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。而在啮齿类动物， BBB 分化发育发生于出生后，AQP4 表达与BBB 发育也表现出一定的同步性。大鼠出生后脑毛细血管呈最大速率增殖，BBB 逐步发育完全，脑内AQP4 的首次检出也恰在出生后，且随BBB 分化发育逐渐增加【4】。

以上证据显示不论BBB 于胚胎期发育完全的禽类还是出生后发育完全的啮齿类动物，AQP4 表达与BBB 分化发育都表现出一定意义的同步性，说明脑内水调控与血脑屏障关系密切。

在BBB发育过程中的作用

水通道蛋白的表达与BBB生理功能间的联系在胚脑发育过程中得到了很好地体现。啮齿类动物胚脑发育之初，巨大的细胞外间隙容纳着大量水和离子，仅通过简单扩散将其转移入血液，ECS 容积改变不明显。随着BBB 分化发育，胶质细胞在脑毛细血管外层被膜形成，AQP4表达增多，待到脑发育后期BBB