水通道蛋白在胎盤胎膜中的表達與羊水量異常的相關(guān)性分析

張濤 紀萍

（濰坊市中醫(yī)院 山東 濰坊 261000）

1.水通道蛋白家族的組成及分類

水通道蛋白(AQPs)廣泛存在于動、植物及微生物細胞膜上，屬于專門針對水的通道蛋白，具有自由水的轉(zhuǎn)運功能，是自由水從細胞進出的主要路徑。Agre 等[1]在1988 年對紅細胞膜進行分離純化Rh 血型時偶爾發(fā)現(xiàn)了一個新的28KD 的疏水樣跨膜蛋白，后被證實是AQP1，此后水分子的跨膜轉(zhuǎn)運研究在分子水平上獲得重大進展。AQPs 是小而完整的膜蛋白，以四聚體的形式存在，每一個單體都具有水通道特性，在其中心形成親水孔道，對水進行轉(zhuǎn)運，維持細胞的整體環(huán)境穩(wěn)定，并有效參與其他重要生理功能。

（1）AQPs 的結(jié)構(gòu)：AQPs 目前至少有AQP0-AQP12 等13種亞型分布于不同的組織，它們屬于疏水性小分子跨膜蛋白，單體的大小26-34KD，平均約為30KD。水通道蛋白一級結(jié)構(gòu)中共存在6 個跨膜區(qū)段，由5 個環(huán)相連，細胞膜內(nèi)有2 個內(nèi)環(huán)（B和D），膜外有3 個外環(huán)（A、C 和E）。

（2）AQPs 的分類：臨床通產(chǎn)個根據(jù)滲透特異性將AQPs分為2 類：一類對水具有特異滲透性，包括AQP0、AQP1、AQP2、AQP4、AQP5、AQP6、AQP8；另一類除可以對水進行轉(zhuǎn)運外，還可以滲透尿素、甘油等小分子溶質(zhì)，尤其是甘油，遂又被稱為水甘油通道，包括AQP3、AQP7、AQP9、AQP10。將AQP11、AQP12 歸類為超級水通道蛋白亞族，主要在細胞的內(nèi)膜系統(tǒng)中表達，在消化酶的分泌過程中起作用。

2.各種AQPs在胎盤胎膜組織中的分布

在產(chǎn)婦胎盤胎膜中針對AQPs 的研究報告較早已出現(xiàn)，目前已被證實有7 種AQPs 在正常妊娠的胎盤、胎膜組織中表達，主要為AQP-1、3、4、5、8、9、11 亞型[2-3]。

（1）AQP1：研究表明AQP1 表達于羊膜上皮及絨毛膜細胞滋養(yǎng)層，Hasegawa[4]的研究主要利用原位雜交聯(lián)合免疫組化對大鼠胎盤進行檢測，并成功發(fā)現(xiàn)大鼠胎盤中的AQP1。Johnston 等[5]通過研究AQP1 和AQP3 在妊娠狀態(tài)下楊胎盤胎膜中的具體分布情況以及在胎兒不同發(fā)育時期的表達情況，發(fā)現(xiàn)AQP1 表達于羊的胎盤血管的絨毛內(nèi)皮細胞、合體滋養(yǎng)細胞以及內(nèi)皮細胞；Mann 等[6]報道稱在人體羊膜上皮細胞以及絨毛膜上皮細胞均將存在AQP1 的表達。并且認為羊水在羊膜腔至胎兒的運輸過程中，羊水對AQP1 有較為重要的作用。

(2)AQP3：研究發(fā)現(xiàn)在胎盤以及絨毛組織上所覆蓋有滋養(yǎng)上皮細胞，通過對此類細胞進行詳細觀察后發(fā)現(xiàn)細胞頂質(zhì)膜處存在AQP3 表達，在羊膜上皮細胞中未發(fā)現(xiàn)表達。Mann 等報道了對于人體胎膜組織進行詳細檢查分析后，組織上AQP1 以及AQP3 的表達與細胞具體定位情況，即是在人體絨毛膜上成功發(fā)現(xiàn)AQP3 的表達，但并未于羊膜上發(fā)現(xiàn)其表達，遂認為在人體中AQP3 的表達可能主要負責(zé)層屏障對于水的轉(zhuǎn)運功能。

(3)AQP4、AQP5：De Falco 等研究發(fā)現(xiàn)AQP4 表達于妊娠早期至妊娠晚期的上皮細胞、合體滋養(yǎng)層及胎盤絨毛的基質(zhì)中。

(4)AQP8、AQP9：Wang 等 用RT-PCR、 原 位 雜 交、Northern blotting、免疫組化等技術(shù)檢測到AQP8、AQP9 的基因表達，發(fā)現(xiàn)表達最強的部位為絨毛膜，羊膜中僅以較低水平表達。AQP9 主要集中表現(xiàn)于羊膜、絨毛膜滋養(yǎng)細胞、胎盤合體滋養(yǎng)層以及細胞滋養(yǎng)層，在臍帶不表達。

(5)AQP11：PRAT[7]等在2012 年的報道中首次證實AQP11 表達于人類胎盤、胎膜中。Escobar 首次揭示了AQP11基因在妊娠第10、14 周時絨毛膜上表達，此后，Part 等人的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)在妊娠期間AQP11mRNA 以及對應(yīng)蛋白將集中表達于羊膜和絨毛膜，并可于WISH 細胞系中發(fā)現(xiàn)對應(yīng)表達。

3.水通道蛋白表達與羊水量異常的關(guān)系

AQP1：Beall 等通過對妊娠時間在10-19d 范圍的小鼠實施AQPs 以及羊水總量的研究后可知，羊水總量與AQP1、9 表達整體為負相關(guān)，與AQP3 為正相關(guān)，因此研究結(jié)果表示妊娠期羊水的水流量主要可通過AQP1 進行調(diào)節(jié)，母體循環(huán)羊水量通過AQP3 調(diào)節(jié)。

AQP3：有學(xué)者認為AQP3 可能具備跨膜胎盤滋養(yǎng)屏障的水轉(zhuǎn)運介導(dǎo)意義，并可起到妊娠期羊水量調(diào)節(jié)作用。徐靜[8]等的研究表明，人體羊膜上皮、絨毛膜滋養(yǎng)以及胎盤滋養(yǎng)細胞均存在AQP3 的蛋白表單，且自身羊水量不同的孕婦相關(guān)表達強度與羊水量呈正相關(guān)。有研究認為當出現(xiàn)羊水特發(fā)性過多時

AQP5：Zhang[9]等研究亦證明羊水與AQP5 的蛋白表達呈正相關(guān)，并認為孕婦自身羊水發(fā)生異常主要是由于機體內(nèi)AQP5 蛋白表達發(fā)生異常所致。

AQP8、AQP9：AQP8 表達降低主要是可能由于孕婦自身胎盤逐漸老化或機體自身為調(diào)節(jié)羊水平衡而對AQP8 蛋白表達的抑制所致，從而認為人體中羊水量減少與AQP8 的蛋白表達降低有較為緊密的關(guān)聯(lián)。Damiano 等在研究正常妊娠和子癇前期患者的胎盤時發(fā)現(xiàn)AQP9 的表達與尿素通過胎盤的量成正相關(guān)，而與水通過胎盤的量無相關(guān)性。

4.水通道蛋白的調(diào)節(jié)

胎盤胎膜內(nèi)AQPS 與正常妊娠、母胎液體平衡有密切關(guān)系，AQPs 蛋白的表達以及變化均可能對人體羊水量產(chǎn)生影響，從而調(diào)節(jié)羊水總量，保持羊水平衡。AQPs 蛋白的表達水平及其對水的通透性受激素、神經(jīng)遞質(zhì)等因素的綜合作用調(diào)節(jié)。AQPs 的各種調(diào)節(jié)方式之間相互作用，可分為兩種調(diào)節(jié)方式：長期調(diào)節(jié)和短期調(diào)節(jié)。

(1)短期調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)AQPs 的活性，主要為穿梭機制調(diào)節(jié)與磷酸化調(diào)節(jié)。其中短期調(diào)節(jié)最常見的機制是通過磷酸化改變AQPs 的結(jié)構(gòu)，來調(diào)節(jié)其活性。Wang 等[10]通過對人體羊膜上皮細胞中所取得的WISH 細胞進行AQP8 詳細分析后發(fā)現(xiàn)，人體羊膜上皮細胞中表達的AQP8 與第二信使cAMP 有較大關(guān)聯(lián)，前者受到后者的調(diào)控。后又經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)AQP3 的表達也受第二信使cAMP 的調(diào)控。AQP1、2、4、5 都具有蛋白激酶A 與C 的同源序列。此外，pH 還可直接對AQPs 進行調(diào)節(jié)，如pH為6.5 時可增加AQP0 對水的滲透性；pH 為中性時AQP3 可通透水和甘油；堿性環(huán)境可提高AQP4 對水的通透性。

(2)長期調(diào)節(jié)：研究表明很多物質(zhì)或因子都可在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)AQPs mRNA 和蛋白的表達，如激素、細胞因子、血管活性介質(zhì)、滲透性物質(zhì)及病理狀態(tài)等，從而增加對水的通透性。如AQP1 可以在皮質(zhì)醇類的誘導(dǎo)下，使其表達上調(diào)；目前，越來越多的證據(jù)表明，轉(zhuǎn)錄和翻譯水平存在對AQPS 的直接調(diào)節(jié)，但仍需要進一步研究證實。

5.小結(jié)

綜上所述，不同AQPs 在人類胎盤胎膜中的表現(xiàn)與定位亦不相同，其作用機制及調(diào)節(jié)機制也不相同，AQPs 在人體羊膜對于羊水平衡有較為重要的調(diào)控意義。但AQPs 蛋白的表達與孕婦自身羊水量間的詳細關(guān)系尚未明確，通過對各研究結(jié)果進行分析后可知，各項研究的結(jié)果亦無統(tǒng)一結(jié)果。因此我們?nèi)孕柽M一步研究AQPs 亞型在胎盤、胎膜的準確定位，研究AQPs 不同分型在羊水量正常及異常的孕婦胎盤、胎膜的表達程度，進一步探索AQPs 的調(diào)節(jié)因素，并了解不同因素對于AQPs 的調(diào)節(jié)作用，從而確定AQPs 對于人體羊水平衡調(diào)節(jié)的正確作用方式，以此為此類患者的治療提供新的治療方法，提升整體治療效果。