水通道蛋白3的研究進(jìn)展

陳利瓊 朱雪瓊

1991年Argre等完成了對AQP1的克隆和鑒定，從而確定了細(xì)胞膜上存在轉(zhuǎn)運(yùn)水的特定性通道蛋白。迄今為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了13種水通道蛋白，即AQP0～AQP12，稱水通道蛋白家族［1～3］。水通道蛋白(aquaporins，AQPS)是特異性轉(zhuǎn)運(yùn)水的蛋白家族，能顯著增加細(xì)胞膜水的通透性，參與水的分泌、吸收及細(xì)胞內(nèi)外平衡的調(diào)節(jié)。水通道蛋白同時(shí)具有促進(jìn)細(xì)胞遷移、細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡的作用。水通道蛋白3(AQP3)是水通道蛋白家族成員之一，除對水有通透性以外，還能夠通透甘油和尿素的水通道蛋白?，F(xiàn)就水通道蛋白3在婦產(chǎn)科領(lǐng)域的研究動(dòng)態(tài)做一綜述。

一、AQP3的概述

1.AQP3在正常胎盤、胎膜中的表達(dá):水通道蛋白3最先從小鼠的腎臟發(fā)現(xiàn)，在腎臟集合管的基膜表達(dá)［4］。AQP3的分子質(zhì)量約為29kDa，對單價(jià)離子如Na+、K+、Cl－等沒有通透性，但能通透水、尿素、甘油等。2000年 Johnston等［5］用 RT－PCR檢測到AQP3mRNA在羊膜上的表達(dá)，AQP3從羊妊娠第60天開始表達(dá)，到妊娠后期表達(dá)水平增加，在妊娠100天時(shí)表達(dá)增加16倍。2002年Mann等［6］在人類胎膜上未發(fā)現(xiàn)AQP3的表達(dá)。2004年Liu等［7］用RTPCR發(fā)現(xiàn)AQP3在羊的胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞表達(dá)，在羊妊娠66、100、140天時(shí)呈高表達(dá)。2005年在人類的組織芯片研究中發(fā)現(xiàn)，AQP3在人類很多組織中表達(dá)，尤其在腎臟的基膜細(xì)胞、遠(yuǎn)端結(jié)腸、空腸上皮細(xì)胞、氣管和支氣管上皮細(xì)胞等呈高表達(dá)［8］;AQP3在前列腺基膜細(xì)胞，輸卵管上皮細(xì)胞、子宮內(nèi)膜、關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞中呈中等表達(dá);AQP3在骨骼肌、心肌、生精管、羊膜上皮細(xì)胞、胎盤和卵巢等呈輕度表達(dá)。2006年Wang等［9］用RT－PCR和IHC法發(fā)現(xiàn)AQP3在胎盤合體滋養(yǎng)細(xì)胞、絨毛膜滋養(yǎng)細(xì)胞和羊膜上皮細(xì)胞上表達(dá)。上皮細(xì)胞中AQP3的高表達(dá)和非上皮細(xì)胞中的的表達(dá)，認(rèn)為AQP3與人類體內(nèi)的水化屏障和滲透壓的動(dòng)態(tài)平衡調(diào)節(jié)有關(guān)。

2.胎盤胎膜中 AQP3表達(dá)相關(guān)的調(diào)節(jié)因素: Wang等［9］應(yīng)用RT－PCR技術(shù)研究cAMP對正常足月妊娠產(chǎn)婦的羊膜上皮細(xì)胞中AQP3mRNA表達(dá)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)forskolin(腺苷酸環(huán)化酶激動(dòng)劑)和SP－cAMP(PKA的激活劑)培養(yǎng)2h均使人羊膜上皮細(xì)胞中AQP3mRNA表達(dá)增加，且前者培養(yǎng)10h后仍保持上升，20h后回落到原始水平。因此認(rèn)為在人羊膜上皮細(xì)胞中第2信使cAMP可以上調(diào)羊膜上皮細(xì)胞中AQP3mRNA的表達(dá)。

二、水通道蛋白與羊水量的調(diào)節(jié)

正常羊水圍繞胎兒，與胎兒的生長發(fā)育密切相關(guān)。羊水的來源從母親的血漿通過胎盤，逐漸改變?yōu)樘耗蛞涸黾雍吞悍我旱漠a(chǎn)生。羊水的重吸收包括胎兒吞咽、胎膜的吸收和膜內(nèi)途徑吸收。近年來研究發(fā)現(xiàn)，羊水膜內(nèi)吸收途徑，不僅介導(dǎo)水的轉(zhuǎn)運(yùn)，而且在羊水成分調(diào)節(jié)中有重要的作用。Liu等［7，10］研究表明AQP3在羊胎盤發(fā)育過程中的表達(dá)水平在妊娠100天時(shí)最高，與胎兒的快速生長時(shí)期一致，提示其在母胎液體平衡交換中可能有一定作用。Wang等［9］用RT－PCR和免疫組織化學(xué)研究正常晚期妊娠孕婦胎膜上AQP3的表達(dá)，RT－PCR發(fā)現(xiàn)AQP3在人類胎盤、絨毛膜、羊膜上表達(dá)，免疫組化發(fā)現(xiàn)AQP3在胎盤合體滋養(yǎng)細(xì)胞、絨毛膜滋養(yǎng)細(xì)胞和羊膜上皮細(xì)胞中表達(dá)。AQP3的表達(dá)受cAMP的調(diào)控而上調(diào)，認(rèn)為AQP3不僅通透水、甘油、尿素，其在胎膜上的表達(dá)調(diào)節(jié)，可能與羊水的動(dòng)態(tài)平衡有關(guān)。Beall等［11］研究發(fā)現(xiàn)老鼠妊娠第10～16天時(shí)胎盤上AQP3表達(dá)增加，在妊娠10～19天時(shí)胎盤上AQP3的表達(dá)沒有變化，隨著妊娠的進(jìn)展AQP3在羊膜上的表達(dá)沒有變化，羊水的多少與胎盤上AQP3的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，認(rèn)為AQP3主要調(diào)節(jié)母體循環(huán)通過胎盤的水流量。Wang等［9］在原代培養(yǎng)的人羊膜、絨毛膜和胎盤組織中均有mRNA的表達(dá)，且在胎盤中最高，在羊膜中最低，可能與維持羊水平衡和液體交換有關(guān)。2009年朱雪瓊等［12］采用實(shí)時(shí)熒光PCR方法發(fā)現(xiàn)AQP3基因在人羊膜、絨毛膜和胎盤中表達(dá)，同時(shí)免疫組織化學(xué)法表明AQP3主要在人羊膜上皮細(xì)胞，絨毛膜滋養(yǎng)細(xì)胞和胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞中表達(dá)，AQP3在羊水過少孕婦胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞上的表達(dá)明顯上調(diào)，其在羊膜上的表達(dá)下調(diào)，認(rèn)為AQP3可能增加母體到胎兒的水流量。朱雪瓊等［13］同時(shí)發(fā)現(xiàn)AQP3在羊水過多孕婦羊膜上皮細(xì)胞和絨毛膜滋養(yǎng)細(xì)胞中的表達(dá)上調(diào)，而在胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞中的表達(dá)下降，認(rèn)為AQP3可能增加羊水的膜內(nèi)吸收途徑，同時(shí)減少母體循環(huán)中通過胎盤的水流量，試圖維持羊水平衡。

三、AQP3與生殖

生殖過程的許多方面涉及到液體的改變，如卵泡的發(fā)育、胚胎的發(fā)育、精子的發(fā)育成熟、精液的形成等，都與大量液體的分泌和重吸收密切相關(guān)。大量研究顯示AQP豐富的表達(dá)于睪丸、精子、卵泡、子宮等組織。哺乳動(dòng)物精子從男性生殖管道向女性生殖管道轉(zhuǎn)移過程中經(jīng)歷一次滲透壓的下降，這種低滲狀態(tài)不僅能激活精子的蠕動(dòng)，還可以造成精子結(jié)構(gòu)和功能的變化。研究發(fā)現(xiàn)AQP3在精子的尾部表達(dá)，AQP3缺陷的精子其蠕動(dòng)功能激活正常，但增加漏出，導(dǎo)致細(xì)胞腫脹，最終導(dǎo)致精子體積調(diào)節(jié)障礙和細(xì)胞過度腫脹，阻礙精子進(jìn)入輸卵管，影響受孕，提示AQP3可能與精子體積調(diào)節(jié)和精子的運(yùn)動(dòng)有關(guān)［14］。人類卵巢的排卵與血漿滲透壓的改變和大量液體的擴(kuò)張有關(guān)。Jo等［15］研究發(fā)現(xiàn)，AQP3在老鼠未成熟卵母細(xì)胞及體外成熟的卵母細(xì)胞中表達(dá)，未成熟卵母細(xì)胞發(fā)育過程中AQP3表達(dá)增加，待成熟后AQP3表達(dá)下降，提示AQP3與未成熟的卵母細(xì)胞發(fā)育有關(guān)。Thoroddsen等［16］研究發(fā)現(xiàn)，AQP1～4在細(xì)胞囊和顆粒細(xì)胞表達(dá)，在排卵期時(shí)AQP3的表達(dá)增加，提示可能與濾泡破裂有關(guān)。Meng等用 RT－PCR檢測老鼠卵母細(xì)胞AQP3mRNA的表達(dá)，顯示PMSG聯(lián)合HCG控制性超排卵導(dǎo)致小鼠M－Ⅱ卵母細(xì)胞上AQP3表達(dá)水平下降，可能影響了水分子和滲透性保護(hù)劑等成分在細(xì)胞內(nèi)外的分布，加重了凍存對細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的損害，從而使卵母細(xì)胞的凍融存活率降低，導(dǎo)致受孕率的減少。

四、AQP3與妊娠期高血壓疾病

妊娠期高血壓疾病是一種全身小血管痙攣導(dǎo)致內(nèi)皮損傷為特征性疾病，內(nèi)皮損傷或功能異常導(dǎo)致血管通透性增加及體液及蛋白質(zhì)滲漏，是妊娠期高血壓疾病發(fā)生發(fā)展中的中心環(huán)節(jié)。李留霞等分別報(bào)道了AQP1和AQP3在妊娠期高血壓疾病患者胎盤和胎膜上的表達(dá)，認(rèn)為其與妊娠期高血壓疾病病情程度有關(guān)。本研究采用免疫組化測定子癇前期和正常妊娠患者胎盤胎膜上AQP3的表達(dá)發(fā)現(xiàn)，AQP3在子癇前期患者胎盤上的表達(dá)較正常妊娠組上調(diào)，其中重度子癇前期組胎盤上的AQP3的表達(dá)較輕度組升高，提示可能是胎盤上的AQP3表達(dá)增加，引起細(xì)胞凋亡增加，滋養(yǎng)細(xì)胞淺著床，導(dǎo)致血管重鑄障礙，導(dǎo)致胎盤缺血缺氧，導(dǎo)致子癇前期的發(fā)生。

五、AQP3與妊娠期糖尿病

妊娠期糖尿病是妊娠期間發(fā)現(xiàn)或發(fā)病的由不同程度糖耐量異常及糖尿病引起的不同程度的高血糖。近年研究發(fā)現(xiàn)其可能與胰島素抵抗、炎癥因子、細(xì)胞因子、遺傳因素等有關(guān)。妊娠期糖尿病孕婦易并發(fā)羊水過多、流產(chǎn)、早產(chǎn)、胎兒生長受限、巨大兒等并發(fā)癥，是否存在胎盤胎膜上水通道蛋白的異常表達(dá)，目前研究不多。劉廣智等研究發(fā)現(xiàn)水通道蛋白3 mRNA在妊娠期糖尿病的孕婦胎膜上的表達(dá)水平明顯高于正常孕婦組，而水通道蛋白1在妊娠期糖尿病組和正常孕婦兩組中的表達(dá)無明顯異常。

六、AQP3與乳汁分泌

Matsuzaki等采用RT－PCR和免疫組化方法對小鼠乳腺細(xì)胞的檢測發(fā)現(xiàn)AQP3在乳腺分泌上皮細(xì)胞基膜和小葉導(dǎo)管上皮細(xì)胞表達(dá)，且在未妊娠的老鼠中未發(fā)現(xiàn)AQP3的表達(dá)，提示AQP3可能在乳汁的形成和分泌中起作用。

七、AQP3與婦科腫瘤

惡性腫瘤最基本的生物學(xué)特征是癌組織的無限增殖和瘤細(xì)胞的分化異常。研究表明AQP與腫瘤血管生成及腫瘤的生長及擴(kuò)散有關(guān)。Ji等研究發(fā)現(xiàn)AQP3在卵巢癌細(xì)胞中表達(dá)，EGF刺激卵巢癌細(xì)胞遷移后，發(fā)現(xiàn)其AQP3表達(dá)上調(diào)，此外發(fā)現(xiàn)用姜黃素治療后，其AQP3表達(dá)下調(diào)，提示AQP3可能增強(qiáng)卵巢癌細(xì)胞的增殖及轉(zhuǎn)移能力。李留霞等研究發(fā)現(xiàn)AQP3在交界性和惡性卵巢上皮性腫瘤組織中的表達(dá)水平高于正常卵巢組織和良性卵巢腫瘤組織，并且隨著惡性卵巢上皮性腫瘤的組織學(xué)分級及臨床分期的遞增，AQP3的表達(dá)水平也遞增，提示AQP3的高表達(dá)與卵巢上皮性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、浸潤和轉(zhuǎn)移有關(guān)。

八、AQP3與性生活

ParK等對雌性老鼠陰道神經(jīng)刺激60s后再處死，采用Western boltting和免疫組化法檢測陰道上AQP1、AQP2和AQP3的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)AQP1在陰道毛細(xì)血管和靜脈表達(dá)，AQP2在陰道上皮細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)，AQP3在陰道上皮細(xì)胞細(xì)胞膜中表達(dá)。陰道神經(jīng)刺激后AQP3在陰道內(nèi)的表達(dá)沒有變化，提示AQP3可能與陰道潤滑及性生活無關(guān)。

總之，水通道蛋白的發(fā)現(xiàn)使我們能夠在分子水平認(rèn)識一些婦產(chǎn)科疾病的發(fā)生發(fā)展的過程，從而為臨床更好治療疾病提供新的思路和途徑。

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