胃組織中水通道蛋白表達及藥物干預(yù)的思考

楊鵬　張三印

摘要：水通道蛋白（AQPs）是一組與水及部分小分子通透相關(guān)的細胞膜轉(zhuǎn)運蛋白。在胃相關(guān)疾病的研究中，AQPs 的作用日益引起人們的注視。AQPs 不僅可以參與水分轉(zhuǎn)運及胃液的生成，而且與相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展和防治有關(guān)。通過探討AQPs在胃組織中的表達及藥物干預(yù)的作用，思考中醫(yī)藥通過AQP治療胃炎的思路，以期為相關(guān)疾病的臨床治療提供新思路和視角。

關(guān)鍵詞：水通道蛋白；胃組織；藥物干預(yù)

中圖分類號：R22 文獻標志碼：A 文章編號：1007-2349（2016）08-0099-03

水液代謝對于維持機體正常的生命活動及生理功能至關(guān)重要，而胃炎、腸炎等胃腸疾病的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸與水液代謝的動態(tài)平衡密切相關(guān)，尤其在胃腸疾病的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸中占重要地位。廣泛分布于人體各組織中的一類跨膜蛋白水通道蛋白（aquaporins，AQPs）是實現(xiàn)細胞跨膜水轉(zhuǎn)運的重要分子，在消化系統(tǒng)中有著大量的表達，在消化系統(tǒng)水代謝中起著關(guān)鍵作用。近期研究表明，多種AQPs 蛋白的表達異常與胃炎的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。思考AQPs在胃組織中的表達及藥物干預(yù)的作用，以期為相關(guān)疾病的臨床治療提供新思路和視角。

1 水通道蛋白的結(jié)構(gòu)和生物學作用

水通道蛋白是一組單體分子量約 30kDa 疏水性膜轉(zhuǎn)運蛋白家族，主要介導水的跨膜轉(zhuǎn)運，自從Agre于1992 年首次克隆第一個AQP 蛋白后，關(guān)于AQP 蛋白的研究報道越來越多。目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)AQPs 蛋白的13 種亞型AQP0-12[1]。AQPs 是分布在人組織細胞膜上的相對分子質(zhì)量約為30×103 的一類糖蛋白，AQPs 的一級結(jié)構(gòu)為含有6 個螺旋的單肽鏈，連續(xù)跨膜6 次，含3個胞外環(huán)（A，C，E）和2個胞內(nèi)環(huán)（B，D）。AQPs 以四聚體形式存在，每個單體可單獨形成一個水通道。B 環(huán)和E 環(huán)均具有天冬酰氨-脯氨酸-丙氨酸結(jié)構(gòu)，是AQPs 分子的重要結(jié)構(gòu)，對水分子具有通透性[2～3]。

AQPs 的主要生物學功能是介導多種細胞質(zhì)膜中水分子的快速轉(zhuǎn)運，對維持細胞、組織、器官及全身的水平衡起著決定性作用。每種AQP有其相對的組織細胞分布譜，它們在功能上不僅相對獨立，而且存在協(xié)同作用。在生理情況下，AQP基本上處于激活狀態(tài)，水通過水通道是順滲透壓梯度，由低滲區(qū)向高滲區(qū)移動，所需活化能低。水分子通過AQP的跨膜轉(zhuǎn)運除滲透壓梯度外，還受AQP表達水平的影響。而滲透壓梯度的形成、水通道蛋白功能的正常發(fā)揮又與Na+-K+-ATP酶的活性水平呈正相關(guān)。

2 水通道蛋白在胃的分布及生理意義

每天，人體胃中分泌的胃液約2升，主要由胃腺中主細胞、壁細胞、頸粘液細胞分泌的胃蛋白酶原、鹽酸、粘液等組成，既往認為，胃液的水是伴隨離子跨細胞轉(zhuǎn)運，或者通過細胞間隙而分泌。但是近年來部分學者認為，胃液中的水分與胃腺細胞膜上的AQP有關(guān)。目前發(fā)現(xiàn)在胃黏膜上有AQP1、AQP3、AQP 4、AQP5 4種亞型的表達[4]，研究較多的主要是AQP3、AQP4。但它們在胃液分泌過程中的作用仍不清楚。

AQP3是具有高度選擇性的水通道跨膜蛋白，在調(diào)節(jié)細胞內(nèi)滲透壓和細胞體積中起著非常重要的作用，從口腔到十二指腸整個上消化道都有廣泛的表達。Koyama Y 等研究發(fā)現(xiàn)AQP3主要表達在賁門腺細胞基側(cè)膜和大鼠胃的非腺體區(qū)，所以推測AQP3可能與胃腸道內(nèi)水的攝取和排泄以及胃酸分泌時水的旁路轉(zhuǎn)運有關(guān)[5]。

AQP4 也稱為汞不敏感水通道蛋白，Misaka T 等首先在人體胃黏膜上發(fā)現(xiàn)有AQP 4 的表達，主要表達在黏膜層的胃底腺細胞中，包括分泌胃酸的壁細胞和分泌胃蛋白酶原的主細胞，其蛋白質(zhì)主要表達在腺體的基膜上[6]。有人研究認為，AQP4和H+-K+-ATP酶都在大鼠的壁細胞表達，但兩者表達部位不同，H+-K+-ATP酶定位于壁細胞膜的頂部和微管泡膜上，而AQP4只表達在細胞膜的基底面和側(cè)面?；づc膜基底面的相互作用可能會產(chǎn)生某種信號，從而使AQP4選擇性表達在壁細胞膜的基側(cè)面[7]。同時胃腺不同部位的壁細胞AQP4表達也不同，胃腺頸部或上部的壁細胞AQP4表達低下或無表達，只有在底部的壁細胞才有大量AQP4表達[8]。AQP4雖然與水從壁細胞進入胃腔的過程并無直接關(guān)系[9]，但可能通過間接途徑參與胃腺的分泌，和/或參與維持細胞的正常容積。其發(fā)揮作用可能是通過如下機制[7，10]：壁細胞通過H+-K+-ATP酶及其它泵分泌HCI后，導致壁細胞失水，細胞體積變小，容積滲透壓增加；AQP4位于細胞膜的基底面，它可使水從組織間隙到細胞內(nèi)以維持細胞的容積滲透壓；細胞膜頂部沒有AQP4，因此對水的滲透性較低，也利于維持細胞的容積。

3 不同疾病下水通道蛋白表達的改變

AQP1、AQP3、AQP5可能在胃癌的發(fā)生、發(fā)展過程中起著非常重要的作用。盧明東等人研究顯示AQP1表達與胃癌的血管生成、生物學行為密切相關(guān)，可以作為判斷胃癌預(yù)后的臨床指標[11]。Xu等發(fā)現(xiàn)人胃癌組織中 AQP3 表達明顯高于相應(yīng)正常胃黏膜組織，且 AQP3 表達量的多少與組織學分類、淋巴脈管的浸潤、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有密切的相關(guān)性[12～13]，并且能促進人胃腺癌細胞系 AGS 和 SGC7901 細胞的遷移和增殖[14～15]。黃永紅等發(fā)現(xiàn) AQP5表達與胃癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移之間呈正相關(guān)，可能參與胃癌的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移[16]。

慢性淺表性胃炎是一種胃黏膜呈慢性淺表性炎癥，其基本病變是上皮細胞的變性，小凹上皮增生及固有膜內(nèi)炎細胞的侵潤。胃鏡檢查以胃黏膜充血、水腫為主。慢性胃黏膜的病變可以導致胃黏膜細胞滲透壓的改變[17]，從而改變AQP3、AQP4表達。Zhang等[18]通過FQ-PCR檢測22例淺表性胃炎患者胃黏膜的AQP3表達比正常人明顯增高。梅武軒等[19]研究顯示，慢性淺表性胃炎患者胃黏膜AQP3、AQP4表達明顯高于正常人，并且AQP3 和AQP4基因表達與祖國醫(yī)學的“脾胃濕熱程度”有關(guān)，其表達會隨著濕熱程度的加重而升高。因此推測，慢性淺表性胃炎由于上皮細胞的變性，導致胃黏膜細胞內(nèi)滲透壓的增加，誘導AQP3、AQP4的表達，從而使細胞間隙水進入黏膜細胞增加，導致黏膜的充血、水腫等。

慢性萎縮性胃炎是以胃黏膜腺體萎縮為特點的臨床常見病，主要是由于中性粒細胞和單核細胞浸潤胃黏膜固有層，中性粒細胞的跨膜遷移會增強細胞的通透性，進而導致水分丟失，日久引起胃黏膜腺體萎縮。吳晉蘭等[20]用多重刺激復制的慢性萎縮性胃炎大鼠，免疫組化法檢測模型大鼠胃黏膜AQP3、AQP4蛋白表達均明顯降低。Zhang 等[18]通過FQ-PCR檢測12例萎縮性胃炎胃黏膜的AQP3表達比正常人降低，但無統(tǒng)計學意義。因此可以推測，慢性萎縮性胃炎可能由于炎性細胞的侵潤，細胞間滲透壓的改變，使AQP3、AQP4表達減少，從而使水從組織間隙到細胞內(nèi)減少，因此黏膜細胞萎縮。

4 調(diào)節(jié)胃組織水通道蛋白表達的藥物

水通道蛋白在消化系統(tǒng)中有著大量的表達，在消化系統(tǒng)水代謝中起著關(guān)鍵作用，在胃癌、胃炎等疾病中，水通道蛋白的表達發(fā)生明顯的改變，因此，部分學者在以水通道蛋白為靶點開發(fā)治療相關(guān)疾病的藥物及探討藥物的作用機制方面進行了一系列的研究。孫維建等通過細胞增殖、電鏡、免疫組化等方法研究顯示，曲古抑菌素A（TSA）不能改變胃癌細胞AQP1表達定位，但能明顯調(diào)空AQP1表達量，并認為TSA對胃癌細胞AQP1表達的調(diào)控作用是通過P38絲裂原激活蛋白激酶信號通路的作用[21]。吳名展等研究顯示乙酰唑胺可下調(diào)胃黏膜上皮水通道蛋白AQP4的表達，減輕內(nèi)毒素對胃黏膜上皮組織造成的損害，保護胃黏膜組織[22]。陳更新等研究顯示，中藥清熱化濕方等明顯通過抑制淺表性胃炎脾胃濕熱證患者AQP 3、4的基因表達的升高而達到治療作用[23]，黃秀深課題組通過一系列研究發(fā)現(xiàn)，中藥平胃散對胃腸道不同部位的AQP0、AQP1、AQP2、AQP3、AQP9有不同的調(diào)節(jié)作用，推測其可能是平胃散苦燥雖可祛濕但也可傷津液的分子機理[24～28]。

5 中醫(yī)藥通過APQ治療胃炎的思考

上述研究已經(jīng)顯示，APQ及其不同分型在不同類型胃炎的發(fā)生發(fā)展中起到非常重要的作用，但是目前在針對APQ治療胃炎方面還不盡如人意，而近年來在研究中醫(yī)藥調(diào)節(jié)APQ方面取得一系列進展，因此中醫(yī)藥通過調(diào)節(jié)APQ表達治療胃炎方面值得思考：（1）APQ與人體水液代謝密切相關(guān)，水液代謝與中醫(yī)“濕邪”的形成與發(fā)展以及致病有關(guān)，因此，研究APQ分型與胃黏膜水液代謝、胃炎不同分型、“濕”之間的相關(guān)性，是探討其中醫(yī)藥通過調(diào)節(jié)APQ治療的前提。（2）辨證論治是中醫(yī)藥的特色和精髓，如何更好的客觀化和微觀化進行中醫(yī)辨證一直是中醫(yī)學者探討的問題，因此通過探討APQ分型與胃炎中醫(yī)證型之間的相關(guān)性和一致性是否可以作為胃炎中醫(yī)辨證的微觀化指標？（3）根據(jù)文獻及臨床應(yīng)用，篩選能調(diào)節(jié)中醫(yī)“濕”的相關(guān)方藥對APQ及其亞型的作用，并根據(jù)對APQ亞型對其進行分類。（4）研究臨床治療胃炎不同分型有效的方藥，研究其針對APQ的作用機制。

6 結(jié)語

作為水轉(zhuǎn)運的特異性通道蛋白AQP3、AQP4在胃腸道正常生理功能中起著重要作用。目前研究初步闡明了AQP3、AQP4在胃腸黏膜的分布及在不同類型胃炎發(fā)生發(fā)展中的作用，但迄今為止對AQP3、AQP4在胃黏膜生理和病理狀態(tài)下的作用以及表達調(diào)控機制的認識還很粗淺，相關(guān)的藥物研究還很少，只有在循證醫(yī)學和基礎(chǔ)醫(yī)學的研究上進一步深入，了解AQPs在不同類型胃炎發(fā)生、發(fā)展中的作用及其機制，才能為臨床的治療及開發(fā)相應(yīng)靶點的藥物提供確切的依據(jù)。

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（收稿日期：2016-05-10）