·632·《生命的化学》2010年30卷4期CHEMISTRYOFLIFE2010，30(4)●BiochemistryandMedicine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30kDa，属膜嵌入蛋白(majorintrinsicprotein,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。AQP对维持颅内渗透压及水电解质平衡，脑脊液的分泌、重吸收及平衡发挥着重要作用，同时也参与脑血管病、脑缺血、颅内感染、脑肿瘤以及神经退行性疾病等多种疾病的脑水肿病理学过程。基于此特征，研究水通道蛋白与脑疾病之间的关系对于脑水肿的防治、脑缺血的治疗、脑肿瘤和神经退行性疾病的干预等都有非常重要的医学价值。本文就水通道蛋白在脑内的分布与功能及其与脑组织疾病的关系作一论述。1.水通道蛋白在脑内的分布和功能AQP在机体内分布的范围比较广泛，它们大多数选择性地分布在那些与体液吸收或分泌相关的皮细胞及可能协同跨细胞转运的内皮细胞中，执行着各部位水分的重吸收、液体分泌和细胞内外水平衡功能。1.1水通道蛋白在脑内的分布研究表明，AQP1在中枢神经系统中主要集中表达于侧脑室、第四脑室及第三脑室的脉络丛上。Mobasheri等[3]采用组织芯片技术(tissuemicroarraytechnology)通过半定量对比的研究方法证实了AQP1在人脉络丛的表达量高于其他组织，这包括肾脏、肝胆管和胆囊等。在脉络丛上皮细胞中，AQP1表达于面向脑脊液的顶质膜的微绒毛表面。AQP4是大脑的主要水通道蛋白，广泛的分布在软脑膜、室管膜、脉络丛及脑室周围等处。Venero等[4]采用原位杂交技术显示了AQP4mRNA主要表达在室管膜细胞、脉络丛上皮、软脑膜细胞，同时在室旁核、视上核、下丘脑、海马、齿状回颗粒细胞层和小脑的蒲肯野细胞层均有显著的表达。正常情况下，AQP9在大脑内的分布类似于·633·《生命的化学》2010年30卷4期CHEMISTRYOFLIFE2010，30(4)●生化与医学AQP4。不同的是，在培养的星形胶质细胞中可以检测到AQP9mRNA的表达。进一步研究发现，它也分布于星形胶质细胞的胞体和线粒体的内膜上。另外，含儿茶酚胺的神经细胞上也发现了AQP9的存在[5]。1.2水通道蛋白在脑内的生理功能研究证实，AQP1与Na+-K+-ATP酶共同位于脑脉络膜上皮微绒毛的顶膜部位，这就显示它可能与脑脊液的分泌有关，并参与调节水和离子的平衡[6]。据Moon等[7]研究表明，当系统性低钠时，AQP1介导更多的水内流入脑导致颅内压升高和脑细胞死亡，证明AQP1在水中毒的发生机制中起重要作用。AQP4在脑中主要作用是调节脑脊液的代谢。此外，位于下丘脑中的AQP4可感知细胞膨胀等容量的变化，渗透压改变时即可通过合成和释放抗利尿激素来调节水分的排泄...
