胃組織中水通道蛋白表達及藥物干預的思考

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

關鍵詞：水通道蛋白；胃組織；藥物干預

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重要，而胃炎、腸炎等胃腸疾病的發(fā)生、發(fā)展和轉歸與水液代謝的動態(tài)平衡密切相關，尤其在胃腸疾病的發(fā)生、發(fā)展和轉歸中占重要地位。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。思考AQPs在胃組織中的表達及藥物干預的作用，以期為相關疾病的臨床治療提供新思路和視角。

1 水通道蛋白的結構和生物學作用

水通道蛋白是一組單體分子量約 30kDa 疏水性膜轉運蛋白家族，主要介導水的跨膜轉運，自從Agre于1992 年首次克隆第一個AQP 蛋白后，關于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量約為30×103 的一類糖蛋白，AQPs 的一級結構為含有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-丙氨酸結構，是AQPs 分子的重要結構，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膜中水分子的快速轉運，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。

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。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，在調節(jié)細胞內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膜和大鼠胃的非腺體區(qū)，所以推測AQP3可能與胃腸道內水的攝取和排泄以及胃酸分泌時水的旁路轉運有關[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，可以作為判斷胃癌預后的臨床指標[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、淋巴結轉移有密切的相關性[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表達與胃癌淋巴結轉移之間呈正相關，可能參與胃癌的發(fā)生、發(fā)展和轉移[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，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減少，因此黏膜細胞萎縮。

4 調節(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，但能明顯調空AQP1表達量，并認為TSA對胃癌細胞AQP1表達的調控作用是通過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胃黏膜上皮水通道蛋白AQP4的表達，減輕內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)藥調節(jié)APQ方面取得一系列進展，因此中醫(yī)藥通過調節(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，水液代謝與中醫(yī)“濕邪”的形成與發(fā)展以及致病有關，因此，研究APQ分型與胃黏膜水液代謝、胃炎不同分型、“濕”之間的相關性，是探討其中醫(yī)藥通過調節(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)文獻及臨床應用，篩選能調節(jié)中醫(yī)“濕”的相關方藥對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 結語

作為水轉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控機制的認識還很粗淺，相關的藥物研究還很少，只有在循證醫(yī)學和基礎醫(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)相應靶點的藥物提供確切的依據(jù)。

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（收稿日期：2016-05-10）