平衡，以维持机
体内环境的稳定¨ 。目前，在哺乳动物体内已发
现１种ＡＰ（Ｑ。：，其中ＡＰ、ＡＰ、３ＱｓＡＰ～）Ｑ。ＱＡＰ在中枢神经系统内广泛分布，对维持颅内渗Ｑ

水通道蛋白4及其在癫痫研究中的进展

ｐｒ船Ｂｉ咖砒ｃＡＩ（３）：８２６—８３６．
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ｓｙ蛆ｐ∞ｓ［Ｊ］．ＪＮｅｕｎＤ∞ｉ，２００３，２３
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ＧＡＢＡＢｌ
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１２７、５５、２７
的研究¨“”】。大量头颅ＭＲｌ显示，海马硬化患者的颞叶有，１２加权像高信号及弥散像高信号的特征，表明海马硬化组织有水分子增加的迹象。他们利用普通免疫组化、定量逆转录ＰｃＲ、免疫金染色结合电镜技术，对手术治疗中切除的海马硬化的病损脑组织研究，得出了如下结果：①海马硬化区整体ＡＱＰ４含量增高，且和活性星彤胶质细胞标记物ＧＦＡＰ增高成正相关，证明ＡＱＰ４的增高可能与海马硬化局部星形胶质细胞整体活跃增生有关。②光镜提示海码ｃＡＩ区出现明显的神经元缺失，大量星形胶质细胞和微细血管增生。ＡＱＰ４在灰质、白质内均有表达。 ③免疫金技术．电镜结果提示：星形胶质细胞靠近血管侧终足有断裂缺失现象，此处ＡＱＰ４表达亦减少约４４％。而靠近神经毡一侧的ＡＱＰ４表达与非海马硬化的脑组织相似。④与ＡＱＰ４锚定在终足上有关的蛋白（如：抗肌萎缩蛋白复合物）的基因表达出现改变。正常脑组织中，ＡＱＰ４分布是有极性的，与微血管交界处的分布较多，而靠近神经毡一侧的较少，ＡＱＰ４的这种极性分布是依赖锚定蛋白而实现的，海马硬化组织中锚定蛋白数量发牛改变．导致ＡＱＰ４分布极性发生变化，即靠近微血管处的ＡＱＰ４分布明显减少。Ｉ『｜ｉ细胞外液水份是需要通过星形胶质细胞转运列血管的，ＡＱＰ４分布的这种改变使星形胶质细胞调节组织内部水平衡的速度受限。以前的研究显示：Ｋ＋的清除亦是通过星形胶质细胞向血管内转运的，而Ｋ＋的转运与水通道有着密切的联系¨“，海马硬化组织中ＡＱＰ４的变化影响了水的转运，问

神经系统内水通道蛋白4的功能研究进展

所代替，而使ＡＰ从Ｑ４获得对汞制剂不敏感的特性。但Ｆｉｒ等（０２研究认为第１９位半胱氨酸残ｒｅｉ２０）ｇ８基被取代决定了ＡＰ汞制剂不敏感。Ｑ４对ＡＰ的分布具有高度选择性。Ｎｅｅｅ等Ｑ４ｉｓｎｌ（０１的研究结果显示，Ｑ４ｍＲＡ在胶原纤维２０）ＡＰＮ酸性蛋白（ＦＰ免疫活性阴性及阳性细胞上都有ＧＡ）表达，提示神经元可能表达有少量ＡＰ。但大多Ｑ４数学者的研究认为ＡＰＱ４主要表达在星形胶质细胞
障的修复、阻止神经元的坏死、限制感染的细胞流窜到神经实质。但是，质疤痕的形成也具有不利的胶
一
面，括抑制损伤后的脑与脊髓组织中轴突生长包
级结构是含有大约２０个氨基酸的６次跨膜单肽９
链。第９４和２０位的半胱氨酸被甘氨酸或精氨酸１
质疤痕的愈合；影响神经信号的传导；能够调节星形胶质细胞对Ｋ还和谷氨酸的重摄取；变神改
经元神经递质的释放；与突触以及细胞间隙连接的形成等。上述发现表明ＡＰ参Ｑ４不仅是影响中
生理科学进展２０第３０８年９卷第３期
神经系统内水通道蛋白４的功能研究进展术
王纪防吴宁李锦

水通道蛋白与脑疾病

#论坛#水通道蛋白与脑疾病张蕾周靖崔德华中图分类号:R741文献标识码:A文章编号:1009-6574(2007)02-0083-06水通道蛋白(w ater channel pro tein),又称为水孔蛋白(A quaporins,AQPs),是近年来发现的细胞膜上一组与水的通透性有关的转运蛋白。

在哺乳类动物组织中已经鉴定出十一种水通道蛋白(AQP0~ AQP10),均属膜嵌入蛋白(major intrinsic protein, MIP)家族,不同水通道蛋白的cDNA有高度同源性,在中枢神经系统内分布广泛。

水通道蛋白在维护脑内渗透压及水电解质平衡、脑脊液分泌及平衡,以及在脑水肿发生过程中发挥关键作用。

其发现为研究不同组织水分子的跨膜转运提供了分子生物学基础。

1水通道蛋白1.1水通道蛋白的研究历史既往人们发现水分子以扩散方式进出细胞膜,不需要耗能,推测细胞膜上存在水相小孔。

1988年美国科学家Ag re等进行实验,发现在低渗环境中转染细胞比非转染细胞肿胀发生的速度增加,使水通道的分子结构及细胞膜上存在转运水的水通道蛋白的理论被确认,并于1991年完成了对其cDNA的克隆[1]。

1997年国际基因组将此蛋白正式命名为水通道蛋白,Ag re本人也由于其杰出的贡献被授予2003年诺贝尔化学奖。

1.2水通道蛋白的分布与分类水通道蛋白普遍存在于微生物,植物及动物界。

目前在哺乳类动物体内除已发现的11种水通道蛋白(AQP0-10)以外,Ishibashi K等还发现两种类似AQP的蛋白,并称之为超水通道蛋白(AQP11,12)[2]。

见表1。

表1水通道蛋白的分布与分类AQP分布AQP0眼睛的晶状体、脉络丛上皮AQP1血管、肾的近曲小管、眼睛、耳朵、胰腺组织、脉络丛上皮细胞顶质膜AQP2肾脏AQP3神经元、星形胶质细胞、脑表面的软脑膜细胞、肾脏、呼吸、消化器官AQP4脑表面的软脑膜、导水管和脑室系统的室管膜、脉络丛、星形胶质细胞下、丘脑视上核、室旁核和下丘脑的渴中枢、海马的锥体细胞层、齿状回的颗粒细胞层和多形细胞层、眼、耳、骨骼肌、胃壁细胞、肾集合小管AQP5神经元、星形胶质细胞膜、分泌性腺体,如唾液腺、泪腺、汗腺、胰腺组织AQP6肾集合小管细胞内小泡上AQP7睾丸AQP8室管膜细胞、神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞、肾脏、睾丸、肝脏AQP9脑室周围室管膜细胞、蛛网膜下腔和脑室周围的星形胶质细胞、白质海马的星形胶质细胞、下丘脑的视上核和室旁核;松果体的腺细胞、肝脏、白细胞,白质AQP10肠腔[3](十二指肠、空肠)1.3水通道蛋白的分型1.3.1水通道蛋白的渗透性Ishibashi等根据水通道蛋白的渗透性[4]将其分为三类:Ñ可透水的水通道蛋白AQP0~AQP6;Ò可透过水,甘油和尿素的水通道蛋白AQP3和AQP7;Ó可透过中性溶质的水通道蛋白AQP9和AQP10,其中AQ P9可透过水,甘油,尿素,嘌呤,嘧啶及单羧酸物,AQ P10可透过水和中性溶质,但不能透过尿素和甘油。

水通道蛋白3的研究进展

ＲＴ—ＰＲ和免疫组织化学研究正常晚期妊娠孕妇胎Ｃ
膜上ＡＰＱ３的表达，Ｔ—ＰＲ发现ＡＰＲＣＱ３在人类胎盘、毛膜、绒羊膜上表达，疫组化发现ＡＰ免Ｑ３在胎盘
在肾脏的基膜细胞、端结肠、远空肠上皮细胞、管和气支气管上皮细胞等呈高表达３ＡＰ８；Ｑ３在前列腺基膜
鼠妊娠第１０—１６天时胎盘上ＡＰＱ３表达增加，妊在娠１０～１９天时胎盘上ＡＰＱ３的表达没有变化，着随妊娠的进展ＡＰＱ３在羊膜上的表达没有变化，羊水的
月妊娠产妇的羊膜上皮细胞中ＡＰｍＲＡ表达的关Ｑ３Ｎ系，现ｆｒｏｎ（苷酸环化酶激动剂）Ｓ发ｏｓｌ腺ｋｉ和Ｐ—
加细胞膜水的通透性，与水的分泌、收及细胞内参吸
外平衡的调节。水通道蛋白同时具有促进细胞迁移、细胞增殖、胞凋亡的作用。水通道蛋白３ＡＰ）细（Ｑ３是水通道蛋白家族成员之一，除对水有通透性以外，还能够通透甘油和尿素的水通道蛋白。现就水通道
天时表达增加１６倍。２００２年Ｍｎａｎ等在人类胎膜上未发现ＡＰＱ３的表达。２００４年Ｌｕ等用ＲｉＴ—
ＰＲ发现ＡＰＣＱ３在羊的胎盘滋养细胞表达，羊妊娠在６、０、４６１０１０天时呈高表达。２００５年在人类的组织芯片研究中发现，Ｑ３在人类很多组织中表达，其ＡＰ尤

中枢神经系统AQP4研究进展

维普资讯
４７２
堕神经疾病杂志２０年第１卷第６０７５期
中枢神经系统ＡＱＰ４研究进展
张长国（述）黄汉津王小同（校）综审
中图分类号：６Ｒ３３文献标识码：Ａ文章编号：１０ — ３１２Ｏ）６４２３０６５Ｘ（Ｏ７Ｏ一Ｏ７一Ｏ
的模型（Ｃ中，续缺血２ＭＡ０）持４小时后，ＱＰＡ４敲除小鼠称性镜像结构，Ｂ环和Ｅ环下沉至双分子
层内，心部分折叠形成狭窄的孔，道大小约为一个水分子中孔大小。其四级结构是由具有独立活性约３Ｋ的亚单位组成０Ｄ的四聚体，存在阻断离子的结构 ¨ 。根椐翻译起始处蛋氨酸并２］
主要存在于星形胶质细胞和室管膜细胞，而且在毛细血管和软脑膜直接相连的胶质细胞足突上表达最为丰富 ¨ ，些分布说１这］明ＡＱ４在中枢神经系统不同液体间隙间的转运中起着重要Ｐ作用。近年来，着研究的深入，们发现它不仅与脑水肿的随人
三．ＰＡＱ４与脑水肿
形成相关，参与了胶质细胞的移行和神经信号传导过程等，还
本文将对ＡＱＰ４的结构、布及功能研究进展作一综述。分
一

离子泵及水通道蛋白研究进展总结

（一）离子泵离子泵是存在于细胞膜上的运输蛋白之一，是一类特殊的载体蛋白，其本质是受外能驱动的可逆性ATP酶。

在有能量供应时可使离子在细胞膜上逆电化学势梯度能、光能等主动地吸收，致使细胞内离子浓度与外界环境中相差很大。

被活化的离子泵水解ATP，与水解产物PO43-结合后自身发生变构，从而将离子由低浓度转运到高浓度处，这样ATP的化学能转变成离子的电化学梯度能。

目前已知的离子泵有多种，每种离子泵只转运专一的离子。

细胞内离子泵主要有钠钾泵、钙泵和质子泵。

（1）Na+-K+泵：存在于细胞质膜上，有大小两个亚基，大亚基α催化ATP 水解，小亚基β是一个糖蛋白。

大亚基以亲Na+态结合Na+后，触发水解ATP。

每水解一个ATP释放的能量输送3个Na+到胞外，同时摄取2个K+入胞，造成跨膜梯度和电位差，这对神经冲动传导尤其重要，Na+-K+泵造成的膜电位差约占整个神经膜电压的80%。

若人为地增大膜两边的Na+、K+梯度到一定程度，当梯度所持有的能量大于ATP水解的化学能时，Na+、K+会反向顺浓度差流过Na+-K+泵，同时合成ATP。

这种可逆现象是离子泵的普遍性质。

（2）Ca2+泵：是分布在动、植物细胞质膜、线粒体内膜、内质网样囊膜、肌肉细胞肌质网膜上，由1000个氨基酸的多肽链形成的跨膜蛋白，它是Ca2+激活的ATP酶，每水解一个ATP转运两个Ca2+到细胞外，形成钙离子梯度。

通常细胞质游离Ca2+浓度很低，细胞间液Ca2+浓度较高，胞外的Ca2+即使很少量涌入胞内都会引起胞质游离Ca2+浓度显著变化，导致一系列生理反应。

钙流能迅速地将细胞外信号传入细胞内，因此Ca2+是一种十分重要的信号物质。

线粒体内腔、肌质网、内质网样囊腔中含高浓度Ca2+，名为“钙库”。

在一定信号作用下Ca2+从钙库释放到细胞质，调节细胞运动、肌肉收缩、生长、分化等诸多生理功能。

（3）质子泵：即H+泵，包括H+-ATP泵和H+-焦磷酸泵，根据现有了解，一切有液泡的细胞中都存在这两类质子泵。

水通道蛋白生理学功能的研究进展

水通道蛋白生理学功能的研究进展
耿晓强;杨宝学
【期刊名称】《生理学研究》
【年(卷),期】2014(002)004
【摘要】水通道蛋白是介导水跨细胞膜转运的膜整合蛋白,可以高选择性地通透水并且对体内水的转运发挥调控作用。

对于水通道蛋白的研究经历了从发现到结构、功能的探索,研究结果表明水通道蛋白在机体多个组织器官都有表达,发挥重要的生理作用,包括肾脏的尿浓缩功能、外分泌腺的分泌功能、大脑水合功能、神经信号传导和新陈代谢等,水通道基因突变与某些疾病的发生发展有关。

因此,研究水通道蛋白的生理功能可为阐明相关疾病的发病机制和确定药物靶点提供新的思路。

本文就近年来水通道蛋白的生理学研究进展予以综述。

【总页数】14页(P19-32)
【作者】耿晓强;杨宝学
【作者单位】[1]北京大学基础医学院药理学系,北京;;[1]北京大学基础医学院药理学系,北京
【正文语种】中文
【中图分类】R73
【相关文献】
1.植物水通道蛋白调控及其基因功能研究进展 [J], 邓晓旭;陈黄曌;王琦
2.水通道蛋白的功能及水通道蛋白4与脑水肿关系的研究进展 [J], 顾永锋;刘文忠
3.水通道蛋白AQP4调节星形胶质细胞功能和在脑缺血损伤中的研究进展 [J], 程雪;罗玉敏;吉训明
4.水通道蛋白在植物抗逆中的功能及调控研究进展 [J], 曾黎明;曾坚
5.中枢神经系统水通道蛋白-4的功能研究进展 [J], 钟建军;孙晓川
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中枢神经系统相关水通道蛋白的研究进展

中枢神经系统相关水通道蛋白的研究进展郁凯琳;朱宇杰;吕叶辉;奚盈盈;陆怡颖;杨明真;童昉【期刊名称】《生理科学进展》【年(卷),期】2024(55)1【摘要】水通道蛋白(aquaporins,AQPs)是一族表达于细胞膜上,对水分子高效通透的特异性孔道蛋白,其在全身广泛分布,与多个生物过程关系密切,同时也与较多神经系统疾病的发生发展存在联系。

AQPs与中枢神经系统内的液体流动、能量代谢、神经修复与发生、血脑屏障的发育与稳定、信号转导以及CSF的产生与循环密切相关。

AQPs还与脑水肿、阿尔茨海默病、视神经脊髓炎、原发性颅内高压及帕金森病等中枢神经系统疾病的发生发展有关。

在中枢神经系统中,虽然已经发现较多种类的AQPs存在,但研究成果主要集中于AQP1、AQP4及AQP9三个水通道蛋白上。

对于AQPs的研究有助于加深中枢神经系统的认识,并提供疾病的潜在治疗靶点。

本文综述了AQPs在中枢神经系统的表达分布、调节机制、生理功能及其与中枢神经系统疾病的关联,为相关神经科学研究提供新思路。

【总页数】9页(P34-42)【作者】郁凯琳;朱宇杰;吕叶辉;奚盈盈;陆怡颖;杨明真;童昉【作者单位】上海健康医学院基础医学院生理教研室;上海健康医学院基础医学院解剖与组胚教研室;上海健康医学院创面防治研究所;司法鉴定科学研究院上海市法医学重点实验室司法部司法鉴定重点实验室上海市司法鉴定专业技术服务平台;上海健康医学院附属周浦医院神经内科【正文语种】中文【中图分类】R741【相关文献】1.G蛋白门控的内向整流钾通道在中枢神经系统中的调控机制及功能研究进展2.水通道蛋白4在中枢神经系统疾病中的研究进展3.水通道蛋白与中枢神经系统疾病关系研究进展4.中枢神经系统水通道蛋白-4的功能研究进展5.水通道蛋白在热射病致中枢神经系统损伤中作用的研究进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

水通道蛋白4的研究进展

水通道蛋白4的研究进展水通道蛋白4（AQP4）是一种与水的通透性有关的蛋白，主要存在于中枢神经系统，并广泛表达于中枢神经系统的星形胶质细胞、脉络丛上皮细胞、室管膜上皮细胞等支持细胞中，目前大量研究表明，AQP4不仅与脑水肿的发生发展密切相关，同时还参与多种神经系统疾病的病理过程，对临床神经系统疾病的诊断及治疗具有重要的意义，本文就AQP4与几种常见神经系统疾病的联系作一综述。

水通道蛋白（aquaporins，AQPS）就是一組与水的通透性有关的蛋白，其中AQP1最早被发现，随后又陆续发现了包括AQP0-AQP12在内的13种水通道蛋白，其中AQP1、AQP3、AQP4、AQP5、AQP8和AQP9主要存在于哺乳动物的脑组织中，尤以AQP4的存在及表达最为重要，参与了脑水肿及多种神经系统疾病的发展。

1 AQP4基本结构及分布AQP4基因位于人类染色体18q11.2与q12.1的连接处，包含4个外显子，负责127、55、27、92位氨基酸序列的编码，3个内含子位于其间。

从结构上看，其包括6个跨膜结构和A、C、E 3个细胞外环和B、D 2个细胞内环。

AQP4的四级结构是由相对分子质量约34 KD的4个具有独立活性的且均含有6条疏水性跨膜结构的单体组成的四聚体，每个单体的6条疏水性跨膜结构形成类似沙漏的水通道，仅允许单线通过1个水分子。

AQP4主要分布于中枢神经系统的星形胶质细胞、脉络丛上皮细胞、室管膜上皮细胞等支持细胞中，并大量表达在星形胶质细胞足突、胶质界膜、软脑膜及室管膜与其下星形胶质细胞的空隙中，目前尚未发现其在兴奋性细胞中表达[1]。

此外，AQP4呈极性分布于星形胶质细胞足突上，锚定蛋白和细胞周围环境对其这种分布起到了一定的作用[2]。

由此可以简单的通过AQP4的分布及表达特点推断其与中枢系统的水平衡有关。

2 AQP4与Kir4.1内向整流钾离子通道4.1（Inwardly rectifying K+ channel，Kir4.1）是中枢神经系统的一种膜蛋白，其具有内向整流的特点并能通过调节胞外过高的钾离子浓度而维持内环境的稳态。

水通道蛋白研究进展

水通道蛋白研究进展水通道蛋白是一种专门负责水分子跨膜运输的蛋白，对于生物体的水分平衡和调节具有重要意义。

近年来，随着研究的深入，水通道蛋白的作用机制和应用领域逐渐引起人们的。

本文将概述水通道蛋白的基本概念、分类、功能，并重点介绍其研究进展。

水通道蛋白概述水通道蛋白是一种位于细胞膜上的运输蛋白，主要负责水分子在细胞膜上的跨膜运输。

水通道蛋白可根据其分布位置和功能不同分为不同类型，例如：AQP0、AQP1、AQP2等。

这些蛋白在细胞膜上形成水通道，帮助水分子快速、高效地通过细胞膜，从而维持细胞内外水平衡及细胞生长代谢。

水通道蛋白研究进展1、水通道蛋白的分子结构与功能关系水通道蛋白的分子结构由6个跨膜片段组成，形成一种特定的构象，从而有利于水分子通过。

不同的水通道蛋白具有不同的构象和功能，例如：AQP0主要分布于视网膜色素上皮细胞，参与调节眼部水分平衡；AQP1主要分布于肾脏、膀胱等器官，参与调节水平衡和尿生成；AQP2主要分布于肾小管和集合管，参与调节尿浓缩和稀释。

2、水通道蛋白的研究方法与技术目前，水通道蛋白的研究方法主要包括以下几种：基因克隆、表达与纯化；蛋白质结晶与结构解析；功能及动力学研究等。

这些方法分别从基因、蛋白质和功能等方面对水通道蛋白进行研究。

同时，随着生物技术的发展，如荧光标记、基因敲除等技术也为水通道蛋白研究提供了有力支持。

3、水通道蛋白的应用领域与展望水通道蛋白在生物学、医学等领域具有广泛的应用价值。

首先，水通道蛋白参与维持生物体内环境稳态，对治疗与预防水肿、脱水等疾病具有重要意义。

例如，AQP1在急性肾损伤和慢性肾功能衰竭等疾病中表达异常，成为治疗上述疾病的潜在靶点。

此外，水通道蛋白还与某些肿瘤细胞的生长和转移密切相关，因此有望为肿瘤治疗提供新思路。

其次，水通道蛋白在物质跨膜转运、药物研发等方面也具有潜在应用价值。

例如，通过研究AQP4在脑内的分布和作用机制，有助于理解脑内物质跨膜转运的规律，为药物研发提供新靶点。

浅析植物水通道蛋白的研究进展-植物学论文-生物学论文

浅析植物水通道蛋白的研究进展-植物学论文-生物学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——水通道蛋白（也称水孔蛋白，AQPs）促使着水分的双向跨膜运动，它所介导的自由水快速被动地跨生物膜转运，是水进出细胞的主要途径。

第1 次从分子水平上证实细胞膜上存在水转运通道蛋白是Pe-ter Agre 研究小组[1]于1988 年从血红细胞和肾小管中分离纯化出的CHIP28 蛋白，并由实验证明了CHIP28 蛋白具有允许水分子进入的功能。

CHIP28 蛋白也因此被重新命名为l 号水通道蛋白（AQPl）。

第1 个植物水通道蛋白---2-TIP 是Maurel 等[2]于1993 年从拟南芥Arabidopsis thaliana 中分离出来的。

目前，已经从细菌、酵母、植物、动物中分离出多种水通道蛋白的同源基因，并且证明水通道蛋白除了担负细胞间或细胞内外水分子输导的功能，还参与细胞伸长与分化、气孔运动等生理过程。

本文主要从水通道蛋白家族成员组成、结构、生理功能及表达等方面对植物水通道蛋白的研究进展进行系统介绍。

1 水通道蛋白家族成员植物水通道蛋白的结构与动物水通道蛋白同属于一个古老的跨膜通道蛋白MIP 超家族。

已经测序的植物基因组揭示植物水通道蛋白是一个超家族：拟南芥中有38 个水通道蛋白基因编码的35 种水通道蛋白同源蛋白，其中10 个属于液泡膜水通道及其类似蛋白，13 个为质膜水通道及其类似蛋白，12 个属于NLM 类。

此外，玉米Zea mays 和水稻Oryza sativa 中分别有35 个和33 个水通道蛋白基因[3]. Johan-son 等[4]根据氨基酸序列同源性和亚细胞定位将水通道蛋白划分为5 个家族：质膜内在蛋白（PIPs），液泡膜内在蛋白（TIPs），类Nodulin26（NOD26）膜内在蛋白（NIPs），小的碱性膜内在蛋白（SIPs）和类GlpF 膜内在蛋白（GIPs）。

水通道蛋白与脑部疾病

ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　ＯＦ　ＬＩＦＥ　２０１０，３０（４）文章编号：１０００－１３３６（２０１０）04－0632-04水通道蛋白与脑部疾病杨青松刘　露蔡翔君徐州师范大学生命科学学院，徐州　２２１１１６摘要：水通道蛋白是参与跨细胞水转运的膜通道蛋白家族成员，广泛存在于机体组织细胞中，参与水的分泌与吸收。

近年来脑部的水通道蛋白成为研究热点。

水通道蛋白在脑中的主要生理功能是参与调节脑内渗透压及电解质的平衡，维持脑脊液的分泌及平衡，并与各种脑部疾病的病理过程及其所造成的水肿密切相关。

调控水通道蛋白的表达可以减轻各种脑部疾病造成的病理损伤和阻止脑水肿的形成，这为临床治疗脑部疾病提供了新的思路和方法。

本文就水通道蛋白与脑部疾病的关系的研究进展作一综述。

关键词：水通道蛋白；脑水肿；脑缺血；脑肿瘤中图分类号：收稿日期：２０１０－０１－１４作者简介：杨青松（１９８５－），男，硕士生，通讯作者，Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｓｙａｎｇ１８０＠１６３．ｃｏｍ；刘露（１９８５－），女，硕士生，Ｅ－ｍａｉｌ：ｎｉｃｅｂｅａｓｔ＠１６３．ｃｏｍ；蔡翔君（１９８９－），女，硕士生，Ｅ－ｍａｉｌ：ｃａｉｘｉａｎｇｊｕｎ１＠１６３．ｃｏｍ水通道蛋白（ａｑｕａｐｏｒｉｎ，　ＡＱＰ）是一组参与跨细胞水转运的膜通道蛋白。

１９８８年Ａｇｒｅ［１］在人类红细胞上发现了第一个水通道蛋白，之后成功在非洲爪蟾卵母细胞表达系统中证实了它具有水转运功能。

水通道蛋白的分子量约为３０　ｋＤａ，属膜嵌入蛋白（ｍａｊｏｒｉｎｔｒｉｎｓｉｃ　ｐｒｏｔｅｉｎ，　ＭＩＰ）家族成员，结构中含有天冬酰胺－脯氨酸－丙氨酸（ａｓｐａｒａｇｉｎｅ－ｐｒｏｌｉｎｅ－ａｌａｎｉｎｅ，　ＮＰＡ）重复序列，后者是ＭＩＰ的特征性序列，决定着水的选择性通透作用。

近年来，已经在哺乳类动物组织中鉴定出了１３种水通道蛋白（ＡＱＰ０￣ＡＱＰ１２），它们主要存在于哺乳动物的上皮细胞、内皮细胞和其他组织中［２］；其中有６种是在中枢神经系统中表达，包括ＡＱＰ１、ＡＱＰ３、ＡＱＰ４、ＡＱＰ５、ＡＱＰ８和ＡＱＰ９。

水通道与血管功能调节及相关疾病的研究进展

摘要
水通道（Ｑｓ是一类准许水分子和某些溶质小分子通过细胞膜的膜蛋白分子，ＡＰ）主要分布于
上皮细胞和内皮细胞，具有维持水平衡的生理功能。近年来研究发现ＡＰ除维持机体水平衡外，Ｑｓ还参与血管功能的调节，并影响某些疾病的发生和发展，其是脑缺血、血性心力衰竭、尤充高血压和
Ｓａ．ｉｇ，Ｉｕ，ＩＸｅＪｎ（ＤｐｒｅｔｆＰａｍａｏｇ，ＳｈｏａｉＭｅｉｌｃｎｅ，ｈｏＱａＴＥＬＬｕ —ｕｅａｔｎｈｒｃｌｙｃｏｌＢｓｄｃｉｃｓｎｍｏｏｆｏｃａＳｅ
ＰｋｎｎｖｒｉｅｉｇＵｉｅｓｔｙ，Ｂｉｎ０１１Ｃｉａｋｎｎｖｒｉｈｒｓｉｌｅｉｇ１０９，ｈｎ）ｅｉｇ１０９，ｈｎ；ＰｅｉｇＵｉｅｓｙＴｉＨｏｐｔ，Ｂｉｎ０１１Ｃｉａｊｔｄａｊ
ＡｓａｔＡｕｐｒｓ（Ｐ）ａｎｙｄｓｂｔｄｉｐｔｅａａｄｅｄｔｅｉｅｓｒａｌｏｂｔｃｑａｏｎＡＱｓ，ｍｉｌｉｒｕｅｎｅｉｌｌｎｎｏｈｌｌｌ，ａｅａｆｍｉｆｒｉｔｉｈｉａｃｌｙ
肿瘤血管新生等病理过程都与ＡＰ相关。因此，一步阐释ＡＰＱｓ进Ｑｓ与血管功能调节及相关疾病的
关系和可能机制，对疾病的防治和预后具有重要意义。本文将对ＡＰ在血管上的表达及生理功Ｑｓ能、ＱｓＡＰ与血管功能调节以及ＡＰ与脑缺血、Ｑｓ充血性心力衰竭、高血压和肿瘤血管新生等相关疾

水通道蛋白4在中枢神经系统疾病中的研究进展

㊃综述㊃通信作者:曹磊,E m a i l :C a o _L e i 1988@163.c o m水通道蛋白4在中枢神经系统疾病中的研究进展吝娜1,曹磊2(1.石家庄心脑血管病医院神经内二科,河北石家庄050000;2.河北医科大学第三医院放射科,河北石家庄050051) 摘要:水通道蛋白(a q u a po r i n s ,A Q P s )是一跨膜蛋白家族,主要调节体内水的转运,A Q P 4是水通道蛋白家族成员,在中枢神经系统主要表达于星形胶质细胞终足㊂近年来,A Q P 4在多种神经系统疾病发生发展中的作用机制备受关注,通过深入研究A Q P 4在中枢神经系统疾病中的变化,有助于在分子层面阐明疾病的发生机制,从而为中枢神经系统疾病的诊疗提供新的思路和方法㊂关键词:水通道蛋白质4;脑水肿;视神经脊髓炎;阿尔茨海默病;帕金森病;癫痫中图分类号:R 742 文献标志码:A 文章编号:1004-583X (2019)06-0567-05d o i :10.3969/j.i s s n .1004-583X.2019.06.017 水通道蛋白(A Q P s )是一种膜转运蛋白,它可以转运水分子通过细胞膜,可根据渗透梯度促进双向水转运㊂在哺乳动物中,已经有13个水通道蛋白(A Q P 0-A Q P 12)被发现[1]㊂A Q P 的相对分子质量约30000[2],其中A Q P 4是中枢神经系统A Q P s 家族的主要成员,参与了多种神经系统疾病㊂A Q P 4于1994年在同源克隆大鼠的肺组织中发现㊂在结构上,A Q P 4存在8个膜嵌入域,其中包括6个跨膜结构和面向胞质的氨基酸与羧基端㊂A Q P 4在所有表达的细胞中,主要表现为两种亚型,包括以选择性拼接产生的较长的M 1亚基型,其含有M e t -1位点翻译起始区,由323个氨基酸残基构成;以及较短的M 23亚型,其含有M e t -23位点翻译起始区,由301个氨基酸残基构成[1]㊂A Q P 4分子密集聚集形成正交粒子阵列(O A P s ),其大小取决于A Q P 4-m 1与A Q P 4-m 23的比例,而A Q P 4-m 23则来稳定O A P 以及促进形成更宽的阵列[3]㊂A Q P 4在侧脑室和导水管的室管膜细胞㊁脉络丛上皮㊁软脑膜㊁下丘脑㊁视上核㊁海马齿状回和小脑浦肯野细胞均有显著表达,与神经兴奋㊁神经元兴奋后细胞外K +清除㊁细胞迁移和水运动等有关[1]㊂1 A QP 4与脑水肿1.1 脑水肿脑水肿的特征在于脑组织中水的净增加引发组织肿胀㊂在头骨的有限空间中脑组织体积的增加直接导致血液灌注减少,导致缺血事件和颅内压增加[4]㊂目前脑水肿分为3类:细胞毒性脑水肿,离子性脑水肿,血管源性脑水肿㊂细胞毒性脑水肿的特点为细胞内水分子聚集而不伴有血脑屏障破坏㊂离子性脑水肿是内皮功能障碍的早期阶段,其仍保持血脑屏障的完整㊂血管源性脑水肿是离子性脑水肿之后内皮功能障碍的第二阶段,其伴有血脑屏障的破坏[3]㊂1.2 A Q P 4与脑水肿尽管在各种脑部疾病中经常观察到脑水肿,但是目前仍然不完全了解水肿形成和消退的分子和细胞机制㊂虽然脑水肿定义很简单,但脑水肿形成的过程非常复杂,取决于脑部疾病的类型㊁严重程度和大脑的发育阶段[5],作为位于星形胶质细胞上的水通道,A Q P 4可能在脑水肿过程中起到相关作用,然而,A Q P 4的作用在很大程度上取决于损伤后的时间和大脑区域等[3]㊂在啮齿类动物卒中模型中,A Q P 4早期表达增加与离子性脑水肿和星形胶质细胞肿胀相一致[3]㊂在系统性低渗应激后,A Q P 4敲除小鼠显示大脑水摄取减少了31%[6]㊂在大脑中动脉(M C A O )短暂闭塞的卒中小鼠模型中,血管周围星形胶质细胞的A Q P 4表达迅速上调,其中位于梗死核心和缺血半暗带中的A Q P 4在卒中后1小时达到峰值㊂但在更严重的卒中模型中没有观察到A Q P 4表达的增加,说明在严重缺血情况下,大脑在再灌注早期不能合成A Q P 4[3]㊂A k d e m i r 等[7]对全脑缺血模型进行的研究显示,在全脑缺血后第3天和第5天A Q P 4基因敲除小鼠脑脑含水量显著低于野生型小鼠㊂说明A Q P 4的表达促进了脑水肿的形成㊂此外,有研究表明,给予A Q P 4基因敲除大鼠脑内注入生理盐水可以导致颅内压显著升高[8]㊂然后,增加的A Q P 4表达的时间分布与体内水肿的消退相关㊂在大多数脑损伤模型研究中,在损伤发生48小时后检测到A Q P 4表达增加,同时发现A Q P 4表达增多的部位位于损伤部位附近血管周㊃765㊃‘临床荟萃“2019年6月20日第34卷第6期 C l i n i c a l F o c u s ,J u n e 20,2019,V o l 34,N o .6Copyright ©博看网. All Rights Reserved.围星形胶质细胞终足和胶质界膜[9],这些变化表明,此时过量的A Q P4可能是通过蛛网膜下腔促进水肿液消除[10]㊂T a n g等[11]通过向小鼠纹状体注射5m l 自体全血建立脑出血动物模型,发现A Q P4未敲除小鼠的A Q P4表达明显增高,而A Q P4-/-小鼠的神经功能缺失程度㊁血肿周围脑组织含水量㊁毛细血管超微结构损害程度等均明显增高,因此认为A Q P4表达有利于脑出血后脑水肿的消退㊂A Q P4对于脑水肿有双重作用:在水肿形成过程中起到有害作用,在水肿消退过程中起到水清除的有利作用[3,6]㊂A Q P4与其他的跨膜结构共表达,共同参与了脑水肿的过程,其包括:内向整流钾通道(k i r4.1),参与缝隙连接形成的连接蛋白43(C X43),以及复合体中的S U R1-T R P M4[3]㊂A Q P4和K i r4.1共同存在于星形胶质细胞的终足,这与星形胶质细胞在神经元活动后缓冲空间钾和水稳态有关[3]㊂与野生型小鼠相比,A Q P4-/-小鼠在受刺激后K+的升高和清除时间明显较慢[6]㊂A Q P4缺失后,会引起K+在细胞内外不均衡分配,这可能是A Q P4破坏后星型胶质细胞肿胀的因素之一㊂A Q P4和缝隙连接非常紧密,c x43是一种参与缝隙连接形成的蛋白质,可以促进水和溶质在星形胶质细胞中的扩散,而A Q P4m i R N A调控则会影响C x43的表达水平㊂同时,在A T P释放后A Q P4可能通过激活嘌呤能受体参与细胞内C a2+信号传导[3]㊂星形胶质细胞在脑水肿形成过程中迅速膨胀,于此同时脑肿胀又引发星形胶质细胞中C a2+的信号传导,而这种信号在缺乏A Q P4的小鼠中减少㊂因此,低渗透压是以A Q P4依赖的方式启动星形胶质细胞C a2+峰值[12],而C a2+的变化很可能影响星形胶质细胞在维持血脑屏障中的某些基本功能,从而影响脑水肿[3]㊂A Q P4和S U R1-T R M P4单价阳离子复合物在脑损伤后出现上调,并集合在一起形成水/离子通道复合体使水快速进入星形胶质细胞㊂这种复合物的堵塞减少了冷损伤模型中的星形胶质细胞肿胀[3],因此,S U R1-T R M P4复合物的阻塞可减少脑部病变中的水肿形成㊂S t o k u m等[13]研究表明,A Q P4减轻水肿的机制可能与S U R1-T R M P4的阻塞有关㊂2A Q P4与视神经脊髓炎(n e u r o m y e l i t i so p t i c a, N M O)NMO是一种严重的㊁特发的㊁复发的中枢神经系统炎性脱髓鞘疾病,主要影响视神经㊁脊髓和室周器系统[14],主要表现为视神经炎和急性脊髓炎㊂研究显示NMO谱系疾病患者的中枢神经系统炎性反应发生的部位恰恰与高度表达的A Q P4的部位大致吻合[15]㊂NMO-I g G存在于星形胶质细胞足突中,有研究表明NMO-I g G与NMO具有相关性,其作为高度特异性的生物标志物(大于95%),用于区分NMO与多发性硬化(m u l t i p l es c l e r o s i s,M S)以及其他炎性神经系统疾病,而NMO-I g G的靶抗原即为A Q P4[16]㊂NMO-I g G通过与星形胶质细胞质膜中的A Q P4结合,可引发多种不同的结果,包括通过内溶酶体途径的A Q P4再分配㊁内化和降解,炎症细胞的聚集,血脑屏障的破坏和水流出受损[17]㊂并在补体存在的情况下,患者I g G与表面A Q P4的选择性结合可启动补体的活化,并使靶膜迅速丧失完整性[16]㊂患者的I g G与A Q P4的结合,致使兴奋性氨基酸转运体2(谷氨酸转运体1)从细胞表面通过内溶酶体途径的易位和谷氨酸稳态的破坏,从而导致周围神经元和少突胶质细胞的兴奋毒性大于星形胶质细胞,而这可能足以损伤或杀死少突胶质细胞,导致脱髓鞘[18]㊂通过与I g G结合阻断或丢失A Q P4可减少跳跃脉冲传导过程中积聚在轴突周围空间的水流出,从而合理地解释了NMO病变特征性的髓鞘性水肿[17]㊂A Q P4在NMO的发病机制中起到关键作用㊂目前A Q P4-I g G(NMO-I g G)的检测已成为评价中枢神经系统炎症性脱髓鞘疾病患者的重要实验室指标,A Q P4-I g G血清阳性具有诊断㊁判断预后和指导治疗等意义㊂目前已有学者开发了非病原性重组单克隆抗A Q P4抗体,其选择性地阻断NMO-I g G 与A Q P4的结合,在NMO的离体脊髓切片模型中阻止了补体和细胞介导的细胞毒性以及NMO损伤的发展[19],从而为治疗NMO的研究提供了一定基础㊂3A Q P4与阿尔茨海默病(A l z h e i m e r sd i s e a s e, A D)A D是一种神经退行性疾病,表现为中老年人的渐进性认知能力下降[19]㊂A D是由脑实质的β-淀粉样蛋白(β-a m y l o i d,Aβ)清除缺陷所导致的[12],其中Aβ-42是A D中存在的主要类型㊂星形胶质细胞在Aβ的清除和降解中起到保护作用,而在培养的星形胶质细胞中A Q P4缺乏会导致Aβ-42诱导的星形胶质细胞活化降低,星形胶质细胞中的A Q P4被认为是治疗A D的分子靶点㊂近年来发现脑内血管周围㊃865㊃‘临床荟萃“2019年6月20日第34卷第6期 C l i n i c a l F o c u s,J u n e20,2019,V o l34,N o.6Copyright©博看网. All Rights Reserved.存在类淋巴系统,其主要作用是清除Aβ等间质蛋白㊂有实验证明A Q P4-/-的A D大鼠Aβ清除速度减慢,说明类淋巴系统的清除作用可能依赖于血管周围的A Q P4表达[20]㊂B u r f e i n d等[21]在A D患者尸检中发现,分布于血管周围的A Q P4丢失程度可以预测A D病情进展程度㊂应用A Q P4敲除小鼠模型中,证明星形胶质细胞中A Q P4与谷氨酸转运体1(g l t-1)存在相互作用,A Q P4和g l t-1在星形胶质细胞中的协同作用对Aβ引起的谷氨酸诱导的神经元损伤具有保护作用,这对调节不同细胞在A D 的神经保护反应中起到关键作用[12]㊂A D动物模型中的认知功能受损可能与突触前囊泡蛋白突触蛋白(S y p)和突触后密度蛋白95(P S D-95)的表达下降有关,胆碱能系统也与A D的认知缺陷有关,而研究表明,Aβ和脑氧化应激的增加与s y p㊁p s d-95和胆碱能神经元的减少是因为A Q P4的缺失所引起[19]㊂A Q P4在A D中起到一定作用,但其确切机制尚需进一步研究㊂4A Q P4与帕金森病(P a r k i n s o n s d i s e a s e,P D) P D的临床特征是黑质中多巴胺能(D A)神经元进行性㊁选择性和不可逆的缺失导致神经功能减退,表现为静止性震颤㊁僵硬㊁运动迟缓和姿势不稳等[12]㊂与健康对照组比较,P D患者的血A Q P4降低[19]㊂研究显示,在采用甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(M P T P)干预后,A Q P4-/-小鼠较野生型小鼠表现出更强烈的炎症反应㊁更大数量的多巴胺能神经元丢失,以及星形胶质细胞和小胶质细胞增多㊂A Q P4可能是P D中免疫系统的关键调节因子[19]㊂目前的研究表明,在急性和慢性P D模型中, A Q P4缺乏使黑质(S N)D A神经元和腹侧被盖区(V T A)神经元具有相同的敏感性,S N和V T A之间D A神经元易损性不是神经元本身固有的,可能是因为神经胶质细胞和星形胶质细胞的复杂关系增加了S N-D A神经元的易损性[22]㊂也有研究表明,反应性小胶质细胞增生参与D A神经元的神经变性,当然,尽管A Q P4在静息和活化的小胶质细胞中都不存在,但S u n等[23]研究表明,A Q P4参与星形胶质细胞释放炎性细胞因子和A T P,然后间接调节小胶质细胞激活,从而影响D A神经变性,这为研究P D发病的分子机制提供了一定基础㊂5A Q P4与癫痫癫痫是一组以神经元异常同步活动引起的周期性发作和不可预测的发作为特征的疾病㊂在人类海马体中,海马角和齿状回区域均发现了A Q P4㊂研究显示水稳态是调节癫痫发作易感性的一个重要因素[24]㊂而钾离子通道参与调节细胞膜静息电位及动作电位的复极化过程,决定动作电位的发放频率和幅度,阻断或下调钾通道可增加神经元的兴奋性㊂星形胶质细胞的内向钾离子通道(K i r4.1)在维持神经元内环境K+稳态中具有重要的作用㊂在正常生理情况下,K i r4.1通道在细胞外K+浓度升高时开放,K+内流,缓冲细胞外过度的钾负荷,当此平衡失调时,细胞外局部K+浓度大幅升高,K+的缓冲作用受损,引起癫痫的发作㊂有实验显示,在硬化性海马中,星形胶质细胞具有较少的K i r4.1通道,并且免疫组织学研究表明,在颞叶癫痫患者的硬化海马中,血管周末足的K i r4.1受到损失㊂而A Q P4与K i r4.1通道共定位,参与了K+的清除,同时有研究也表明,与野生型比较,A Q P4-/-小鼠延长了电诱导癫痫发作的持续时间㊂而在海马内注射红藻氨酸癫痫模型中,A Q P4-/-小鼠每天的癫痫发作次数比野生小鼠多㊂A Q P4-/-小鼠在红藻酸诱导的癫痫持续状态模型中也表现出更大的组织水肿[19]㊂也有研究表明,A Q P4在癫痫过程中表达增加,从而诱导了癫痫时大脑的细胞毒性水肿㊂同样也有实验证明,与正常小鼠比较,在颞叶大鼠模型中的A Q P4水平显著增加[25]㊂使用免疫组织化学,逆转录聚合酶链反应(R T-P C R)和基因芯片等分析方法证实,硬化性癫痫组织中A Q P4的表达总体上是增加的,然而使用定量免疫金电子显微镜发现A Q P4在血管周围膜表达减少,并且他们认为血管周围A Q P4表达的减少会导致癫痫时海马体的水和K+失调,从而导致过度兴奋[6]㊂而多种实验证明,抑制A Q P4可以通过减少海马中的促炎细胞因子来削弱癫痫发生时的兴奋毒性[26]㊂当然,尽管在有些文献中显示,A Q P4-/-小鼠K i r4.1表达和基线K+动力学未改变,但在电刺激或皮质扩散抑制后观察到延迟的K+动力学,在癫痫患者中,A Q P4的失调可能减缓了癫痫发作后细胞外K+的衰变[19]㊂A Q P4在癫痫中起到重要作用,但A Q P4与癫痫的发生发展的具体机制需要进一步研究㊂6A Q P4的其他作用A Q P4除了与以上疾病相关外,A Q P4还参与了星形胶质细胞的迁移[27-28];A Q P4可以保护大脑由于血液中N H3水平的升高所带来的伤害,同时允许二氧化碳通过[12];A Q P4可以通过影响长时程增强㊃965㊃‘临床荟萃“2019年6月20日第34卷第6期 C l i n i c a l F o c u s,J u n e20,2019,V o l34,N o.6Copyright©博看网. All Rights Reserved.(L T P)和长时程抑制(L T D)来影响海马和杏仁核的学习和记忆[12];由慢病毒介导的A Q P4基因沉默可抑制创伤性脑损伤(T B I)后胶质瘢痕的形成,有利于神经功能的恢复[29-30];A Q P4下调可改善大鼠缺血性卒中(I S)模型的脑水肿㊁梗死体积和减少神经损伤[31];A Q P4通过直接调整干细胞的增殖而调整成人海马神经的形成,从而可以介导某些药物(如氟西汀)的抗抑郁作用[32];在脑出血后的血肿周围区域,星形胶质细胞A Q P4极性丧失,而A Q P4极性的丧失促成了脑水肿[33]等㊂A Q P4是构成离子通道分子复合体的一部分,通过A Q P4产生了水运动的渗透驱动力,从而使A Q P4在多种疾病的发生发展中均起到一定作用㊂但其参与某些中枢神经系统疾病的确切机制尚需进一步研究㊂同时A Q P4的抑制剂是否可以成为治疗某些中枢神经系统疾病的新型药物也需进一步探索㊂尽管目前缺乏特定的抗A Q P4通道阻滞剂,但是s i-A Q P4的开发为在不同时间点和解剖位置定位该通道的功能提供了一个有价值的工具,从而为通过分子机制研究以及治疗相关疾病提供了一定基础㊂参考文献:[1] M u b a r i zF,B r y a n t J L,N i mm a g a d d aV K C,e t a l.A Q P4a n dH I V A N[J].E x p M o l P a t h o l,2018,105(1):71-75.[2] R o d r i g u e z-G r a n d eB,K o n s m a nJP,B a d a u tJ.B r a i ne d e m a[M].S a l tL a k eC i t y:A c a d e m i cP r e s s,2017:163-181.[3] C lém e n tT,R o d r i g u e z-G r a n d e B,B a d a u tJ.A q u a p o r i n si nb r a i ne d e m a[J].JN e u r o sc iR e s,2018,N o v15.[E p u ba h e a do f p r i n t].[4] L e i n o n e n V,V a n n i n e n R,R a u r a m a a T.R a i s e di n t r a c r a n i a lp r e s s u r e a n db r a i ne d e m a[J].H a n d bC l i nN e u r o l,2017,145:25-37.[5]J h aR M,K o c h a n e k P M,S i m a r dJ M.P a t h o p h y s i o l o g y a n dt r e a t m e n to fc e r e b r a le d e m ai nt r a u m a t i cb r a i ni n j u r y[J].N e u r o p h a r m a c o l o g y,2019,145(P tB):230-246. 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水通道蛋白在ADPKD中的研究现状与进展

・综述・水通道蛋白在ADPKD中的研究现状与进展马东癑，徐雨辰，牛青松，郝宗耀，梁朝朝(安徽医科大学第一附属医院泌尿外科，安徽医科大学泌尿外科研究所，泌尿生殖系统疾病安徽省重点实验室，安徽合肥230022)Research progress of aquaporins in autosomal dominant polycystic kidney disease MA Dongyue，XU Yuchen，NIU Qingsong，HAOZongyao，LIANG Chaozhao(Department of Urology,The First Affiliated Hospital of Anhui Medical University,Institute of Urology, AnhuiProvinceKeyLaboratoryofGenitourinaryDiseases，Hefei230022，China)ABSTRACT:Autosomal dominant polycystic kidney disease(ADPKD)is one of the most common inherted kidney diseases characterized by diffuse and progressive cyst formation in bilateral kidneys.The cyst compresses and damages renal parenchy-ma,eventua l yleadingto%enalfailu%e.Aquapo%insa%ewidelydist%ibutedinva%iousti s uesofthebody%egulatingthet%ansmem-b%anet%anspo%tofwate%andsomesolutesandplayinganimpo%tant%oleinhumanhealthanddisease.Ithasbeen%epo%tedthat some aquaporins including AQP1,AQP2,AQP3and AQP11are closely related to ADPKD and may participate in the regulation of cyst formation through a variety of signaling pathways.This article will review the molecular mechanism of aquaporins in ADPKD,soastoexplorenewpotent(altargets(n(tstreatment.KEY WORDS:autosomal dominant polycystic kidney disease；aquaporins；signaling pathway摘要：常染色体显性遗传性多囊肾病(ADPKD)是一种以双侧肾脏弥漫进行性囊肿形成为主要表现的遗传性肾病，囊肿压迫并损害肾实质，最终导致肾功能衰竭(水通道蛋白广泛分布于机体多种组织中，可以调节水和一些溶质在细胞内外的跨膜运输，在人类健康和疾病中扮演着重要角色(目前已发现一些水通道蛋白包括AQP1、AQP2、AQP3和AQP11,与ADPKD关系密切，可能通过多种信号通路参与调控囊肿形成，本文将综述水通道蛋白成员在ADPKD中的分子作用机制，为ADPKD的治疗探索新的潜在靶点(关键词：常染色体显性遗传性多囊肾病；水通道蛋白；信号通路中图分类号:R692.1文献标志码:R DOI：10.3969/j.issn.1009-8291.2021.06.020常染色体显性遗传性多囊肾病(autosomal dominant polycystic kidney disease,ADPKD)是最常见的导致肾脏功能衰竭的遗传性肾脏疾病之一,发病率为1/400〜1/1000,其特征是进行性形成及增大的双肾弥漫性囊肿，对肾功能造成损害.15/(ADPKD主要由基因PKD1或PKD2突变引起，前者约占85%,后者占15%，分别编码多囊蛋白1(polycystin1, PC1)和多囊蛋白2(polycystin2,PC2),最新的研究表明另2个罕见基因GANAB和DNAJB11的突变也能引起ADPKD】67/多囊蛋白的缺失会通过激活mTOR、cAMP、Wnt等信号通路引起囊肿上皮过度增殖，分泌增加，同时还能引起纤毛功能缺陷，细胞极收稿日期：2020-08-24修回日期：2020-10-16基金项目：安徽省对外科技合作计划项目(No.1704el002230)安徽医科大学第一附属医院青年基金培育计划项目(No.2016KJ08)通信作者：梁朝朝，主任医师,博士生导师.E-mail:liang_chaozhao@作者简介：马东癑，医学学士，住院医师.研究方向：多囊肾疾病•E-mail:madongyue07@ 性异常，使肾小管上皮细胞呈球形排列，最终导致囊肿形成及增大归。

水通道蛋白4在神经系统疾病临床应用中的研究进展

水通道蛋白4在神经系统疾病临床应用中的研究进展
牛含青;林小慧
【期刊名称】《华夏医学》
【年(卷),期】2018(031)006
【摘要】水通道蛋白4(aquaporin-4,AQP4)是水通道家族中最丰富的一种,在中枢神经系统星形胶质细胞中表达.近来发现AQP 4不仅作为一种水通道蛋白,而且作为一种黏附分子参与细胞迁移、神经兴奋、突触可塑性以及学习记忆.AQP 4在中枢神经系统疾病中发挥着重要作用,笔者对其在神经系统中的病理生理学作用和AQP 4相关的神经系统疾病的诊治进行综述.
【总页数】4页(P172-175)
【作者】牛含青;林小慧
【作者单位】桂林医学院附属医院广西桂林 541001;桂林医学院附属医院广西桂林 541001
【正文语种】中文
【中图分类】R741.05
【相关文献】
1.水通道蛋白与神经系统疾病关系的研究进展 [J], 赵艳春;许继平
2.水通道蛋白与神经系统疾病关系的研究进展 [J], 熊友生
3.水通道蛋白4在中枢神经系统疾病中的研究进展 [J], 吝娜;曹磊
4.水通道蛋白与中枢神经系统疾病关系研究进展 [J], 郑刚;林洪
5.星形胶质细胞的水通道蛋白4在神经系统疾病相关认知障碍中的作用 [J], 黄燕;王庆松
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中枢神经脱髓鞘疾病血清水通道蛋白4抗体检测的临床意义

中枢神经脱髓鞘疾病血清水通道蛋白4抗体检测的临床意义武雷;杨扬;黄德晖;吴卫平【摘要】Objective To assess the seroprevalence and diagnostic value of aquaporin-4 antibody (AQP4-Ab) in patients with inflammatory central nervous system demyelinating diseases. Methods Seventy-two patients with neuromyelitis optica (NMO), 68 with multiple sclerosis (MS), 4 with optic neuritis (ON), and 41 with transverse myelitis (TM) were included in this study. The TM group comprised 19 patients with non-longitudinally extensive transverse myelitis (nLETM), 14 with monophasic longitudinally extensive transverse myelitis (mLETM), and 8 with recurrent longitudinally extensive transverse myelitis (rLETM). The serum levels of AQP4-Ab was detected by indirect immunofluorence assay in these patients. Results AQP4-Ab was detected in 72.2% (52/72) patients with NMO, 5.9% (4/ 68) patients with MS, 25.0% (1/4) patients with ON, and 17.1% (7/41) patients with TM, showing a significant difference in the positivity between NMO and MS groups (P<0.01). AQP4-Ab seropositivity rate was 5.3% (1/19) in nLETM patients, 62.5% (5/8) in rLETM patients and 7.1% (1/14) in mLETM patients, significantly higher in rLETM than in nLETM (P＜0.01) and mLETM groups (P<0.05), but no statistical difference was found between rLETM and NMO groups. Conclusions A high seroprevalence of AQP4-Ab is observed in patients with NMO and rLETM, which support the hypothesis that NMO and rLETM belong to NMO spectrum disorders. AQP4-Ab can serve as a useful index for diagnosing NMO and differential diagnosis fromMS. More attention and effective immunosuppressive treatments shouldbe given to patients positive for AQP4-Ab.%目的研究中枢神经脱髓鞘疾病患者血清水通道蛋白4抗体(AQP4-Ab)阳性率,并探讨其临床意义.方法采集2008年11月至2010年10月间就诊于我院神经内科门诊和病房的185例中枢神经系统脱髓鞘疾病患者血清,其中视神经脊髓炎(NMO)72例,多发性硬化(MS)68例,视神经炎(ON)4例,横贯性脊髓炎(TM)41例;后者包括非长节段横贯性脊髓炎(nLETM)19例,单次发作长节段横贯性脊髓炎(mLETM)14例,复发长节段横贯性脊髓炎(rLETM)8例.采用细胞间接免疫荧光技术检测患者血清AQP4-Ab,统计其阳性率并进行分析.结果 AQP4-Ab在NMO、MS、ON、TM组的阳性率分别为72.2%(52/72)、5.9%(4/68)、25.0%(1/4)、17.1%(7/41),NMO组显著高于MS组(P＜0.01);nLETM、rLETM和mLETM组AQP4-Ab阳性率分别为5.3%(1/19)、62.5%(5/8)和7.1%(1/14),rLETM组显著高于nLETM组(P＜0.01)和mLETM组(P＜0.05).rLETM和NMO组间AQP4-Ab阳性率差异无统计学意义(P＞0.05).结论 AQP4-Ab在NMO和rLETM患者血清阳性率高,支持两者同属于视神经脊髓炎谱系疾病;AQP4-Ab可以作为诊断NMO并与MS相鉴别的重要指标,对于AQP4-Ab阳性患者应给予高度关注和更为积极的免疫抑制治疗.【期刊名称】《南方医科大学学报》【年(卷),期】2011(031)002【总页数】3页(P350-352)【关键词】水通道蛋白4抗体;视神经脊髓炎;多发性硬化;长节段横贯性脊髓炎【作者】武雷;杨扬;黄德晖;吴卫平【作者单位】解放军总医院神经内科,北京,100853;解放军总医院南楼神经内科,北京,100853;解放军总医院神经内科,北京,100853;解放军总医院南楼神经内科,北京,100853【正文语种】中文【中图分类】R744.5多发性硬化（MS）、视神经脊髓炎（NMO）、横贯性脊髓炎（TM）、视神经炎（ON）是常见的中枢神经系统脱髓鞘疾病。

水通道蛋白

水通道蛋白水通道蛋白是介导水跨膜转运的一大膜蛋白家族，分布于高等脊椎动物上皮细胞或内皮细胞。

结构上由28-KDa 亚单位组成四聚体，每个亚单位构成孔径约的水孔通道，在渗透压驱动下实现水双向跨膜转运【1】。

目前11 种亚型已经在哺乳动物中被确定，各种亚型的体内分布具有组织特异性，其中水通道蛋白-4 (Aquaporin 4,AQP4)以极化形式集中分布于中枢神经系统脑毛细血管周边的星形胶质细胞足突或室管膜细胞【2】。

血脑屏障为脑内另一调控水平衡的复合体，由无窗孔的脑毛细血管内皮细胞及细胞间紧密连接、基底膜、星形胶质细胞等组成，介于血液和中枢神经系统之间，限制血液中某些离子、大分子物质转移到脑实质，此屏障作用为维持CNS 内环境稳定、保障脑功能正常行使提供了重要保障。

BBB 分化发育过程中脑毛细血管内皮细胞间紧密连接的形成虽被认为是其成熟的标志，但BBB 生理功能的实现有赖于各组成成分间的相互作用。

近来对星形胶质细胞调控BBB 物质交换和脑内水平衡方面的作用日益受到重视，并认为与AQP4 表达有关。

本文就AQP4 与血脑屏障发育及其完整性关系的研究进展作一综述。

分化发育过程中AQP4 的表达目前由于对鸡胚视顶盖中血管及BBB 分化的研究已较完善，因此常被用于BBB 的研究模型。

Nico 及其同事【3】采用免疫细胞化学、分子生物学技术研究了鸡胚视顶盖AQP4 在BBB 分化发育过程的动态表达。

免疫电镜显示鸡胚视顶盖发育第9 d，BBB仅由不规则的内皮细胞组成，内皮细胞间紧密连接尚未形成，AQP4 未见表达。

待发育至第14 d，Western blot 技术首次在约30 kDa 链附近检测出AQP4 的免疫活性，电镜下显示短的内皮细胞间紧密连接已形成，并串联构成BBB 的微血管，星形胶质细胞间断黏附于血管壁，AQP4 不连续地表达于血管周边，血管周围仍然存在小空隙。

发育第20 d BBB 成熟，内皮细胞间紧密连接形成，BBB 微血管被星形胶质细胞紧紧包被，血管周边星形胶质细胞足突上的AQP4 呈现强阳性表达，且冷冻断裂研究显示AQP4 的正交排列阵也同步形成。