AQP-4在几种常见类型脑水肿中的表达及其作用

脑水肿是指各种原因导致的脑组织水含量增多,可导致脑容积增大、颅内压增高,脑水肿发病机制复杂,是多种颅脑疾病如脑静脉血栓形成、脑缺血、脑出血、脑组织创伤等的主要病理生理改变之一,其形成严重影响疾病预后,是颅脑疾病中致残、致死的主要原因。水通道蛋白(Aquaporin,缩写为AQP)是一个具有高度选择性通透水的膜通道蛋白家族,包括200多个家族成员,其蛋白质分子结构中有一狭窄的亲水性孔道,通过该孔道水分子从水位势能高的一侧迅速扩散到势能低的一侧,而其它的物质则不能通过;AQP-4是脑内含量最多的水通道蛋白,最近研究表明AQP-4参与多种颅脑疾病的脑水肿的形成及消退。本文就AQP-4在几种常见类型脑水肿中的表达及作用进行综述。     

水通道的生物学研究

美国约翰·霍普金斯大学生化教授彼得·埃格瑞博士,他被瑞典皇家科学院授予2003年诺贝尔化学奖,以承认他们的实验室在1991年发现的水通道。水通道或称水孔蛋白的发现为这类蛋白的生化学、生理学和遗传学开创了一个黄金时代。 现在已鉴定了10余种哺乳动物水通道,每种都有其特定的组织分布。在肾脏、肺、眼和脑等组织表达多种水通道,构成水转运的网络。已确定水孔蛋白的基本结构是在细胞膜中以四聚体的形式存在。水通道参与许多临床疾病,包括尿崩症到各种形式水肿的病生理学过程。它们可能是治疗水平衡紊乱性疾病的靶。     

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。     

神经系统内水通道蛋白4的功能研究进展

水通道蛋白4 (aquaporin 4,AQP4) 是中枢神经系统内重要的水通道蛋白之一,除了在海马、视上核和室旁核等部位的少数神经元上有分布外,主要表达在星形胶质细胞和室管膜上皮细胞中.近期的研究发现,AQP4除了参与脑脊液(cerebrospinal fluid,CSF)分泌、吸收等中枢神经系统内水代谢平衡的调节外,还有许多令人感兴趣的功能表现.AQP4能够影响星形胶质细胞的迁移和胶质疤痕的愈合;影响神经信号的传导;还能够调节星形胶质细胞对K 和谷氨酸的重摄取;改变神经元神经递质的释放;参与突触以及细胞间隙连接的形成等.上述发现表明AQP4不仅是影响中枢神经系统内水和电解质平衡的关键因素,而且是决定星形胶质细胞结构功能的重要分子基础之一.因此AQP4为众多脑疾病的治疗提供具有重要价值的潜在药物作用靶点,调控AQP4的表达与功能将成为治疗许多神经系统疾病的新策略.     

脂肪细胞激素和细胞因子在能量平衡调节中的作用

肥胖与糖尿病、高血压,心脑血管疾病的发病密切相关,深入了解机体能平衡调节机制,驿防治肥胖和上述疾病有重要意义,脂肪细胞不但储能,同时通过它表达分泌各种激素和细胞因子,如瘦素,解偶联蛋白及肿瘤坏死因子等参与机体能量平衡的调节。脂肪细胞与胰岛之间亦有相互调节作用,并同参与机体的糖代谢脂肪代谢和能量代谢调节。     

Apelin与血管加压素在水平衡中的研究

Apelin受体与血管加压素Ⅱ型受体均属于G蛋白偶联受体,Apelin与血管加压素均由下丘脑大细胞AVP神经元分泌,Apelin受体与血管加压素Ⅱ型受体均在肾脏表达,本文就Apelin与血管加压素的分布及参与水平衡调节做简单的综述,为其参与水代谢疾病的发病机制提供理论依据。     

分泌型β-淀粉样蛋白前体蛋白的神经保护作用及其分子机制

β-淀粉样蛋白前体蛋白(β-amyloid precursor protein,APP)是体内广泛表达的跨膜蛋白质,已知APP经β-分泌酶切割产生的β-淀粉样蛋白(Aβ)是阿尔茨海默病(AD)的标志性病理分子之一,但对APP生理功能的认识比较有限。近年的研究却发现,APP经分泌酶切割的可溶性胞外片段sAPP对于兴奋性神经毒性、脑缺血、脑创伤等病理状况具有与β-淀粉样蛋白相反的神经保护作用。离体和在体研究证明,APP的α-分泌酶切割片段sAPPα可促进神经元的增殖、分化以及促进突触的发育,并改善突触传递和突触可塑性,进而提升学习与认知功能;APP基因缺失则造成不良后果。已报道的sAPPα神经保护作用机制包括激活高电导钾通道,抑制电压依赖性钙通道和NMDA受体通道介导的钙内流,调节神经细胞的离子稳态,平衡神经元和突触的兴奋性。值得注意的是,最新的研究鉴定出sAPP在细胞表面的特异性受体GABA_BR1a,sAPP通过与该受体结合调节突触传递,协同降低神经元的异常兴奋性。可以预见,深入研究与发掘sAPP神经保护作用的机制与替代方法,恢复退行性病变脑组织已经降低的sAPPα水平与下游效应分子功能,将可能为相关脑疾病的发病机制与防治提供新思路或新策略。     

TRPC6在肺部的生理与病理生理功能

经典瞬时受体电位(transient receptor potential canonical,TRPC)通道是一类非选择性钙离子通道,TRPC6是TRPC家族的成员之一,其基因编码的蛋白在人体脑、肾、肝和肺等多个器官均有表达。TRPC6不仅是肺中表达最丰富的TRPC通道,也是目前肺部疾病中研究最多的TRPC通道。TRPC6参与动物体内许多重要的生理和病理调节过程,TRPC6的基因突变或过表达可引起胞内钙离子信号通路异常,从而导致多种病理生理改变。肺部疾病的病理生理过程有多种细胞共同参与。TRPC6在不同的细胞中表达不同,表现的生理与病理生理功能则有差异。     

伴皮层下囊肿的巨脑性白质脑病基因突变导致星形胶质细胞肿胀与囊肿形成

伴皮层下囊肿的巨脑性白质脑病(MLC)是MLC1或GlialCAM突变导致的主要以星形胶质细胞功能障碍为主的髓鞘变性疾病,特征为脑白质弥漫性肿胀与囊肿形成。MLC1/GlialCAM主要表达于星形胶质细胞终足,可能参与星形胶质细胞胞膜水与离子的转运。GlialCAM蛋白可协助MLC1蛋白及ClC2通道在细胞胞膜定位。MLC1蛋白可能参与多种水与离子的转运,参与细胞体积调节。MLC1/GlialCAM突变后,可能会影响星形胶质细胞内外水与离子稳态,导致细胞肿胀及囊肿的形成,最终发生MLC。     

瞬时受体电位通道在心脑血管系统疾病中的研究进展

瞬时受体电位(TRP)通道是一类重要的非选择性阳离子通道,其家族成员众多,参与多种生理病理过程。其中,TRP通道的异常表达及功能改变与心脑血管疾病的发生发展密切相关。近年研究发现,通过拮抗或者激活TRP通道可以调节血管内皮和血管平滑肌功能,参与心脑血管疾病的调控。该文主要从TRP通道的结构及各亚家族蛋白基于血管内皮和血管平滑肌对心脑血管系统疾病的作用及机制作一综述,为心脑血管疾病的防治提供新思路。     

冬虫夏草金水相生治疗肺脏疾病的作用及其生理基础

虫草及其衍生品保护肺、肾,具有抗肺癌、抗肺肾纤维化、保护肾功能、抗炎等作用,对支气管哮喘和肺癌辅助治疗的作用较好地体现了其补益肺肾的功效,而其对肺肾的共同作用暗合传统医学"金水相生"的理论。肺主气司呼吸、主行水,而肾主纳气、主水,对于机体的水液代谢共同发挥重要的作用。现代研究表明,肺和肾脏中与水液代谢相关的共同生理和病理学基础可能主要是水通道蛋白(aquaporins,AQPs)。AQPs在肺和肾脏中广泛存在,并参与调控二脏中水液分泌、吸收及细胞内外水的平衡。作为我国传统名贵中药,冬虫夏草具有补益肺肾、益精填髓等功效,而虫草及其相关产品在临床应用过程中体现出来的对肺肾相关疾病的共同调控效果,目前尚未有系统研究。文中基于金水相生理论,以水通道蛋白家族为生理学基础,就冬虫夏草对肺脏相关疾病的作用及机制进行综述,初步探索在金水相生理论指导下虫草通过对AQPs的调控,治疗肺部疾病的临床应用和科学内涵。     

植物水通道蛋白的干旱应答机制研究进展

干旱胁迫是严重影响全球作物生产的非生物胁迫之一,研究植物耐旱机制已成为一个重要领域。水通道蛋白是一类特异、高效转运水及其它小分子底物的膜通道蛋白,在植物中具有丰富的亚型,参与调节植物的水分吸收和运输。近10年来,水通道蛋白在植物不同生理过程中的作用,一直受到研究人员的关注,特别是在非生物胁迫方面,而研究表明水通道蛋白在干旱胁迫下对植物的耐旱性起着至关重要的作用,能维持细胞水分稳态和调控环境胁迫快速响应。水通道蛋白在植物耐旱过程中的调控机制及功能较复杂,而关于其应答机制和不同亚型功能性研究的报道甚少。该文综述了植物水通道蛋白的分类、结构、表达调控和活性调节,分别从植物水通道蛋白响应干旱表达调控机制、水通道蛋白基因表达的时空特异性、水通道蛋白基因的表达与蛋白丰度,水通道蛋白基因的耐旱转化四个方面阐明干旱胁迫下植物水通道蛋白的表达,重点阐述其参与植物干旱胁迫应答的作用机制,并提出水通道蛋白研究的主要方向。     

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。     

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。     

水孔蛋白1的结构与功能

水通道,又称水孔蛋白（ａｑｕａｐｏｒｉｎ,ＡＱＰ）是动植物细胞膜上转运水的特异孔道。ＡＱＰｓ均属主体内在蛋白（ＭＩＰ）家族的成员。ＡＱＰ１是第一个被鉴定的水通道,又称原型分子水通道。它在体内的分布极广,参与多种生理功能,在膜中以四聚体的形式存在,每一单体形成一个功能性的水通道。ＡＱＰ１的表达可受汞、雌激素等多种因子的调节,并发现它与许多病理生理过程有着直接的关系。     

水通道蛋白的结构与功能研究

水通道蛋白是近年来才被发现的一种转运水分子和某些小分子物质的跨膜蛋白,本文综述了水通道蛋白的分子结构、组织分布及在泌尿、呼吸、消化、神经系统等方面的重要生理学功能。水通道蛋白的研究对阐明某些水代谢疾病的发病机制及为该类疾病提供新的治疗思路具有深远意义。     

鸟苷素家族的研究进展

鸟苷素家族是近年来发现的调节肠道与肾脏水和电解质分泌的激素,可与其受体鸟苷酸环化酶C(GC—C)结合,激活GC—C,使细胞内环磷酸鸟苷(cGMP)升高,激活囊性纤维化跨膜电导调节剂(CFTR)氯离子通道,调节水和电解质的分泌。盐的摄入量可以影响鸟苷素和尿鸟苷素mRNA的表达。最近发现,尿鸟苷素基因敲除的小鼠在肠道给予钠盐负荷后排泄钠盐的功能明显降低,血压明显升高。鸟苷素家族可能参与心脏、肾脏等疾病的病理生理过程。     

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。     

水通道蛋白的结构与功能研究

水通道蛋白是近年来才被发现的一种转运水分子和某些小分子物质的跨膜蛋白,本文综述了水通道蛋白的分子结构、组织分布及在泌尿、呼吸、消化、神经系统等方面的重要生理学功能.水通道蛋白的研究对阐明某些水代谢疾病的发病机制及为该类疾病提供新的治疗思路具有深远意义.     

脑锌代谢与阿尔茨海默病

锌是中枢神经系统含量最丰富的过渡金属元素之一,对维持中枢神经系统正常生理功能具有重要作用,其稳态失衡与多种疾病有关。阿尔茨海默病是一种多病因神经退行性疾病,以β-淀粉样斑块形成和神经原纤维缠结为主要病理特征。研究表明,脑锌代谢紊乱在阿尔茨海默病发病过程中扮演重要角色,但确切机制尚不十分清楚。综述了脑锌代谢和稳态调控以及锌和锌转运蛋白参与β-淀粉样蛋白沉积与老年斑形成的病理过程,并探讨了金属一蛋白阻尼复合物如何通过恢复脑锌稳态延缓疾病进程、改善患者认知能力的治疗策略。