 日志正文
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恶性脑肿瘤是由于单一细胞异常分化后不断增殖形成的一类肿瘤。星形细胞瘤作为脑内最常见的脑肿瘤，WHO 分级标准将其分为4 个病理级别，其中Ⅲ、Ⅳ级侵袭性强，生长迅速，临床预后较差，具有较高的致死率。因此，研究星形细胞瘤的发生发展机制，为临床探寻治疗靶点便成为迫在眉睫的课题。资料表明，水通道蛋白（aquaporin，AQP）、离子通道蛋白以及它们的锚定蛋白的正常分布和表达及其三者之间的相互作用在维持星形胶质细胞正常的生理功能过程中起着非常重要的作用，这些蛋白的表达和分布模式变化之后将会引起细胞容积的变化，而细胞容积的变化和细胞的生长、增殖密切相关。分布在脑组织中的AQP 有AQP1、AQP3、AQP4、AQP5、AQP8 和AQP9，快速转运水分子，与细胞容积变化密切相关。AQP4 和内向整流性钾通道4.1（inward rectifying potassium chan－水通道蛋白4 和内向整流性钾通道4.1 在星形细胞瘤组织中的共定位及表达差异在人不同病理级别星形细胞瘤组织中共表达现象及其蛋白含量变化差异。 AQP作为跨膜水通道蛋白家族，广泛分布在动植物不同的细胞中，对水分子的快速转运提供了分子通路。至今，在哺乳动物中共发现13 种AQPs 家族成员（AQP0~AQP12），其cDNA 具有高度同源性。水通道结构为6 次跨膜的内在蛋白，由1 条肽链形成，6 个跨膜区相互串连，形成5 条袢（A~E），在B、E2 条袢上均含有特异性的天冬氨酸-脯氨酸-丙氨酸序列。在中枢神经系统（central nervous system，CNS）内，星形胶质细胞作为哺乳动物脑内最丰富的细胞类型，选择性的允许一些无机物和有机物跨膜转运，对水分子和离子平衡进行着精确的调控。AQP4 作为哺乳动物脑内主要的水通道蛋白，首次在大鼠肺脏被克隆；AQP4 还存在于脊髓、视网膜、内耳及骨骼肌等兴奋性组织。一般认为，AQP4 没有表达在可兴奋细胞，而是表达在支持细胞，如：CNS 的星形胶质细胞和室管膜细胞，视网膜Müller 胶质等。脑内AQP4 分布在毛细血管周围的胶质细胞终足膜、胶质界膜、室管膜细胞及室管膜下的星形细胞，主要控制脑内水的流动，促使星形胶质细胞迁移，改变神经元活性。AQP4 在星形胶质细胞膜的极化分布与血管内皮细胞向星形细胞传递信号有关。Kir 是K+通道的一个亚型，对K+具有强大的内向整流作用，它可以将K+从细胞外转向细胞内。Kir4.1 被发现广发分布在神经系统星形胶质细胞、少突胶质细胞，小脑的贝格曼胶质细胞，视网膜Müller 细胞。共聚焦和免疫金电镜显示，AQP4和Kir4.1 在Müller 细胞和新皮质的星形胶质细胞终足膜紧密共定位，表明二者在血管周围和软膜区域性分布。这种特殊的分布模式提示AQP4 和Kir4.1在结构上存在关联，Connors 等进一步发现，在Müller 细胞，AQP4、Kir4.1 和糖蛋白复合物（dystrophin-glycoprotein complex，DGC）共同形成了一个大分子复合物。DGC 与AQP4 在细胞膜的锚定密切关联。近来有新证据表明，仅在血管周围AQP4 和Dp71 共定位，Dp71 又将Kir4.1 结合到DGC 大分子复合物上。AQP4 和Kir4.1 分子结构的相关性表明AQP4 和Kir4.1 在功能上偶联。α-syntrophin 基因敲除的小鼠AQP4 消失后再分布，表现出持久的神经元活性，胞外K+清除能力下降，而Kir4.1 的分布没有变化；AQP4 缺失增加了破坏胞外K+平衡的易感性。AQP4 和Kir4.1 在脑肿瘤组织中的分布及作用也是近年研究的热点。2003 年Saadon 等应用免疫组化在5 例患者脑星形细胞瘤组织（没有进行病理分级）中发现Kir4.1 表达明显增强，AQP4 表达减弱；2004 年Olsen 等[11]发现Kir4.1 在高级别星形细胞瘤组织中定位发生改变；之后，Warth 等又在高级别星形细胞瘤中发现AQP4 高表达；以上研究由于样本量较少，均没有对其结果进行统计学分析。关于AQP4 和Kir4.1 在不同病理级别的星形细胞瘤组织中的共表达情况尚未见报道。激光共聚焦结果显示，在人星形细胞瘤组织中，AQP4 和Kir4.1 没有完全共定位；Westernblot 实验结果显示AQP4 和Kir4.1 的变化步调不尽一致，分析两者可能在结构上失偶联，功能上没有相关性。其中Kir4.1 的表达规律与在人星形细胞瘤组织中通过免疫组化等方法表明Kir4.1 的表达结果一致。Kir4.1 在肿瘤组织中随肿瘤恶性程度升高而表达增强，提示随着肿瘤细胞恶性程度的增加，K+的内流也相应增加，K+内流的增加可导致细胞内环境的碱化，有利于肿瘤细胞的增长。而AQP4 在肿瘤细胞中定位的改变及其含量的变化规律成为一个疑问。Saadoun 等和Warth 等认为，AQP4 在多形性胶质母细胞瘤中过表达，并不再定位于星形胶质细胞终足；在脑肿瘤的迁移和侵袭过程中，AQP4可能通过促使细胞容积的增大而作用不可被忽视。AQP4 过表达和脑水肿的发生密切相关，肿瘤细胞周围的反应性胶质细胞和肿瘤细胞AQP4 上调在血管源性水肿进程中起着重要作用。 在大鼠眼视网膜Müller 细胞中发现AQP4在急性高眼压病理情况下的表达定位也发生改变，是否发生相同的病理生理机制，值得思考。尽管AQP4 和Kir4.1 在病理生理过程中有一定的相关性，但更多的资料支持二者在生理状态下功能的偶联。2007 年和2008 年Ruiz-Ederra 等、Zhang 和Verkman[22]用AQP4 敲除的小鼠，急性分离视网膜Müller 细胞和脑内星形胶质细胞，通过膜片钳实验发现Kir4.1 的分布和功能特征没有改变，得出AQP4 和Kir4.1 二者没有功能偶联的结论。siRNA 阻断Kir4.1 基因表达后，海马胶质细胞的AQP4 渗透性也没有改变，同样支持二者无关联的结论。那么，是否可能有其它的K+通道和AQP4 相互作用？Price 等在大鼠体内通过实验表明Ca2+激活K+通道蛋白和电压门控性K+通道蛋白在富含AQP4 血管周围星形胶质细胞终足膜高表达；Seifert等和Zhou 等研究表明星形胶质细胞终足膜上还包含有TREK 和TWIK 等K+通道家族的两个亚型。由此看来，AQPs 和K+通道蛋白之间的关系尚值得进一步深入研究。 我的相关日志：
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