水通道蛋白-4与脑水肿关系的研究

临床和实验医学杂志２０１２年１月　第１１卷　第１期　・６９・　水通道蛋白一４与脑水肿关系的研究　

彭拥军　王和生孙建华　陈理许关娟储继红　（南京中医药大学附属医院针灸康复科江苏　南京２１００２９）　

【关键词】ＡＱＰ４脑水肿　水通道蛋白（ＡＱＰｓ）是近年来研究水液代谢疾病的　热点，水通道蛋白一４（ＡＱＰ４）是美国科学家Ａｇｒｅ教授　于１９９４年分离发现的…，它是水通道蛋白家族的一个　成员。迄今为止，已从哺乳动物组织中鉴定中１３种　ＡＱＰｓ　Ｊ。脑组织中的ＡＱＰ主要为ＡＱＰ４。ＡＱＰ４是分　布于脑组织中的主要水通道蛋白。ＡＱＰ４蛋白丰富表达　在毛细血管、血管周围及软脑膜所直接接触的胶质细胞　上。近年研究表明，ＡＱＰ４与脑水肿密切相关　Ｊ，研究　ＡＱＰ４的分子机制可以为临床上治疗脑水肿及水离子紊　乱性疾病提供新的思路。本文对ＡＱＰ４与脑水肿的相　互关系进行研究。　１　ＡＱＰ４分子遗传学结构　ＡＱＰ４定位在人染色体ｑ１２．１与１８　ｑ　１１．２之间的　连接处，是由３个内含子和４个外显子组成。内含子的　长度分别为０．８　ｋｂ、０．３　ｋｂ和５．２　ｋｂ。外显子分别编码　２７、５５、９２、１２７位氨基酸序列。ＡＱＰ４为跨越细胞膜６　次的单肽链，其相对分子量为３０　ｋＤ，在ＡＱＰ家族中相　对分子量较高，在细胞膜中以四聚体形式存在，每１个　单体都是一个独立的功能性水通道。ＡＱＰ４对氯化汞不　敏感，不能与汞结合，故又称汞不敏感性水通道蛋白。　２　ＡＱＰ４在中枢神经系统的分布和功能　大脑内分布的主要水通道蛋白为ＡＱＰ４，主要表达　在室管膜细胞、脉络丛上皮、软脑膜、皮层、室旁核和下　丘脑的视上核。其中与毛细血管、蛛网膜和软脑膜直接　接触的星形胶质细胞所组成胶质界膜的致密星形足突　是ＡＱＰ４的１个主要表达区域，而胶质界膜被认为是与　脑脊液相接触的软脑膜和室管膜表面的屏障，推测　ＡＱＰ４可能与脑脊液代谢有关。血管周围的星形细胞足　基金项目：国家自然科学基金资助课￣（８１ｏｏ１５５６）　突　是ＡＱＰ４的另一个高度极性化表达的区域。在神　经元、小胶质及少突胶质细胞ＡＱＰ４则不表达　Ｊ。　ＡＱＰ４呈极性广泛表达在脊髓血管周围，在灰质中，在突　触直接接触的胶质细胞足突上和神经元胞体也广泛表　达　’　。ＡＱＰ４在脑内的分布特点及其对水跨膜转运的　高度选择性，表明ＡＱＰ４在脑水肿的过程中发挥着重要　作用。对ＡＱＰ４表达和功能的调控将对各种脑部疾病　的治疗起着积极的作用。　３脑组织中ＡＱＰ４表达的调控机制　ＡＱＰ４表达的调控机制目前并未十分明确，与许多　病理生理过程相关，是目前神经科学领域研究的热门及　重点。Ａｍｉｒｙ—Ｍｏｇｈａｄｄａｍ等　研究发现，ａ—ｓｙｎ蛋白　是抗肌萎缩蛋白的成员之一，ａ—ｓｙｎ蛋白与抗肌萎缩蛋　白二者的相互作用可能对ＡＱＰ４的定位和激活具有重　要作用。Ｖａｊｄａ等　通过水中毒实验成功进行营养障碍　基因敲除小鼠造模，并且将这种ｍｄｘ基因敲除小鼠与正　常小鼠相比，发现脑水肿形成过程明显延缓。而且研究　还发现ｍｄｘ小鼠ＡＱＰ４在神经胶质界膜和血脑屏障星　形细胞终足上的表达明显下降，原本正常的极性分布变　得杂乱，从而影响调节水分子代谢的功能。蛋白激酶Ｃ　（ＰＫＣ）可以调节ＡＱＰ４的表达。佛波醇二磷酸钠作为　ＰＫＣ的激动剂，作用于ＡＱＰ４，可以催化ＡＱＰ４蛋白磷酸　化从而调节ＡＱＰ４的活性。相反，ＰＫＣ的拮抗剂可抑制　ＡＱＰ４磷酸化　ｌｏｊ。ＭＡＰＫｓ信号通路也有可能参与了　ＡＱＰ４的表达调节，在高渗溶液中，Ａｒｉｍａ等　研究发　现ｐ３８ＭＡＰＫ对ＡＱＰ４表达的诱导是必不可少的，但仅　靠ｐ３８ＭＡＰＫ尚不能促使ＡＱＰ４的表达激活，还有其他　未知的激活因素参与其中。　

较少，有待进一步扩大研究来确认其疗效。　参考文献　［１］孟根花，乌仁图雅．视网膜静脉阻塞的治疗进展［Ｊ］．内蒙古医学　杂志，２００４，５１（８）：６３３—６３４．　［２］　姜彩辉．治疗视网膜中央静脉阻塞新疗法的初步研究［Ｄ］．中国人　民解放军军医进修学院，２００５．　［３］　郑松泉．迈之灵联合肠溶阿司匹林治疗视网膜静脉阻塞［Ｊ］．中国　实用眼科杂志，２００３，２１（４）：２５８．　［４］　宫媛嫒，俞素勤，王泓，等．迈之灵治疗视网膜静脉阻塞［Ｊ］．中国　新药与临床杂志，２００５，２４（１２）：９６５—９６８．　［５］　王卫峻，宫媛媛，王泓，等．迈之灵治疗中心性浆液性脉络膜视网　膜病变［Ｊ］．中国新药与临床杂志，２００５，２４（１２）：９６１—９６４．　［６］　杨华，倪庆仁，于纯智．迈之灵治疗中心性浆液性脉络膜视网膜病　变疗效观察［Ｊ］．临床眼科杂志，２００４，１２（３）：２７４．　［７］　郑东萍．马栗种子提取物治疗视网膜水肿的临床观察［Ｊ］．山西医　药杂志，２０１１，５５（３）：２９３—２９４．　［８］郭颂铭．马栗树籽提取物治疗混合痔术后并发症的观察［Ｊ］．结直　肠肛门外科，２０１０，１６（１）：２２—２４．　（收稿日期：２０１１—０５—１２）　・７０・　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＣｌｉｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ　Ｖｏ１．１１，Ｎｏ．１　Ｊａｎ．２０１２　

４　ＡＱＰ４与脑水肿　ＡＱＰ４与脑水肿的相互关系是目前神经科学研究的　热点。Ｍａｎｌｅｙ等¨　成功进行急性水中毒脑水肿模型和　大脑中动脉栓塞的脑缺血再灌注脑水肿模型造模，发现　在急性水中毒脑水肿模型中，ＡＱＰ４基因敲除小鼠与野　生型小鼠相比较更容易存活，并且在ＡＱＰ４基因敲除的　小鼠脑组织中，星形胶质细胞周围毛细血管肿胀程度及　脑水肿的含量与野生型小鼠相比较明显减轻。在大脑　中动脉栓塞的脑缺血再灌注脑水肿模型中，ＡＱＰ４基因　敲除小鼠神经功能评分明显改善，且脑缺血再灌注２４　ｈ　内通过测定大脑半球肿胀率，发现较野生型鼠下降了　３５％。唐宇平等¨　通过注射自体全血成功制造大鼠脑　出血模型，研究发现大鼠脑出血后１　ｄ，ＡＱＰ４蛋白在脑　水肿区域表达开始强烈，脑出血后３　ｄ达到颠峰，脑出　血７　ｄ时ＡＱＰ４蛋白表达开始下降，但仍高于正常水平，　并且发现ＡＱＰ４的表达水平和脑水肿的含量密切相关。　说明ＡＱＰ４在脑出血过程中，与脑水肿的形成相关。彭　拥军等¨　研究发现，大鼠大脑中动脉栓塞再灌注１２　ｈ　后，ＡＱＰ４蛋白和ｍＲＮＡ的表达开始上升，随着缺血再　灌注时间的延长，ａＱＰ４表达逐渐增加，在７２　ｈ达到高　峰。而电针组能够明显减轻大鼠神经功能缺损程度，降　低ＡＱＰ４蛋白和ｍＲＮＡ的表达。Ａｏｋｉ等　在临床上进　行了系列研究，发现人大脑梗死时ＡＱＰ４的表达增加，　他们使用免疫双标组织化学方法观察ＡＱＰ４的表达部　位和与缺血区域的相互关系，研究显示在缺血灶周围　ＡＱＰ４的表达高于缺血梗死区域。研究还发现，ＡＱＰ４　主要表达在星形胶质细胞的突起，包括面向毛细血管外　面的终足。彭拥军等¨　通过大脑中动脉栓塞（ＭＣＡＯ）　造模后，发现病灶侧纹状体区域ＡＱＰ４ｍＲＮＡ水平升高，　并且基质金属蛋白酶９（ＭＭＰ一９）ｍＲＮＡ水平亦升高，　二者具有显著相关性。说明该部位的血脑屏障已被破　坏。这表明ＡＱＰ４的表达增加导致同侧纹状体血脑屏　障的破坏，从而促进了脑水肿的形成。这些都说明　ＡＱＰ４参与了人脑脑水肿的形成。这为我们提供了一条　崭新的思路：ＡＱＰ４将成为脑水肿治疗的靶点。　目前的研究表明，ＡＱＰ４在水分子快速跨膜转运中　起着极为重要的作用，是大脑正常的水液调节与各种　病理过程中脑水肿及脑脊液形成与消退的重要分子。　目前的研究大部分仅能说明其表达与脑水肿的形成关　系密切，其在脑水肿形成、发展及消退过程中的作用机　制尚不清楚，在各种脑水肿形成时ＡＱＰ４与血脑屏障的　关系也有待于进一步研究。ＡＱＰ４水平或活性的降低对　脑水肿的形成具有阻止作用。若采用ＡＱＰ４的拮抗剂　或其他干预手段（如电针及中药）进行干预性治疗，则可　能减缓脑水肿的形成，达到治疗脑水肿的目的，这为临　床治疗脑水肿及水液代谢性疾病提供了一条新的思路。　

参考文献　［１］　Ｊｕｎｇ　ＪＳ，Ｂｈａｔ　ＲＶ，Ｐｒｅｓｔｏｎ　ＧＭ，ｅｔ　ａ１．Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｎ　ａｑｕａｐｏｒｉｎ　ｃＤＮＡ　ｆｒｏｍ　ｂｒａｉｎ：ｃａｎｄｉｄａｔｅ　ｏｓｍｏｒｅｃｅｐｔｏｒ　ａｎｄ　ｒｅｇｕｌａｔｏｒ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｂａｌａｎｃｅ［Ｊ］．Ｐｒｏｃ　Ｎａｔｌ　Ａｃａｄ　Ｓｃｉ　Ｕ　Ｓ　Ａ，１９９４．９１（２６）：１３０５２一　ｌ３０５６．　［２］Ｌｉｕ　Ｋ，Ｎａｇａｓｅ　Ｈ，Ｈｕａｎｇ　ＣＧ，ｅｔ　ａ１．Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ－　ｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｑｕａｐｏｒｉｎ一８［Ｊ］．Ｂｉｏｌ　Ｃｅｌｌ，２００６，９８（３）：１５３—１６１．　［３］Ｔａｉｔ　ＭＪ，Ｓａａｄｏｕｎ　Ｓ，Ｂｅｌｌ　ＢＡ，ｅｔ　ａ１．Ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｂｒａｉｎ　ｅｄｅｍａ　ｉｎ　ａｑ０４一ｎｕｌｌ　ｍｉｃｅ　ｉｎ　ａｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｓｕｂａｒａｃｈｎｏｉｄ　ｈｅｍｏｒｒｈａｇｅ［Ｊ］．Ｎｅｕｒｏ－　ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１０，１６７（１）：６０—６７．　［４］Ｂｌｏｃｈ　Ｏ，Ｐａｐａｄｏｐｏｕｌｏｓ　ＭＣ，Ｍａｎｌｅｙ　ＧＴ，ｅｔ　ａ１．Ａｑｕａｐｏｒｉｎ一４　ｇｅｎｅ　ｄｅｌｅ　ｔｉｏｎ　ｉｎ　ｍｉｃｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｆｏｃａｌ　ｅｄｅｍａ　ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃａｌ　ｂｒａｉｎ　ａｂｓｃｅｓｓ［Ｊ］．Ｊ　Ｎｅｕｒｏｃｈｅｍ，２００５，９５（１）：２５４—２６２．　［５］Ａｍｉｒｙ—Ｍｏｇｈａｄｄａｍ　Ｍ，Ｘｕｅ　Ｒ，Ｈａｕｇ　ＦＭ，ｅｔ　ａ１．Ａｌｐｈａ—ｓｙｎｔｒｏｐｈｉｎ　ｄｅ—　ｌｅｔｉｏｎ　ｒｅｍｏｖｅｓ　ｔｈｅ　ｐｅｒｉｖａｓｃｕｌａｒ　ｂｕｔ　ｎｏｔ　ｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ　ｐｏｏｌ　ｏｆ　ａｑｕａｐｏｒｉｎ一４　ａｔ　ｔｈｅ　ｂｌｏｏｄ—ｂｒａｉｎ　ｂａｒｒｉｅｒ　ａｎｄ　ｄｅｌａｙｓ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｂｒａｉｎ　ｅｄｅｍａ　ｉｎ　ａｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ａｃｕｔｅ　ｈｙｐｏｎａｔｒｅｍｉａ［Ｊ］．ＦＡＳＥＢ　Ｊ，２００４，１８　（３）：５４２—５４４．　［６］Ｏｓｈｉｏ　Ｋ，Ｂｉｎｄｅｒ　ＤＫ，Ｙａｎｇ　Ｂ，ｅｔ　ａ１．Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ａｑｕａｐｏｒｉｎ　ｗａｔｅｒ　ｃｈａｎ．　ｎｅｌｓ　ｉｎ　ｍｏｕｓｅ　ｓｐｉｎａｌ　ｃｏｒｄ［Ｊ］．Ｎｅｕｒｏｓｃｉｅｎｃｅ，２００４，１２７（３）：６８５～６９３．　［７］　Ｖｉｔｅｌｌａｒｏ—Ｚｕｃｅａｒｅｌｌｏ　Ｌ，Ｍａｚｚｅｔｔｉ　Ｓ，Ｂｏｓｉｓｉｏ　Ｐ，ｅｔ　ａ１．Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　Ａｑｕａｐｏｒｉｎ　４　ｉｎ　ｒｏｄｅｎｔ　ｓｐｉｎａｌ　ｃｏｒｄ：ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｗｉｔｈ　ａｓｔｒｏｃｙｔｅ　ｍａｒｋｅｒｓ　ａｎｄ　ｃｈｏｎｄｒｏｉｔｉｎ　ｓｕｌｆａｔｅ　ｐｒｏｔｅｏｇｌｙｃａｎｓ［Ｊ］．Ｇｌｉａ，２００５，５１（２）：１４８—　１５９．　［８］　Ａｍｉｒｙ—Ｍｏｇｈａｄｄａｍ　Ｍ，Ｆｒｙｄｅｎｌｕｎｄ　ＤＳ，Ｏｔｔｅｒｓｅｎ　ＯＰ，ｅｔ　ａ１．Ａｎｃｈｏｒｉｎｇ　ｏｆ　ａｑｕａｐｏｒｉｎ一４　ｉｎ　ｂｒａｉｎ：ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｐａｔｈｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ［Ｊ］．Ｎｅｕｍ－　ｓｃｉｅｎｃｅ，２００４，１２９（４）：９９９—１０１０．　［９］　Ｖａｊｄａ　Ｚ，Ｐｅｄｅｒｓｅｎ　Ｍ，Ｆｔｉｃｈｔｂａｕｅｒ　ＥＭ，ｅｔ　ａ１．Ｄｅｌａｙｅｄ　ｏｎｓｅｔ　ｏｆ　ｂｒａｉｎ　ｅｄｅ—　ｍａ　ａｎｄ　ｍｉｓｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｑｕａｐｏｒｉｎ——４　ｉｎ　ｄｙｓｔｒｏｐｈｉｎ——ｎｕｌｌ　ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ　ｍｉｃｅ［Ｊ］．Ｐｒｏｃ　Ｎａｔｌ　Ａｅａｄ　Ｓｃｉ　Ｕ　Ｓ　Ａ，２００２，９９（２０）：１３１３１—１３１３６．　［１Ｏ］Ｓｕｎ　ＭＣ，Ｈｏｎｅｙ　ＣＲ，Ｂｅｒｋ　Ｃ，ｅｔ　ａ１．Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｑｕａｐｏｒｉｎ一４　ｉｎ　ａ　ｔｒａｕ－　ｍａｔｉｃ　ｂｒａｉｎ　ｉｎｊｕｒｙ　ｍｏｄｅｌ　ｉｎ　ｒａｔｓ［Ｊ］．Ｊ　Ｎｅｕｍｓｕｒｇ，２００３，９８（３）：５６５—　５６９．　［１１］Ａｒｉｍａ　Ｈ，Ｙａｍａｍｏｔｏ　Ｎ，Ｓｏｂｕｅ　Ｋ，ｅｔ　ａ１．Ｈｙｐｅｒｏｓｍｏｌａｒ　ｍａｎｎｉｔｏｌ　ｓｉｍｕｌａｔｅｓ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ａｑｕａｐｏｒｉｎｓ　４　ａｎｄ　９　ｔｈｒｏｕｇｈ　ａ　ｐ３８　ｍｉｔｏｇｅｎ—－ａｃｔｉｖａｔｅｄ　ｐｒｏ－・　ｔｅｉｎ　ｋｉｎａｓｅ—ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｐａｔｈｗａｙ　ｉｎ　ｒａｔ　ａｓｔｒｏｅｙｔｅｓ［Ｊ］．Ｊ　Ｂｉｏｌ　Ｃｈｅｍ，　２００３，２７８（４５）：４４５２５—４４５３４．　［１２］Ｍａｎｌｅｙ　ＧＴ，Ｆｕｊｉｍｕｒａ　Ｍ，Ｍａ　Ｔ，ｅｔ　ａ１．Ａｑｕａｐｏｒｉｎ－４　ｄｅｌｅｔｉｏｎ　ｉｎ　ｍｉｃｅ　ｒｅ—　ｄｕｅｅｓ　ｂｒａｉｎ　ｅｄｅｍａ　ａｆｔｅｒ　ａｃｕｔｅ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｔｏｘｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｓｃｈｅｍｉｃ　ｓｔｒｏｋｅ　［Ｊ］．Ｎａｔ　Ｍｅｄ，２０００，６（２）：１５９—１６３．　［１３］唐字平，苏敬敬，丁宏岩，等．水通道蛋白４与脑出血后脑水肿形　成的关系研究［Ｊ］．中国临床神经科学，２０１０，１８（６）：５６５—５７２．　［１４］彭拥军，程介士，吴根诚，等．电针对脑缺血再灌注大鼠水通道蛋　白一４的调节作用［Ｊ］．光明中医，２００９，２１（１）：１２—１５．　ｆ　１５］Ａｏｋｌ　Ｋ，Ｕｃｈｉｈａｒａ　Ｔ，Ｔｓｕｃｈｉｙａ　Ｋ，ｅｔ　ａ１．Ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ａｑｕａｐｏｎｎ　４　ｉｎ　ｈｕｍａｎ　ｂｒａｉｎ　ｗｉｔｈ　ｉｎｆａｒｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ａｃｔａ　Ｎｅｕｒｏｐａｔｈｏｌ，２００３，１０６（２）：　１２１—１２４．　［１６］彭拥军，陈理，姚文龙，等．电针抗脑缺血再灌注后ＡＱＰ４介导的　血脑屏障损伤的作用研究［Ｊ］．南京中医药大学学报，２０１０，５２　（６）：４２５—４２７，４８２—４８３．　（收稿日期：２０１１—０６—０４）