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水通道蛋白-4在中枢神经神经系统分布及其调节 孙国柱，张庆俊，王浩 （河北医科大学第二医院神经外科，石家庄050000） 【关键词】AQP4；脑；脊髓；解剖定位；调节因素 【中图分类号】R322.81；R321；R743.3 【文献标识码】 AAQP4)是1994年Jung等利用水通道蛋白家族的同源性克隆分离在中枢神经系统分布最为丰富，参与了脑脊液的重吸收、渗透压调节，近期研究证实AQP4参与了脑挫伤、肿瘤、炎症、脑血管病所引起的一系列脑水肿病理过程现对AQP4在中枢神经系统的定位及其调节机制作一综述。 AQP4分子结构遗传特性 AQP4由4个独立具有活性的亚单位组成四异聚体，氨基端和羧基端均位于胞内，整个分子前后两部分在序列上相似，呈180°定位的正面对称结构。每个亚单位含有6条疏水性的跨膜α右手螺旋结构，有独立转运水的孔道。各亚单位间有5个长度不同的连接环(A、B、C、D 和E 环)，A、C、E 环为胞外环，B、D 环为胞内环。A、C、D 环为3个不同长度的连接环；B、E 环为2个功能性的长环，分别含3个主要为天冬-脯-丙氨酸(NPA)的氨基酸，这NPA环从双分子层相对的面折叠入膜中，在双分子层中线处交叉重叠就形成了狭窄的开放水孔道，且周围被6条跨膜的螺旋所包绕。分子重组体研究其每个单位的孔道呈“沙漏”模型。AQP第189位氨基酸残基是半胱氨酸，与汞结合堵塞水通道，又称汞不敏感性水通道蛋白。AQP4基因由4个外显子组成，分别编码127、55、27、92 位氨基酸序列，其间有3个内含子其长度分别为0.8、0.3和5.2 kb。AQP4 基因定位于人的染色体18q 11.2 与q12.1 之间的连接处。AQP4在脑内的分布及其功能 AQP4分布星形胶质细胞膜存在于其他类型胶质细胞膜仍有争论。Yoneda等[]实验发现AQP4mRNA在大鼠星形胶质细胞内有表达，而在神经元、少突胶质细胞、小胶质细胞和脑膜成纤维细胞内未见表达。Venero等[]的实验结果AQP4主要分布于星形胶质细胞膜表面，而在神经细胞上分布是有选择性的，主要分布于细胞体较集中的神经核团或神经细胞层的胞体上。 ，AQP4是大脑的主要水通道蛋白，广泛分布于前脑、间脑、中脑、小脑、脑干等部位。其中，主要分布于星形胶质细胞、软脑膜、室管膜、脉络丛、脑血管的内皮细胞、下丘脑的视上核和室旁核[]：①对于星形胶质细胞，其分布具有极性，突出是靠近蛛网膜下腔、位于血管周围的星形胶质细胞表面和星形胶质细胞的终足紧密包绕毛细血管壁形成的一层胶质界膜上表达强烈 []，可能由于此界膜构成血脑屏障的第二道隔膜，起调节水运输的作用；②脑表面的软脑膜、脑室系统的室管膜细胞、脉络丛上皮细胞的AQP4分布与脑脊液分泌和重吸收部位一致，脑脊液可能通过这些组织细胞上的AQP4分泌和被重吸收[]。③内皮细胞两侧表达的量没有差别，AQP4与细胞内陷相关[]。④还有学者发现AQP4在下丘脑的视上核和室旁核神经元细胞膜上也有分布[]，核团的神经大分泌细胞对细胞膨胀等容量变化十分敏感，渗透压改变1%即可通过合成和释放抗利尿激素(AVP) 调节肾脏水的排泄，这一现象提示AQP4可能作为渗透压感受器或受体，通过加强对微小渗透压变化产生迅速而敏感的细胞容量改变，而在下丘脑调节渗透压，参与全身的水代谢。⑤分布于海马、小脑、脑干神经核团和部分皮质神经元上的AQP4主要参与调节细胞外间隙大小以及细胞外间隙中的K+浓度。 AQP4在脑组织的分布随发育而变化。Wen等[]在大鼠生后发育过程中检测了脑AQP4表达水平AQP4在生后第1周含量较低，在第2周明显增加，由生后7天的2 %增到生后14天的25 %。AQP4表达时间过程及模式显示：从发育的第2周开始，AQP4已经开始对脑内水和K+体内平衡起重要作用。研究发现AQP4在从神经干细胞开始分化为胶质细胞的初期和胶质细胞分化周期的G0、G1期均有表达，推测AQP4参与了血脑屏障的功能，并与脑发育密切相关[、]。 AQP4在脊髓的分布及其功能 有关在脊髓表达和功能的研究有限。Rash[]、Oshio应用AQP4在脊髓分布于灰质和邻近脊髓血管上皮细胞的胶质细胞突起。Vitellaro-Zuccarello等现在灰质，AQP4除高度表达于星形胶质细胞形成的血管周围终足外，还广泛弥散于神经毡，只有神经元胞浆不着色，着色的浓度最密集存在后角的I和II板层，自到存在梯度变化，中央管区域和胸段的中间外侧柱着色仍高。在白质，AQP4免疫活性集中在起自灰质并向脊髓表面放射的传导束，可能为细胞在郎飞(氏)结动作电位传播时发挥的缓冲释放K＋的辅助作用[]。石向群脊髓前角运动神经元AQP4也表达于脊髓组织-接触的部位[]。与中央管和蛛网膜下腔脑脊液接触的沿室管膜和软膜排列的胶质细胞AQP4