水通道蛋白4在脑缺血后脑水肿中的作用

脑缺血是由于动脉阻塞或灌注不足导致大脑局部血流减少无法满足代谢需求产生的功能障碍。脑水肿是脑组织间或细胞内液体过度积聚的病理现象,是脑缺血后较为严重的并发症,将会导致颅内压升高,脑组织受压而神经功能受损,甚至死亡。水通道蛋白(aquaporin)是一类分布在细胞膜上的蛋白质家族,目前已发现有13种亚型,主要调节细胞内外水平衡且参与细胞迁移和信号传导等多个生理病理过程。水通道蛋白4(aquaporin-4,AQP4)主要分布在中枢神经系统中星形胶质细胞的终足上,在细胞毒性水肿和血管源性水肿的形成和消除中起双重作用,与脑缺血后脑水肿有密切关系。机体通过转录过程及翻译后修饰等多个水平调节AQP4的表达协调其功能。本文回顾了目前AQP4在脑缺血后作用的最新进展,力图为治疗脑卒中后脑水肿提供新的研究方向。     

综述与专论: 星形胶质细胞调节性容积减小（RVD）的关键膜蛋白研究进展

星形胶质细胞承担着维持脑部内环境稳态的重要功能,包括维持脑的水电解质平衡。然而,在缺血性脑卒中等多种疾病中,星形胶质细胞会首先出现明显的细胞水肿,进而促进脑水肿的发生,加重脑损伤。调节性容积减小（RVD）是星形胶质细胞面对水肿时快速减小自身部分容积的代偿反应。最新研究进展发现,水通道蛋白（AQP）和体积调节性阴离子通道（VRAC）是RVD过程的关键参与者。VRAC是LRRC8家族成员构成的异多聚体,星形胶质细胞水肿时,VRAC激活,介导阴离子和有机渗透性物质快速向细胞外转运,是RVD的主要驱动力。AQP是一种6次跨膜蛋白,具有选择性的双向水通道,是星形胶质细胞快速水肿的结构基础,同时也是RVD过程中水转移至胞外的“快速通道”。进一步了解VRAC和AQP的结构、功能及其在RVD中发挥的作用,有助于最终解析星形胶质细胞RVD的发生机制并为脑水肿的治疗提供潜在靶点。     

脑外伤后ERK信号通路调节AQP4及其锚定蛋白DG的表达

脑外伤是青年人最主要的致死与致残疾病。脑水肿是脑外伤的严重并发症,其形成与脑内最主要的水通道蛋白4（aquaporin4, AQP4）关系密切。AQP4对水的转运与其在星形胶质细胞胞膜上的极性分布有关。肌营养不良-肌萎缩蛋白复合物（dystrophin-dystroglycan complex, DDC）可能与AQP4的锚定及极性分布有关。肌萎缩蛋白（dystroglycan, DG）是该复合物的核心成员,但其对AQP4锚定及极性表达的作用目前并不清楚。脑外伤后,AQP4的表达改变是否与DG有关,其二者表达变化的调控机制均不清楚。为了揭示以上科学问题,为临床治疗脑外伤后脑水肿提供理论依据,分别进行在体、离体及离体干扰实验。研究发现脑外伤后,AQP4、α-DG、β-DG的表达,于6 h增至峰值,后逐渐减弱,于24 h降至最低,48 h再次表达上调。在此过程中,其表达变化规律虽基本一致,但确实存在不一致的现象。排除其他因素干扰,在星形胶质细胞划伤后,DG与AQP4及p-ERK的表达改变完全一致;抑制及激活ERK信号通路后,分别导致DG与AQP4的表达下调及上调。以上结果证实,脑外伤后,DG参与AQP4在星形胶质细胞的锚定,但并非AQP4极性表达的专属锚定蛋白质;机械损伤后,早期ERK信号通路激活,并上调DG及AQP4的表达。     

脑星形胶质细胞生物学功能研究进展

脑星形胶质细胞是中枢神经系统（CNS）内在数目占绝对优势的一类大胶质细胞,被认为在神经元的整个发育过程中起重要作用。本文主要就参与星形胶质细胞调节神经元活动的主要功能分子,星形胶质细胞在中枢神经系统的生物学功能,及其与疾病的关系作一简要回顾。     

低氧脑水肿大鼠脑组织VEGF和AQPs基因及蛋白表达的变化

目的：探讨低氧脑水肿时血管内皮细胞生长因子（VEGF）、水通道蛋白（AQP1和AQP4）基因和蛋白表达变化,为阐明急性低氧对脑组织的损伤及低氧脑水肿的发病机制提供实验依据。方法：Wistar大鼠随机分为4个组：常氧对照组（Control）、低氧暴露4 000 m组（4 000 m）、低氧暴露6 000 m组（6 000 m）和低氧暴露8 000 m组（8 000 m）,低氧组于低压舱中模拟相应海拔高度持续暴露8 h建立低氧脑水肿模型。用干-湿重法测定脑组织水含量,常规光镜观察脑组织形态学的改变;用RT-PCR法和免疫组化法检测低氧脑水肿时大鼠脑组织VEGF、AQP1和AQP4mRNA和蛋白表达的变化。结果：①干-湿重法测定表明,低氧（≥6 000 m）暴露后,大鼠脑组织水含量明显增加（P〈0.01）。②常规光镜检测结果表明,低氧暴露4 000 m时大鼠脑神经细胞、血管内皮细胞和星形胶质细胞足突轻度肿胀,组织中出现漏出液;低氧暴露6 000 m时脑血管内皮细胞和星形胶质细胞足突肿胀加重,血管与组织间隙扩大,组织中漏出液增多;低氧暴露8 000m时脑血管内皮细胞和星形胶质细胞足突重度肿胀,血管与组织间隙进一步扩大,组织中漏出液明显增多。③低氧脑水肿时,VEGF、AQP1、AQP4mRNA表达水平增高,AQP1在内皮细胞异常表达,内皮细胞VEGF和AQP1、星形胶质细胞足突AQP4蛋白质表达水平增高。结论：低氧脑水肿时,VEGF、AQP1和AQP4表达和分布的变化可能是引起血脑屏障损伤、导致低氧脑水肿的发病机制之一。     

水通道蛋白的生理功能 ——水通道基因敲除小鼠表型研究进展

水通道蛋白 (aquaporin, AQP) 是一族细胞膜上选择性高效转运水分子的特异孔道. 自从 Agre 等于 1992 年从红细胞膜发现第一个水通道蛋白 AQP1以来,有关水通道蛋白结构与功能的研究取得了迅速的、系列性的进展 . 已报道的哺乳动物 AQP 家族已有 11 个在蛋白质序列上有同源性成员 (AQP0~AQP10). AQP 在体内各系统组织中广泛表达,除了在与体液分泌和吸收密切相关的多种上皮和内皮细胞高表达外,在一些与体液转运无明显关系的组织细胞如红细胞、白细胞、脂肪细胞和骨骼肌细胞等处也有表达,提示 AQP 可能在多种器官生理和病理中发挥重要作用. 基因打靶技术是研究特定基因在体内生理功能的有力手段. 目前 AQP1、3、4、5 基因敲除和 AQP2 基因点突变的基因敲入小鼠模型 ( 模拟人类常染色体隐性遗传尿崩症 ) 已成功建立并广泛用于表型研究,在 AQP 水通道蛋白生理功能方面获得许多重要进展.     

水通道蛋白7与脂肪细胞甘油运输

水通道蛋白是一类运输水分子的跨膜蛋白,对于调节细胞内外水的平衡具有重要意义。有些水通道蛋白如水通道蛋白7(AQP7)除了运输水分子外,还可运输其他小分子物质,如甘油等,故又被称为水甘油通道蛋白。脂肪细胞中AQP7参与了甘油的跨膜运输而影响脂肪代谢,AQP7的功能下降或缺陷将导致脂肪细胞中甘油释放受阻,脂肪水解减少而积累,最终引起肥胖的发生。AQP7在甘油运输过程中的作用及与脂肪代谢的关系使人们对肥胖的发生机制有了新的理解,从而为肥胖的治疗提供了新的思路。     

水通道蛋白4与脑水肿研究进展

水通道蛋白4(AQP4)是膜水通道蛋白家族的一员,在脑组织中高表达,是控制水进出脑组织的通道。近年来发现,AQP4的功能和表达与脑水肿密切相关。同时脑水肿又是和脑疾病治疗密切相关的病理过程,对两者的研究或许可以为我们带来更多的临床治疗新思路。本文综述了AQP4的结构、表达、调控与功能以及AQP4与脑水肿关系的研究进展。     

人胸膜间皮细胞水通道蛋白1～10 mRNA的表达

体外培养人胸膜间皮细胞(HPMC),检测人胸膜间皮细胞水通道蛋白1～10mRNA的表达,探讨其在胸腔内液体平衡中的意义.从胸腔积液中分离人胸膜间皮细胞,进行培养,用形态学和免疫组化染色进行细胞鉴定.用RT-PCR检测水通道蛋白1～10(AQP1～10)mRNA在人胸膜间皮细胞上的表达.成功建立人胸膜间皮细胞体外培养模型,鉴定证实为间皮细胞,人胸膜间皮细胞上AQP1～10mRNA均有表达,AQP1、AQP9、AQP10表达丰富.人胸膜间皮细胞存在AQP1～10mRNA的表达,结合已知水通道蛋白的功能,证实人胸膜间皮细胞参于胸腔内液体转运.     

TRPV4参与低渗对水通道蛋白-5表达的调节

水通道蛋白-5（aquapofin-5,AQP5）在角膜、多种外分泌腺和Ⅰ型肺上皮细胞表达,在调节细胞膜对水分子的通透性中发挥重要作用。已有研究表明TNF-α、cAMP、腺病毒感染和高渗可以调节AQP5表达。但是,细胞外低渗对于AQP5表达的影响尚不清楚。