阮光峰 綜述， 湯建平 審校

(同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院風(fēng)濕免疫科，上海 200065)

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·綜 述·

水通道蛋白5在干燥綜合征發(fā)病機(jī)制中的作用研究進(jìn)展

阮光峰 綜述， 湯建平 審校

(同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院風(fēng)濕免疫科，上海 200065)

干燥綜合征(Sj?gren’s syndrome， SS)是以口干、眼干為主要臨床表現(xiàn)的一種病因不明的自身免疫性疾病。水通道蛋白5(aquaporin5， AQP5)是一種能特異性跨膜轉(zhuǎn)運水的蛋白，能顯著增加細(xì)胞膜水通透性，參與水的分泌、吸收及細(xì)胞內(nèi)外水的平衡。近年來有研究表明AQP5在干燥綜合征患者唾液腺細(xì)胞中異常的亞細(xì)胞分布可能參與了疾病的發(fā)生。而恢復(fù)干燥綜合征患者腺體內(nèi)AQP5的正常亞細(xì)胞分布、上調(diào)AQP5成為治療SS的可能手段。

水通道蛋白5； 干燥綜合征；機(jī)制

干燥綜合征(Sj?gren’s syndrome， SS)是以口干、眼干為主要臨床表現(xiàn)的一種病因不明的自身免疫性疾病。根據(jù)患者是否合并其他自身免疫性疾病，將SS分為原發(fā)性干燥綜合征(primary Sj?gren’s syndrome， pSS)和繼發(fā)性干燥綜合征(secondary Sj?gren’s syndrome， sSS)。迄今對SS發(fā)病機(jī)制的研究多集中在腺上皮細(xì)胞、抗原提呈細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞與B淋巴細(xì)胞的數(shù)量與功能的異常，進(jìn)而造成外分泌腺炎性細(xì)胞浸潤、腺體破壞、腺泡萎縮。近年來有研究指出SS患者腺體破壞程度和腺體分泌功能之間并不能建立明確的對應(yīng)關(guān)系[1]，提示腺體的破壞并不是造成SS患者眼干、口干等癥狀的唯一因素。

水通道蛋白家族(aquaporins， AQP)是特異性跨膜轉(zhuǎn)運水的一組蛋白，能顯著增加細(xì)胞膜水通透性，參與水的分泌、吸收及細(xì)胞內(nèi)外水的平衡，其廣泛的存在于細(xì)菌、植物和動物細(xì)胞膜上。迄今為止，在哺乳動物細(xì)胞膜上已發(fā)現(xiàn)13種水通道蛋白(AQP0-AQP12)，這13種AQP在通透水的功能上有著相似之處，但由于表達(dá)部位不同，因而又各自發(fā)揮著特異的生理功能。Ma等[2]證實涎腺中的AQP5的表達(dá)與唾液流率顯著相關(guān)。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)AQP5可能與SS有關(guān)，本研究對AQP5參與SS發(fā)病機(jī)制及其提示的潛在治療意義做些綜述。

1 AQP5的亞細(xì)胞分布異常與SS發(fā)病

許多實驗表明SS患者及SS模型小鼠涎腺細(xì)胞中存在AQP5的亞細(xì)胞分布異常。正常狀況下AQP5主要存在于涎腺腺泡細(xì)胞頂質(zhì)膜上，而SS患者和模型小鼠其涎腺腺泡細(xì)胞頂質(zhì)膜上AQP5減少而基底膜上AQP5增加[3-7]；正常人淚腺組織活檢顯示AQP5主要在腺泡細(xì)胞頂質(zhì)膜上，SS患者其AQP5的染色則彌漫于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，而細(xì)胞膜上幾乎沒有其標(biāo)記[8]；AQP5在SS患者唇腺腺上皮內(nèi)表達(dá)減少而導(dǎo)管內(nèi)表達(dá)增加[9]。

SS嚴(yán)重程度并不總是和腺體破壞程度相關(guān)[1]，而可能與腺泡細(xì)胞內(nèi)AQP5的異常分布有關(guān)。AQP5的異常分布可能導(dǎo)致腺泡細(xì)胞對水的滲透性下降，從而使腺體的液體分泌量減少。

2 AQP5的轉(zhuǎn)運異常與SS腺體分泌

AQP5在SS患者腺體細(xì)胞中亞細(xì)胞分布改變而總含量不變，這一結(jié)果表明AQP5是轉(zhuǎn)運障礙而非合成障礙[8]。有實驗表明在大鼠腮腺腺泡的分泌囊泡膜上存在AQP5[10-11]，在毒蕈堿受體激動劑和α1-腎上腺受體激動劑的作用下，AQP5將隨著分泌囊泡轉(zhuǎn)運到細(xì)胞頂質(zhì)膜上[7，12]。

唾液的分泌受自主神經(jīng)系統(tǒng)的控制，其中以副交感神經(jīng)的作用為主。毒蕈堿型乙酰膽堿受體亞型3(muscarinic acetylcholine receptor M3， CHRM3)激動劑卡巴可刺激后，其細(xì)胞膜上的AQP5增多，表明AQP5從細(xì)胞質(zhì)向細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運，而CHRM3特異性阻斷劑4-二苯乙酰氧-N-甲基哌啶甲碘化物(4-DAMP)可抑制卡巴可刺激的AQP5轉(zhuǎn)運[13]。膽堿能受體激動劑與膽堿能受體結(jié)合后能介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)鈣庫的鈣釋放，大鼠腮腺腺泡細(xì)胞內(nèi)的高鈣濃度可刺激AQP5向細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運和唾液的分泌[7]，故可推測膽堿能受體激動劑可通過提高細(xì)胞質(zhì)內(nèi)鈣濃度使AQP5向細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運從而增加涎腺的分泌。

有實驗在SS患者和SS模型小鼠—非肥胖型糖尿病(non-obese diabetic， NOD)小鼠血清中發(fā)現(xiàn)了CHRM3的抗體，該抗體可阻斷毒蕈堿興奮劑引起的小鼠下頜下腺細(xì)胞內(nèi)AQP5向細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運[14]。且將從發(fā)病的NOD小鼠或患者血清中提取的lgG或其F(ab’)2片段注入缺乏B淋巴細(xì)胞的NOD.Igμnull小鼠會使其毛果蕓香堿刺激的分泌功能下降，而健康對照組血清中提取的IgG或其F(ab’)2片段則無此效應(yīng)[15]。將幾種已知抗原的抗體(SSA、SSB、抗CHRM3抗體)注射到缺乏適應(yīng)性免疫的小鼠(scid突變)體內(nèi)，只有抗CHRM3抗體可使其出現(xiàn)分泌腺功能減退的現(xiàn)象[14]。且有研究表明pSS患者的唇腺活檢標(biāo)本中，腺泡細(xì)胞膜上CHRM3的數(shù)目有顯著的上調(diào)，推測為CHRM3抗體的長期持續(xù)作用引起的CHRM3數(shù)量的代償性上調(diào)[16]。故SS患者和NOD小鼠體內(nèi)出現(xiàn)的抗CHRM3抗體可能通過阻斷乙酰膽堿引起的涎腺細(xì)胞內(nèi)AQP5向細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運使涎腺分泌量減少。因此中和抗CHRM3抗體或調(diào)節(jié)體液免疫可能成為治療SS的手段。

Ohashi等[8]將NOD小鼠和作為健康對照的ICR小鼠的淚腺研磨成勻漿后進(jìn)行分析，在ICR小鼠中發(fā)現(xiàn)了NOD小鼠中相對缺乏的催乳激素可誘導(dǎo)蛋白(PIP)，該蛋白可與AQP5羧基端結(jié)合，而AQP家族的羧基端在細(xì)胞膜定位中扮演了重要角色。對PIP進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)PIP在ICR小鼠和NOD小鼠淚腺的分布和含量與AQP5相似，且用PIP的反義核苷酸處理ICR小鼠可減少淚腺腺泡細(xì)胞頂質(zhì)膜的AQP5的免疫染色，可以推斷PIP與淚腺腺泡的AQP5羧基端結(jié)合會導(dǎo)致AQP5向細(xì)胞頂質(zhì)膜的轉(zhuǎn)運。糾正SS患者體內(nèi)減少的PIP可能會促進(jìn)AQP5向細(xì)胞頂質(zhì)膜的轉(zhuǎn)運從而恢復(fù)AQP5正常的亞細(xì)胞分布而改善SS癥狀。PIP在許多外分泌腺中表達(dá)，如人類的淚腺、唾液腺、汗腺，小鼠的淚腺、唾液腺，催乳激素和雄激素會誘導(dǎo)PIP表達(dá)，而雌激素會下調(diào)其表達(dá)，SS主要在女性發(fā)生，可能與此有關(guān)。

Soyfoo等[6]的研究發(fā)現(xiàn)，在SS模型小鼠中，下頜下腺腺泡細(xì)胞AQP5分布的改變與炎細(xì)胞浸潤和腺泡破壞同時發(fā)生，且SS組唇腺切片AQP5陽性腺泡率和淋巴細(xì)胞浸潤灶評分之間存在顯著相關(guān)[16]，提示在唇腺中浸潤的淋巴細(xì)胞分泌的炎性因子所形成的微環(huán)境，可能是導(dǎo)致腺泡細(xì)胞腔面AQP5表達(dá)減少的原因之一。

李菁等[16]的研究發(fā)現(xiàn)SS患者唇腺中AQP5的mRNA水平升高，而其腺泡細(xì)胞腔面的AQP5的表達(dá)則降低，AQP5和其mRNA分離現(xiàn)象的機(jī)制目前仍不清楚，推測是SS發(fā)病過程中AQP5的轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)運過程中某些環(huán)節(jié)可能發(fā)生了改變。

但也有研究認(rèn)為AQP5在SS中可能并沒有發(fā)揮重要作用。SS患者腺體內(nèi)AQP5的含量與分布較健康者沒有改變[13-17]，且腺泡細(xì)胞質(zhì)內(nèi)沒有或只有很少的AQP5[3，7]，西維美林或毛果蕓香堿刺激唾液分泌時未發(fā)現(xiàn)AQP5從細(xì)胞質(zhì)向細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運[3，17-18]，AQP5錨定于細(xì)胞膜上[18]。AQP5基因敲除的小鼠除了在斷奶的第1周內(nèi)有輕微的生長緩慢外其他的表現(xiàn)正常[2]。腺泡細(xì)胞間的緊密連接存在縫隙，在角膜上皮中通過緊密連接處縫隙的細(xì)胞旁水轉(zhuǎn)運比跨細(xì)胞水轉(zhuǎn)運更重要[3]。據(jù)此推斷在基礎(chǔ)唾液分泌中，細(xì)胞旁途徑可能比通過AQP5的跨細(xì)胞途徑水轉(zhuǎn)運更重要。推測不同研究者對AQP5亞細(xì)胞分布和是否有轉(zhuǎn)運得出的不同結(jié)果可能是由于實驗動物種屬、器官、組織的差別造成的[3，4，17，19-20]，也可能是由于實驗方法和條件的不同造成的。

Wang等[12]的實驗表明，SS患者唾液內(nèi)AQP5濃度降低，而蕈堿受體激動劑西維美林在增加唾液流率的同時也增加唾液中AQP5的濃度，并認(rèn)為唾液中AQP5的濃度可作為衡量SS患者唾液流率和CHRM3激動劑治療效果的指標(biāo)。然而Ohashi等[21]的研究則表明SS患者淚液中AQP5濃度增加。這似乎矛盾的結(jié)果也有待進(jìn)一步的研究和驗證。

AQP5基因缺失的小鼠其毛果蕓香堿刺激下的唾液分泌量較正常小鼠減少了超過60%[2]，表明AQP5在唾液分泌中有重要作用。而Moore等[22]發(fā)現(xiàn)AQP5基因缺失的小鼠的淚液分泌量在基礎(chǔ)狀態(tài)下和毛果蕓香堿刺激后較正常小鼠均無改變，則表明SS患者眼干的癥狀可能與AQP5無直接關(guān)系。

3 AQP5作為SS的臨床治療靶點

鑒于AQP5與SS的密切關(guān)系，恢復(fù)腺體內(nèi)AQP5的正常亞細(xì)胞分布、上調(diào)AQP5成為治療SS的可能手段。有研究表明多種中藥可能通過上調(diào)腺體內(nèi)AQP5的含量[23-26]與恢復(fù)其正常的亞細(xì)胞分布從而改善SS癥狀[4-5]。Motegi等[27]用5-氮雜-2-去氧胞苷(一種DNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑)處理原本不表達(dá)AQP5的人涎腺導(dǎo)管細(xì)胞，可使AQP5在其頂質(zhì)膜和基底膜表達(dá)，從而使SS患者可能通過涎腺導(dǎo)管細(xì)胞增加唾液的分泌。楊軍等[28]用細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞抗原4-Ig(CTLA4-Ig)-重組腺病毒腹腔注射用完全弗氏佐劑+同種鼠頜下腺抗原激發(fā)誘導(dǎo)的SS模型小鼠，發(fā)現(xiàn)其可上調(diào)小鼠頜下腺AQP5，并可有效抑制小鼠SS的發(fā)生。

一項在SS患者中使用一種嵌合的TNF-α抗體(英夫利昔單抗，infliximab)的臨床實驗表明其能顯著改善疾病活動的各項指標(biāo)(包括口干癥狀的程度和語言的流暢程度)和無刺激狀態(tài)下的唾液流率，在使用infliximab前后涎腺活檢標(biāo)本中對淋巴細(xì)胞聚集灶的評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義，而AQP5在腺泡細(xì)胞表面的分布則從用藥前的腔面及基底側(cè)面轉(zhuǎn)換為主要集中在腔面，推測infliximab可能是通過恢復(fù)AQP5在涎腺腺泡細(xì)胞內(nèi)的正常分布而改善SS患者在無刺激狀態(tài)下的唾液流率[29-30]，而TNF-α則可能是引起患者涎腺腺泡細(xì)胞表面AQP5異常分布的因素之一。

4 結(jié) 語

綜上所述，SS患者涎腺、淚腺等外分泌腺內(nèi)的AQP5亞細(xì)胞分布可能發(fā)生了改變，從而導(dǎo)致患者口干、眼干等臨床癥狀，然而其潛在的機(jī)制仍然不十分清楚?；謴?fù)腺體內(nèi)AQP5的正常亞細(xì)胞分布或上調(diào)腺體內(nèi)AQP5含量可能能改善SS癥狀。然而關(guān)于AQP5在SS發(fā)病過程中扮演的角色及作用等問題仍然存在很多爭議，需要進(jìn)一步深入研究，明確AQP5及其發(fā)揮效應(yīng)的信號通路機(jī)制，對臨床治療SS有重要意義。

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The function of aquaporin 5 in the pathogenesis of sjogren’s syndrome

RUANGuang-feng，TANGJian-ping

(Dept. of Rheumatology， Tongji Hospital， Tongji University， Shanghai 200065， China)

Sj?gren’s syndrome(SS) is an autoimmune disease with unknown etiology， the main clinical manifestation of SS is dry mouth and eye. Aquaporin5(AQP5) is a protein specifically transporting water through cytomembrane, which significantly increase the water permeability of cytomembrane， and involves in water absorption and secretion, and water balance of cells. Recent studies have shown that abnormal subcellular distribution of AQP5 in salivary gland cells may be involved in the pathogenesis of Sj?gren’s syndrome. It is suggcsted that to resume the normal subcelluler distribution of AQP5 and to increase its contents in salivary gland cells might be a novel approach to treat sjogren’s syndrome.

aquaporin 5； Sj?gren’s syndrome; mechanism

10.16118/j.1008-0392.2016.02.026

2015-03-31

國家自然科學(xué)基金面上項目(81273295)

阮光峰(1989—)，男，碩士研究生.E-mail： ruan1989.ok.@163.com

湯建平.E-mail： tangjp6512@126.com

R 442.8

A

1008-0392(2016)02-0113-05