水通道蛋白8在肝病治疗中的潜在价值 彭欣

伤胆小管膜，导致胆小管形成减少，最终导致肝内胆汁淤积。 介导水的运输可促进线粒体快速体积变化，如在活性氧化磷酸
ＡＱＰ８ 的激动剂或内源性ＡＱＰ８ 表达的再激活将是一个治疗肝 内胆汁淤积的新策略。 ４ 线粒体ＡＱＰ８ 与肝性脑病
ＡＱＰ８ 在肝细胞线粒体内膜中表达，可以促进氨的膜转运。 大鼠体内实验［１６］表明，胰高血糖素诱导的大鼠肝组织线粒体 ＡＱＰ８（ＭＴＡＱＰ８ ）蛋白表达明显上调。 在氯化铵存在下， ＭＴＡＱＰ８ 敲除细胞的尿素生成减少。胰高血糖素在对照组肝 细胞中强烈刺激尿素生成，但在ＭＴＡＱＰ８ 敲除细胞中没有显著 的刺激。这表明，肝细胞ＭＴＡＱＰ８ 促进氨的摄取及其代谢成尿 素，尤其是在胰高血糖素刺激下，这种机制可能与肝氨解毒有
渗透驱动的水转运进入胆管小管［１２］。相反，能否利用ＡＱＰ 激 ＲＯＳ 的主要来源。乙醛造成线粒体损伤，合成过多的ＲＯＳ，后
动剂，促进水向胆管的转运，从而促进胆汁分泌，改善肝细胞性 者诱发脂质过氧化生成脂质过氧化产物，ＲＯＳ 和脂质过氧化产
胆汁淤积来治疗肝内胆汁淤积疾病值得期待。
物又加重线粒体损伤，进一步增加ＲＯＳ 生成，形成恶性循环并
白，分别具有不同的生理功能。３４ ｋＤａ 的ＡＱＰ８ 存在于运输囊
泡和管状质膜结构域中，参与胆汁的形成和调节；而２８ ｋＤａ 的
ＡＱＰ８ 位于线粒体内膜中，参与细胞信号转导、氧化反应等过
程。ＡＱＰ８ 具有不同的亚细胞定位，这可能与肝细胞具有广泛
的生理功能有关。ＡＱＰ 参与多种肝胆疾病的生理病理学，如胆
数量，从而促进水的转运和胆汁的形成。通过测定胆管膜和基 底膜囊泡的渗透性，发现小管质膜结构域具有比基底膜低的水 渗透性，是肝细胞跨细胞水传输的速率限制。
胰高血糖素是一种促胆汁激素，其主要依赖ｃＡＭＰ／ ＰＫＡ 和
彭欣，等． 水通道蛋白８ 在肝病治疗中的潜在价值
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ＰＩ３Ｋ 以及完整的微管系统促进含有ＡＱＰ８ 的小泡向小管质膜 的分布，导致大鼠肝脏ＡＱＰ 表达失调，表明ＡＱＰ８ 可能参与酒
至雌激素诱导的胆汁淤积大鼠的肝脏，可通过增强ＡＱＰ 介导的 胞的主要死亡机制是细胞坏死，而非细胞凋亡［２６］，提示其对肝
胆盐诱导的小管水分泌来改善大鼠的胆汁流量［１４］。这一新发 癌细胞采取治疗策略的一些潜在作用，但仍需进一步研究。
现可能对妊娠期肝内胆汁淤积症具有潜在的治疗意义。 ７ ＡＱＰ８ 与应激
在雌激素诱导的肝内胆汁淤积症中，肝细胞ＡＱＰ８ 的表达 最终导致肝细胞损伤，造成酒精性肝病的发生［２０］。而累积证
下降［１３］。在用雌激素诱导的肝内胆汁淤积中，通过亚细胞分
据 表明， ［ ］ ２１ －２３
Ｈ２ Ｏ２
作为某些ＡＱＰ 的渗透剂，可减轻氧化应激，
离和免疫印迹分析，发现３４ ｋＤａ 的ＡＱＰ８ 在肝脏胞质（胆小管） 也可能作为旁分泌（即胞外）信号分子。其作为信号分子发挥
国科学家Ａｇｒｅ 获得了２００３ 年诺贝尔化学奖。
１３ 种哺乳动物ＡＱＰ 中至少有７ 种在肝脏、胆管和胆囊中
自ＡＱＰ１ 发现以来，随着研究的不断发展和深入，其他ＡＱＰ 表达［７－ 。８］ ＡＱＰ 主要位于线粒体内膜、滑面内质网膜、囊泡以
亚型也陆续被发现，现已有１３ 种ＡＱＰ 的亚型，分别命名为 及小管质膜等细胞器。肝细胞主要表达ＡＱＰ０、ＡＱＰ８、ＡＱＰ９、
， ， ， ａｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｑｕａｐｏｒｉｎｓ ｉｎ ｃｈｏｌｅｓｔａｔｉｃ ｌｉｖｅｒ ｄｉｓｅａｓｅ ａｌｃｏｈｏｌｉｃ ｌｉｖｅｒ ｄｉｓｅａｓｅ ｈｅｐａｔｉｃ ｅｎｃｅｐｈａｌｏｐａｔｈｙ ａｎｄ ｌｉｖｅｒ ｃａｎｃｅｒ ａｎｄ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈａｔ ａｑｕａ ， ｐｏｒｉｎ ａｇｏｎｉｓｔｓ ｍａｙ ｂｅ ａ ｆｕｔｕｒｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｌｉｖｅｒ ｄｉｓｅａｓｅｓ ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｎｅｗ ｉｄｅａｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｌｉｖｅｒ ｄｉｓｅａｓｅｓ．
化和细胞凋亡信号中发挥重要作用。研究发现，不同的细胞应 激和条水的件渗，如透热性、。缺当氧细和胞内内质Ｒ网Ｏ应Ｓ 建激立，可起逆抑地制抑作制用时ＡＱ，ＰＡ８Ｑ对Ｐ８ Ｈ依２Ｏ赖２ 的转运还可以通过还原剂来得到挽救。在表达突变ＡＱＰ８ 的应 激细胞中，由于半胱氨酸５３ 被丝氨酸取代，在应激中，无论是 药Ｈ２物Ｏ２和还辐是射水引转起运的均生不长受停损滞。和表死达亡这更种具突抵变抗体力的。细ＡＱ胞Ｐ８对介应导激的、 Ｈ２Ｏ２ 转运的调控为调节应激过程中细胞信号转导和存活提供 了新的机制［１７］。代谢性酸中毒时大鼠体内肝组织ＭＴＡＱＰ８ 表 达降低，可能有助于减少氨合成尿素的反应，从而对抗酸中毒，
于凤爽等［１５］利用ＡＱＰ８ 敲除小鼠发现，ＡＱＰ８ 敲除明显减 少了胆汁分泌量，胆汁中胆盐显著增加，因此他们设想ＡＱＰ８ 敲 除可能通过提高胆盐输出泵的分泌活性增加胆盐浓度，进而损
线粒体膜具有非糖基化ＡＱＰ８，对水具有高度的渗透性。 线粒体具有强大的塑形能力，水出入线粒体的渗透性活动是线 粒体形态和活性的最主要部分。线粒体高表达ＡＱＰ８。ＡＱＰ８
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临床肝胆病杂志第 卷第期 年月 ， ， ３５ ５ ２０１９ ５ Ｊ Ｃｌｉｎ Ｈｅｐａｔｏｌ Ｖｏｌ．３５ Ｎｏ．５ Ｍａｙ．２０１９
水通道蛋白 ８ 在肝病治疗中的潜在价值
彭 欣，卿笃信
（中南大学湘雅二医院消化内科，长沙４１００１１）
摘要：水通道蛋白参与胆汁代谢、细胞信号转导等过程。 简述了水通道蛋白在胆汁淤积性肝病、酒精性肝病、肝性脑病、肝癌中
子蛋白。１９８５ 年，Ｂｅｎｇａ 等［１］率先发现红细胞膜上存在通透水 精氨酸区域）在ＡＱＰ８ 中偏离，使ＡＱＰ８ 允许除了水之外的其他
的通道蛋白。Ａｇｒｅ 等［２］进一步明确了ＡＱＰ 的分子结构，确定 了其转运水的功能，并将其更名为ａｑｕａｐｏｒｉｎ １（ＡＱＰ１），为此美
溶质如氨和Ｈ２Ｏ２ 通透［６］。 ２ ＡＱＰ８ 在肝脏中的分布
和胞内（囊泡）膜中降低了约７０％。胆小管膜渗透性显著降 作用，需要ＡＱＰ 精细调节其在细胞质、细胞内细胞器、质外体和
低，这与有缺陷的小管ＡＱ８ 功能表达一致。肝细胞小管ＡＱＰ８ 细胞外空间中的水平［２４］。通过调节ＡＱＰ，从而减少线粒体
的下调参与雌激素诱导的胆汁分泌衰竭。并且，原代培养的大 鼠肝细胞的研究表明溶酶体蛋白酶抑制剂亮肽酶素（ｌｅｕｐｅｐｔｉｎ）
关。氨代谢紊乱引起氨中毒是肝性脑病的重要发病机制，那 表明ＭＴＡＱＰ８ 参与了肝脏对酸中毒的适应性反应［２７］。
么，促进氨代谢成为了治疗肝性脑病的重要措施之一。肝细胞 ８ 小结
ＭＴＡＱＰ 通过尿素生成进行氨解毒，这也是预防高氨血症和肝 性脑病的关键。 ５ ＡＱＰ８ 与酒精性肝病
更全面地认识ＡＱＰ８ 有利于创新ＡＱＰ８ 相关靶向药物应用 于临床，ＡＱＰ８ 激动剂将来可能为肝细胞损伤、相关肝病的治疗 等提供有效、精准的治疗方法。
ＡＱＰ０ ～ １２，构成了ＡＱＰ 家族。ＡＱＰ 家族的共同特点是对水通 透，但在基因结构和表达调控、染色体定位、蛋白结构、组织分 布和生理功能上又各有着不同的特点。ＡＱＰ 的发现与人类疾 病的发展关系密切［３］。其中，肝细胞ＡＱＰ８ 不仅对水通透，对 功过能氧的化功氢能（Ｈ基２ Ｏ础２ ）。、氨也有通透性，是其参与胆汁代谢、线粒体 １ ＡＱＰ 的结构与功能
Ｈ粒ｅ体ｐＧ２ＡＱ细Ｐ胞８ 的线敲粒除体将中损表害达线，Ｍ粒ＴＡ体ＱＰＨ８２介Ｏ２导的线释粒放体并Ｈ增２Ｏ加２ 释ＲＯ放Ｓ，，线通
制溶酶体对ＡＱＰ８ 的降解，从而上调ＡＱＰ８ 以提高胆管膜渗透 过线粒体通透性转换机制导致ＲＯＳ 诱导线粒体去极化，最终使
性，促进胆汁的排泄而降胆酸。腺病毒介导人ＡＱＰ１ 基因转染 细胞器功能障碍和细胞死亡。线粒体ＡＱＰ８ 敲除的ＨｅｐＧ２ 细
汁淤积症、肝硬化、肥胖和胰岛素抵抗、脂肪肝、胆结石
形成 。 ［７，９］
３ ＡＱＰ８ 与胆汁淤积性肝病
肝细胞胆汁的分泌是胆汁溶质转运体和ＡＱＰ 联合作用的
结果。胆小管胆汁形成是渗透性分泌过程，由于溶质活性分泌
所产生的渗透梯度使水向胆管流动而形成胆汁。肝细胞ＡＱＰ
位于细胞内、基侧膜和胆管膜，通过囊泡运输调节膜上ＡＱＰ 的
： ； ； ； Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｌｉｖｅｒ ｄｉｓｅａｓｅｓ ａｑｕａｐｏｒｉｎｓ ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｓ ｒｅｖｉｅｗ
水通道蛋白（ａｑｕａｐｏｒｉｎ，ＡＱＰ）是一种存在于哺乳动物、植 分子的结构基础。ＡＱＰ８ 较其他亚型外显子数量多，有８ 个外
物和低等有机体内的能够选择性转运水及一些小溶质的小分 显子［５］。此外，决定溶质特异性的孔的收缩区域（也称为芳香／
；胆管细胞表达 、 、 、 、 、 、 ＡＱＰ１１
ＡＱＰ０ ＡＱＰ１ ＡＱＰ４ ＡＱＰ５ ＡＱＰ８ ＡＱＰ９
ＡＱＰ１１；胆囊上皮细胞主要表达ＡＱＰ１ 和ＡＱＰ８；肝胆血管内皮
细胞表达ＡＱＰ１。其中，ＡＱＰ８ 在肝细胞以２ 种不同分子量的形
式存在：约３４ ｋＤａ 的Ｎ － 糖基化蛋白和２８ ｋＤａ 的非糖基化蛋
， （ ， ， ， ＰＥＮＧ Ｘｉｎ ＱＩＮＧ Ｄｕｘｉｎ． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ Ｔｈｅ Ｓｅｃｏｎｄ Ｘｉａｎｇｙａ Ｈｏｓｐｉｔａｌ ｏｆ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１１ ） Ｃｈｉｎａ
： Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｑｕａｐｏｒｉｎｓ ａｒｅ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｎ ｂｉｌｅ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ａｎｄ ｃｅｌｌ ｓｉｇｎａｌ ｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ． Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｒｏｌｅ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ
ＡＱＰ 是一类保守的疏水小分子整合膜蛋白，各种亚型的结 构相似，大部分以四聚体的形式存在。每个单体通过６ 个跨膜 螺旋（螺旋１ ～６）和２ 个半跨膜螺旋（螺旋Ｂ 和Ｅ）形成功能水 孔。形成功能水孔的２ 个天冬氨酸－ 脯氨酸－ 丙氨酸（Ａｓｎ － Ｐｒｏ － Ａｌａ，ＮＰＡ）带有Ａｓｎ（天冬氨酸）残基，Ａｓｎ 残基所带正电 荷排斥带电质子或其他离子，这有利于质子克服能量障碍［４］。 ＡＱＰ 有２ 条单肽链，重复部分的氨基酸序列具有同源性，且呈 １８０°对称镜像结构。２ 条链各自拥有的ＮＰＡ 序列，为水通道家 族的高度保守序列，这２ 个ＮＰＡ 高度保守位点是ＡＱＰ 通透水
的作用及机制，提出了水通道蛋白激动剂可能是未来肝病治疗的方向，为肝病治疗提供了新思路。
关键词：肝疾病； 水孔蛋白质类； 治疗学； 综述 中图分类号：Ｒ５７５ 文献标志码：Ａ 文章编号： （ ） １００１ － ５２５６ ２０１９ ０５ － １１４０ － ０３
Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｖａｌｕｅ ｏｆ ａｑｕａｐｏｒｉｎ － ８ ｉｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｌｉｖｅｒ ｄｉｓｅａｓｅｓ
收 基 作 通ｄｏｉ稿 金 者 信：１日 项 简 作０．期 目 介 者３９：：：：６２湖 彭 卿９０／１南 欣 笃ｊ８． ｉ（省 信ｓ－１ｓ１ｎ自，９１．电９１３然－０子－００科１８信）；学－修，箱５女基２回：５，ｑ金６日住ｉｎ．面ｇ２期院ｄ０上ｘ１：医１９２项６．０师３０１目．５９，ｃ．主（ｏ－０ｍ２４０要０。７１１从７－Ｊ０Ｊ事２７３。常６１见）肝病的研究。
疗Ｈ２提Ｏ２供的新累的积思，阻路断。这一恶性循环，可能为未来酒精性肝病的治
能够阻止雌激素诱导的ＡＱＰ８ 下调。妊娠期肝内胆汁淤积症是 ６ ＡＱＰ８ 与肝癌
一种重要的妊娠期并发症，主要表现为胆汁酸水平升高，可伴 最近对人肝癌ＨｅｐＧ２ 细胞的研究［２５］表明，ＡＱＰ８ 在人肝癌
有胆红素升高，主要是降胆酸治疗。ＡＱＰ８ 的下调可能与溶酶 体介导的降解作用有关，那么，通过溶酶体蛋白酶抑制剂来抑
的转移，ｃＡＭＰ 刺激后细胞内ＡＱＰ８ 重新分配，插入到小管膜 精性肝病的发病过程［１９］。酒精性肝病是一种长期酗酒所致的
上，从而增加小管膜ＡＱＰ８ 的水平，同时也增加了膜的水通透 肝脏疾病。线粒体是乙醇攻击的首要对象，氧化应激是其分子
性，促进胆汁分泌［１０－１１］。在利胆刺激下，ＡＱＰ 阻断剂能够阻止 机制之一。长期酗酒时，乙醇损伤氧化磷酸化系统，是体内