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(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)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(yùn)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(guò)探討AQPs在胃組織中的表達(dá)及藥物干預(yù)的作用，思考中醫(yī)藥通過(guò)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(hào)：R22 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1007-2349（2016）08-0099-03

水液代謝對(duì)于維持機(jī)體正常的生命活動(dòng)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(dòng)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(shí)現(xiàn)細(xì)胞跨膜水轉(zhuǎn)運(yùn)的重要分子，在消化系統(tǒng)中有著大量的表達(dá)，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(dá)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(dá)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(xué)作用

水通道蛋白是一組單體分子量約 30kDa 疏水性膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族，主要介導(dǎo)水的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，自從Agre于1992 年首次克隆第一個(gè)AQP 蛋白后，關(guān)于AQP 蛋白的研究報(bào)道越來(lái)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(xì)胞膜上的相對(duì)分子質(zhì)量約為30×103 的一類糖蛋白，AQPs 的一級(jí)結(jié)構(gòu)為含有6 個(gè)螺旋的單肽鏈，連續(xù)跨膜6 次，含3個(gè)胞外環(huán)（A，C，E）和2個(gè)胞內(nèi)環(huán)（B，D）。AQPs 以四聚體形式存在，每個(gè)單體可單獨(dú)形成一個(gè)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(duì)水分子具有通透性[2～3]。

AQPs 的主要生物學(xué)功能是介導(dǎo)多種細(xì)胞質(zhì)膜中水分子的快速轉(zhuǎn)運(yùn)，對(duì)維持細(xì)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(duì)的組織細(xì)胞分布譜，它們?cè)诠δ苌喜粌H相對(duì)獨(dú)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(guò)水通道是順滲透壓梯度，由低滲區(qū)向高滲區(qū)移動(dòng)，所需活化能低。水分子通過(guò)AQP的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)除滲透壓梯度外，還受AQP表達(dá)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(xì)胞、壁細(xì)胞、頸粘液細(xì)胞分泌的胃蛋白酶原、鹽酸、粘液等組成，既往認(rèn)為，胃液的水是伴隨離子跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)，或者通過(guò)細(xì)胞間隙而分泌。但是近年來(lái)部分學(xué)者認(rèn)為，胃液中的水分與胃腺細(xì)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(dá)[4]，研究較多的主要是AQP3、AQP4。但它們?cè)谖敢悍置谶^(guò)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(xì)胞內(nèi)滲透壓和細(xì)胞體積中起著非常重要的作用，從口腔到十二指腸整個(gè)上消化道都有廣泛的表達(dá)。Koyama Y 等研究發(fā)現(xiàn)AQP3主要表達(dá)在賁門腺細(xì)胞基側(cè)膜和大鼠胃的非腺體區(qū)，所以推測(cè)AQP3可能與胃腸道內(nèi)水的攝取和排泄以及胃酸分泌時(shí)水的旁路轉(zhuǎn)運(yùn)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(dá)，主要表達(dá)在黏膜層的胃底腺細(xì)胞中，包括分泌胃酸的壁細(xì)胞和分泌胃蛋白酶原的主細(xì)胞，其蛋白質(zhì)主要表達(dá)在腺體的基膜上[6]。有人研究認(rèn)為，AQP4和H+-K+-ATP酶都在大鼠的壁細(xì)胞表達(dá)，但兩者表達(dá)部位不同，H+-K+-ATP酶定位于壁細(xì)胞膜的頂部和微管泡膜上，而AQP4只表達(dá)在細(xì)胞膜的基底面和側(cè)面?；づc膜基底面的相互作用可能會(huì)產(chǎn)生某種信號(hào)，從而使AQP4選擇性表達(dá)在壁細(xì)胞膜的基側(cè)面[7]。同時(shí)胃腺不同部位的壁細(xì)胞AQP4表達(dá)也不同，胃腺頸部或上部的壁細(xì)胞AQP4表達(dá)低下或無(wú)表達(dá)，只有在底部的壁細(xì)胞才有大量AQP4表達(dá)[8]。AQP4雖然與水從壁細(xì)胞進(jìn)入胃腔的過(guò)程并無(wú)直接關(guān)系[9]，但可能通過(guò)間接途徑參與胃腺的分泌，和/或參與維持細(xì)胞的正常容積。其發(fā)揮作用可能是通過(guò)如下機(jī)制[7，10]：壁細(xì)胞通過(guò)H+-K+-ATP酶及其它泵分泌HCI后，導(dǎo)致壁細(xì)胞失水，細(xì)胞體積變小，容積滲透壓增加；AQP4位于細(xì)胞膜的基底面，它可使水從組織間隙到細(xì)胞內(nèi)以維持細(xì)胞的容積滲透壓；細(xì)胞膜頂部沒(méi)有AQP4，因此對(duì)水的滲透性較低，也利于維持細(xì)胞的容積。

3 不同疾病下水通道蛋白表達(dá)的改變

AQP1、AQP3、AQP5可能在胃癌的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中起著非常重要的作用。盧明東等人研究顯示AQP1表達(dá)與胃癌的血管生成、生物學(xué)行為密切相關(guān)，可以作為判斷胃癌預(yù)后的臨床指標(biāo)[11]。Xu等發(fā)現(xiàn)人胃癌組織中 AQP3 表達(dá)明顯高于相應(yīng)正常胃黏膜組織，且 AQP3 表達(dá)量的多少與組織學(xué)分類、淋巴脈管的浸潤(rùn)、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有密切的相關(guān)性[12～13]，并且能促進(jìn)人胃腺癌細(xì)胞系 AGS 和 SGC7901 細(xì)胞的遷移和增殖[14～15]。黃永紅等發(fā)現(xiàn) AQP5表達(dá)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(xì)胞的變性，小凹上皮增生及固有膜內(nèi)炎細(xì)胞的侵潤(rùn)。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(dǎo)致胃黏膜細(xì)胞滲透壓的改變[17]，從而改變AQP3、AQP4表達(dá)。Zhang等[18]通過(guò)FQ-PCR檢測(cè)22例淺表性胃炎患者胃黏膜的AQP3表達(dá)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(dá)明顯高于正常人，并且AQP3 和AQP4基因表達(dá)與祖國(guó)醫(yī)學(xué)的“脾胃濕熱程度”有關(guān)，其表達(dá)會(huì)隨著濕熱程度的加重而升高。因此推測(cè)，慢性淺表性胃炎由于上皮細(xì)胞的變性，導(dǎo)致胃黏膜細(xì)胞內(nèi)滲透壓的增加，誘導(dǎo)AQP3、AQP4的表達(dá)，從而使細(xì)胞間隙水進(jìn)入黏膜細(xì)胞增加，導(dǎo)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(diǎn)的臨床常見病，主要是由于中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞浸潤(rùn)胃黏膜固有層，中性粒細(xì)胞的跨膜遷移會(huì)增強(qiáng)細(xì)胞的通透性，進(jìn)而導(dǎo)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(fù)制的慢性萎縮性胃炎大鼠，免疫組化法檢測(cè)模型大鼠胃黏膜AQP3、AQP4蛋白表達(dá)均明顯降低。Zhang 等[18]通過(guò)FQ-PCR檢測(cè)12例萎縮性胃炎胃黏膜的AQP3表達(dá)比正常人降低，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此可以推測(cè)，慢性萎縮性胃炎可能由于炎性細(xì)胞的侵潤(rùn)，細(xì)胞間滲透壓的改變，使AQP3、AQP4表達(dá)減少，從而使水從組織間隙到細(xì)胞內(nèi)減少，因此黏膜細(xì)胞萎縮。

4 調(diào)節(jié)胃組織水通道蛋白表達(dá)的藥物

水通道蛋白在消化系統(tǒng)中有著大量的表達(dá)，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(dá)發(fā)生明顯的改變，因此，部分學(xué)者在以水通道蛋白為靶點(diǎn)開發(fā)治療相關(guān)疾病的藥物及探討藥物的作用機(jī)制方面進(jìn)行了一系列的研究。孫維建等通過(guò)細(xì)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(xì)胞AQP1表達(dá)定位，但能明顯調(diào)空AQP1表達(dá)量，并認(rèn)為TSA對(duì)胃癌細(xì)胞AQP1表達(dá)的調(diào)控作用是通過(guò)P38絲裂原激活蛋白激酶信號(hào)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(dá)，減輕內(nèi)毒素對(duì)胃黏膜上皮組織造成的損害，保護(hù)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(guò)抑制淺表性胃炎脾胃濕熱證患者AQP 3、4的基因表達(dá)的升高而達(dá)到治療作用[23]，黃秀深課題組通過(guò)一系列研究發(fā)現(xiàn)，中藥平胃散對(duì)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(cè)其可能是平胃散苦燥雖可祛濕但也可傷津液的分子機(jī)理[24～28]。

5 中醫(yī)藥通過(guò)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(duì)APQ治療胃炎方面還不盡如人意，而近年來(lái)在研究中醫(yī)藥調(diào)節(jié)APQ方面取得一系列進(jìn)展，因此中醫(yī)藥通過(guò)調(diào)節(jié)APQ表達(dá)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(guò)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(jìn)行中醫(yī)辨證一直是中醫(yī)學(xué)者探討的問(wèn)題，因此通過(guò)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(biāo)？（3）根據(jù)文獻(xiàn)及臨床應(yīng)用，篩選能調(diào)節(jié)中醫(yī)“濕”的相關(guān)方藥對(duì)APQ及其亞型的作用，并根據(jù)對(duì)APQ亞型對(duì)其進(jìn)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(duì)APQ的作用機(jī)制。

6 結(jié)語(yǔ)

作為水轉(zhuǎn)運(yùn)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(duì)AQP3、AQP4在胃黏膜生理和病理狀態(tài)下的作用以及表達(dá)調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí)還很粗淺，相關(guān)的藥物研究還很少，只有在循證醫(yī)學(xué)和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的研究上進(jìn)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(jī)制，才能為臨床的治療及開發(fā)相應(yīng)靶點(diǎn)的藥物提供確切的依據(jù)。

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（收稿日期：2016-05-10）