水通道蛋白(AQP)泛指一組分子量不超過(guò)30 kD的跨膜內(nèi)在蛋白家族，由水通道蛋白、水甘油通道蛋白、超級(jí)水通道蛋白三個(gè)亞科組成。在哺乳動(dòng)物中，主要表現(xiàn)為13個(gè)亞型(AQP 0～12)。其中僅對(duì)水分子有通透性的包括AQP0、AQP1、AQP2、AQP4、AQP5、AQP6和AQP8；不僅對(duì)水分子有通透性，對(duì)甘油亦具通透性[1]的包括AQP3、AQP7、AQP9和AQP10。目前AQP已被證實(shí)存在于機(jī)體多種組織器官及腺體腺泡細(xì)胞表面，并在維持體內(nèi)的水平衡和水轉(zhuǎn)運(yùn)中扮演著重要角色[2]。AQP家族AQP序列中有兩個(gè)高度保守的天冬酰胺-脯氨酸-丙氨酸(NPA)序列,是該蛋白家族成員共有的特征序列,目前其生物學(xué)意義并不清楚。另有報(bào)道，AQP家族還存在一個(gè)有著高度NPA序列變異的亞科，即超級(jí)水通道蛋白AQP11及AQP12，他們不表達(dá)于細(xì)胞膜上，提示NPA序列可能參與了AQP蛋白在細(xì)胞膜上的定位[3,4]。

近年來(lái)AQP在某些疾病中的意義，引起了廣泛的關(guān)注。如目前已發(fā)現(xiàn)的AQP 0～12中，至少8種亞型在腎臟有表達(dá)并參與尿液的濃縮稀釋功能[5]。既往文獻(xiàn)多認(rèn)為，AQP5主要存在于分泌腺體組織中(如唾液腺、淚腺，眼、耳)，其異常表達(dá)與這些部位的相關(guān)疾病有密切的聯(lián)系[1,6-8]。近年來(lái)有研究發(fā)現(xiàn)，在負(fù)責(zé)腎小管碳酸氫鹽分泌的腎集合管B型閏細(xì)胞上也有AQP5表達(dá)，Procino等[9]對(duì)人類來(lái)源的多能干細(xì)胞及小鼠、大鼠、人類腎臟進(jìn)行RT-PCR、Western Blot及免疫細(xì)胞化學(xué)檢測(cè),在集合管系統(tǒng)的B型閏細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)了AQP5的轉(zhuǎn)錄與表達(dá)，據(jù)此推測(cè)AQP5可能通過(guò)調(diào)節(jié)該細(xì)胞的體積影響尿液的濃縮稀釋功能。隨后， Wu等[10]用免疫熒光法對(duì)15例正常人及17例糖尿病腎病患者的腎活檢進(jìn)行了AQP5表達(dá)的分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組中含有AQP5分子的腎小管細(xì)胞比例明顯高于對(duì)照組，故認(rèn)為其有可能參與了糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。本文就AQP5的生物學(xué)特性及其在相關(guān)疾病中的病理生理學(xué)意義作一綜述。

AQP5的起源、結(jié)構(gòu)、生物學(xué)特性及調(diào)控

1995年，Raina等[11]為了研究唾液腺及淚腺的分泌機(jī)制，利用同源基因克隆策略，從大鼠頜下腺組織中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的AQP基因，其cDNA與AQP1有45%相似性，其翻譯后的蛋白質(zhì)有六個(gè)跨膜區(qū)，其B、D、E環(huán)與其他AQP有著高度的同源性，并將其命名為AQP5。1996年，Ishida等[12]在人淚腺中再次證實(shí)了AQP5的存在。隨后，陸續(xù)在眼睛、唾液腺、淚腺、肺臟、氣道及耳蝸等組織也發(fā)現(xiàn)了AQP5。

AQP5分子由6個(gè)跨膜α-螺旋和5 個(gè)連接跨膜區(qū)的環(huán)(A-E 環(huán))組成，其中B、D 環(huán)及羧基、氨基末端均位于胞內(nèi)區(qū),A、C、E 環(huán)定位于胞外區(qū)。D環(huán)上有環(huán)腺苷酸(cAMP)蛋白激酶磷酸化結(jié)合位點(diǎn)；B、E環(huán)具顯著疏水性，且含有NPA序列。AQP5 B環(huán)和E環(huán)正好在NPA 處向細(xì)胞膜內(nèi)凹陷折疊，并且分別與鄰近跨膜區(qū)形成半個(gè)孔道，彼此對(duì)稱分布，由此構(gòu)成一條狹窄的分子通道，使得整個(gè)AQP5蛋白呈沙漏樣結(jié)構(gòu)鑲嵌在細(xì)胞膜上[13-15]。生理狀況下，AQP5分子儲(chǔ)存于細(xì)胞內(nèi)的囊泡中，在受到體內(nèi)、體外因素的刺激時(shí)，胞內(nèi)囊泡向頂端細(xì)胞膜移動(dòng)并發(fā)生融合，出現(xiàn)AQP5的重新分布。但這種移位非常短暫迅速，刺激結(jié)束后5 min內(nèi)AQP5將重新趨于內(nèi)在化[6,16]。

AQP5廣泛存在于多種組織和腺體細(xì)胞膜上，而且在分泌性的組織或腺體中的表達(dá)顯著高于非分泌性細(xì)胞或組織，且大多數(shù)AQP5都分布于分泌細(xì)胞的頂膜上。相反在分泌腺的葉間組織及以吸收功能為主的纖毛細(xì)胞、腸腺細(xì)胞和杯狀細(xì)胞或分泌細(xì)胞的基膜上則沒(méi)有或少有AQP5表達(dá)[16]。

AQP5的轉(zhuǎn)運(yùn)物為水，對(duì)尿酸及葡萄糖等小分子物質(zhì)不具通透性[17]。目前對(duì)AQP5生理功能的研究并不夠深入，多數(shù)研究認(rèn)為其主要參與機(jī)體外分泌腺的分泌過(guò)程，且在調(diào)控體液平衡和腺體分泌中起重要作用[6,8,18]。

AQP5在細(xì)胞膜上的表達(dá)受許多外界刺激的調(diào)控。Ishikawa等[19]為了研究唾液腺分泌過(guò)程，對(duì)大鼠腮腺組織進(jìn)行了免疫印跡分析，顯示在膽堿類藥物的刺激下，AQP5能迅速?gòu)募?xì)胞內(nèi)質(zhì)膜轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞頂端膜，而抑制毒蕈堿樣膽堿能受體(M3受體)將影響這一轉(zhuǎn)移過(guò)程。于是，他們認(rèn)為正是乙酰膽堿與M3受體的結(jié)合導(dǎo)致了AQP5在細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜及頂端膜發(fā)生移位。該論點(diǎn)亦得到了其他學(xué)者的證實(shí)，Tsubota 等[7]對(duì)干燥綜合征患者淚腺的活檢組織進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組中的AQP5分子離散于細(xì)胞質(zhì)中，細(xì)胞膜上鮮有表達(dá)。Li等[20]提取了11例干燥綜合癥患者血清中的自身抗體IgG，并通過(guò)RT-PCR及免疫組化、Western Blot等多種方法證實(shí)了該抗體對(duì)M3受體有拮抗作用。隨后，該作者又以大鼠的腮腺細(xì)胞為對(duì)象，研究該抗體對(duì)分泌細(xì)胞上AQP5表達(dá)的影響，將匹魯卡品預(yù)處理過(guò)的細(xì)胞置于加有該抗體的培養(yǎng)基中培育12h發(fā)現(xiàn)，腺泡細(xì)胞表面的AQP5顯著減少。由此推測(cè)可能是這種自身抗體介導(dǎo)的抑制作用阻礙了AQP5的重新定位及再分布，從而導(dǎo)致跨上皮的水分泌減少，表現(xiàn)為無(wú)淚、口干。此外，Sidhaye等[18]發(fā)現(xiàn)在低滲環(huán)境下，小鼠肺上皮細(xì)胞膜上的AQP5表達(dá)減少，但AQP5蛋白分子的合成并不受影響，提示體內(nèi)滲透壓可能也是影響AQP5定位及生理功能的因素之一。Yang等[21]研究還發(fā)現(xiàn)，cAMP對(duì)AQP5轉(zhuǎn)錄及其向細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)起著重要調(diào)控作用。此外，Kumari等[1]發(fā)現(xiàn)，蛋白激酶A(PKA)的激活可導(dǎo)致AQP5發(fā)生細(xì)胞內(nèi)在化， 因?yàn)殡x體Wistar小鼠角膜細(xì)胞在PKA激動(dòng)劑mp-cAMP作用下，30 min后細(xì)胞膜AQP5顯著下調(diào)；反之，PKA拮抗劑可使AQP5的膜表達(dá)明顯上升。Sidhaye 等[18]觀察了不同時(shí)相cAMP對(duì)AQP5表達(dá)的雙向調(diào)節(jié)作用，發(fā)現(xiàn)小鼠肺上皮細(xì)胞短時(shí)間暴露于cAMP時(shí)，AQP5蛋白呈現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)在化、溶酶體降解增加及隨之出現(xiàn)的AQP5膜表達(dá)顯著下調(diào)；而長(zhǎng)時(shí)間的cAMP暴露，卻表現(xiàn)為AQP5 蛋白總量增加及膜表達(dá)上升。在Wang和Zheng[22]以大鼠鼻腔上皮細(xì)胞為研究對(duì)象的實(shí)驗(yàn)中，PKA抑制劑H89能下調(diào)AQP5的表達(dá)，而予cAMP誘導(dǎo)劑則可增加細(xì)胞上AQP5的表達(dá)，促進(jìn)液體的分泌。以上不同的研究現(xiàn)象提示，雖然PKA通路參與了AQP5表達(dá)的調(diào)控，但在不同的組織中，其調(diào)控方向與組織或器官的功能相關(guān)。

AQP5與疾病的關(guān)系

單器官疾病

角膜疾病 角膜上皮層與角膜的保護(hù)和潤(rùn)滑息息相關(guān)，故其功能失調(diào)可能導(dǎo)致角膜水腫或干眼癥[23,24]。Kumari等[1]對(duì)小鼠角膜的AQP5表達(dá)進(jìn)行免疫定位發(fā)現(xiàn)，在角膜最外層的多層上皮細(xì)胞，基底部的單層柱狀上皮均有豐富的AQP5表達(dá)。Thiagarajah等[25]對(duì)AQP5基因敲除小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，敲除AQP5的轉(zhuǎn)基因小鼠角膜上皮細(xì)胞的水通透率不到正常組的一半，形態(tài)學(xué)檢查亦顯示角膜顯著變厚。提示在角膜上皮細(xì)胞及基質(zhì)細(xì)胞中，AQP5可能起到防止角膜脫水、促進(jìn)修復(fù)及保持角膜透明度的作用。

梅尼埃病 梅尼埃病是慢性內(nèi)耳疾病，其內(nèi)耳改變主要為內(nèi)淋巴的積水，這一改變是內(nèi)淋巴液的高分泌和低吸收所致。Mhatre等[26]在對(duì)嚙齒類動(dòng)物及人內(nèi)耳組織的研究中發(fā)現(xiàn)，AQP5位于內(nèi)耳蝸管的外溝細(xì)胞上，該細(xì)胞參與構(gòu)成了內(nèi)耳外淋巴-內(nèi)淋巴屏障。在亞細(xì)胞水平，AQP5位于靠近外溝細(xì)胞頂端膜的胞內(nèi)囊泡內(nèi)，與AQP4共同構(gòu)成了外淋巴-內(nèi)淋巴屏障上水轉(zhuǎn)運(yùn)的分子基礎(chǔ)。Hirt等[27]探討大鼠及人類耳蝸組織AQP5表達(dá)，并在梅尼埃病的大鼠模型中對(duì)AQP5的定位及功能進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，其耳蝸組織AQP5表達(dá)增加，故認(rèn)為由AQP5介導(dǎo)的外淋巴-內(nèi)淋巴水通道可能是導(dǎo)致內(nèi)淋巴高分泌的原因之一。

哮喘 支氣管哮喘是由多種細(xì)胞和細(xì)胞組分參與的氣道高反應(yīng)性慢性炎癥，其病因并不十分清楚。在人類及小鼠的肺組織中，AQP5表達(dá)于支氣管纖維柱狀上皮細(xì)胞、Ⅰ型及Ⅱ型肺泡細(xì)胞[28]。與AQP1 共同構(gòu)成了氣道、肺間質(zhì)及毛細(xì)血管之間滲透性水轉(zhuǎn)運(yùn)的主要路徑[29]。Krane等[28]對(duì)野生型小鼠及AQP5基因缺失的小鼠予以膽堿類藥物發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比，AQP5缺失小鼠氣道收縮反應(yīng)更為強(qiáng)烈，氣道阻力明顯增加；AQP5 位于哮喘易感氣道高反應(yīng)的基因區(qū),故作者認(rèn)為AQP5可能也是引起氣道高反應(yīng)的目標(biāo)基因之一。Dong等[30]亦報(bào)道，在卵清白蛋白介導(dǎo)的哮喘小鼠模型肺組織中，可見(jiàn)肺泡上皮細(xì)胞AQP1和AQP5 mRNA的數(shù)量明顯減少；而平喘藥可通過(guò)上調(diào)肺泡細(xì)胞AQP1及AQP5水平緩解哮喘小鼠肺水腫，其機(jī)制可能是上調(diào)的AQP1及AQP5有助于肺泡內(nèi)水腫液的清除。

全身性疾病

干燥綜合征 干燥綜合征是一種以侵犯淚腺、唾液腺等外分泌腺體，具有高度淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)為特征的彌漫性結(jié)締組織病，主要累及由柱狀上皮細(xì)胞構(gòu)成的外分泌腺體。以唾液腺和淚腺的病變?yōu)榇?，病理表現(xiàn)腺體上皮細(xì)胞的萎縮破壞，功能受到嚴(yán)重?fù)p害。但對(duì)干燥綜合征活檢組織的觀察及研究中發(fā)現(xiàn)，除了淋巴浸潤(rùn)及腺體破壞外，有些組織區(qū)域并未遭到嚴(yán)重?fù)p害，表明該病發(fā)生原因的多元性[7]。Steinfeld等[31]對(duì)正常人及干燥綜合征患者的唾液腺活檢進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)，觀察組唾液腺分泌細(xì)胞膜上AQP5表達(dá)較正常組明顯減少。Tsubota等[7]比較了正常人與干燥綜合征患者淚腺的活檢組織，與Steinfeld等[31]的研究結(jié)果一致，干燥綜合征患者的淚腺分泌細(xì)胞頂端膜上AQP5的表達(dá)亦明顯減少。而研究已證實(shí)AQP5在細(xì)胞膜上的定位障礙能導(dǎo)致腺體分泌功能受損，故檢測(cè)到AQP5的減少為干燥綜合癥的發(fā)生提供了合理的解釋[6]。Tsubota等[7]進(jìn)一步研究顯示，干燥綜合征患者細(xì)胞基膜上的Na+-K+-ATP酶及頂端膜上的鈉通道并未減少，AQP5的總量亦未減少，故推測(cè)干燥綜合癥中AQP5的表達(dá)異常是由其在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)障礙導(dǎo)致的。另有學(xué)者對(duì)一組較大樣本的干燥綜合征患者唾液腺活檢研究中則未發(fā)現(xiàn)其AQP5表達(dá)與正常組有不同，該結(jié)果提示干燥綜合癥還存在其他發(fā)病機(jī)制[32]。

高血壓病 Lifton等[33]利用連鎖分析及定位克隆技術(shù)，確定了20種與人類原發(fā)性高血壓相關(guān)的基因，其中大部分基因編碼的蛋白質(zhì)均參與組成或調(diào)控了腎臟對(duì)離子的轉(zhuǎn)運(yùn)、離子通道、轉(zhuǎn)運(yùn)體及轉(zhuǎn)運(yùn)通路的形成。Meneton等[34]一項(xiàng)以小鼠為對(duì)象進(jìn)行的基因靶向?qū)嶒?yàn)發(fā)現(xiàn)，高血壓疾病中發(fā)生單基因突變的大部分是編碼腎遠(yuǎn)曲小管離子轉(zhuǎn)運(yùn)通道蛋白或其調(diào)控蛋白的基因，在遺傳學(xué)上確立了腎臟在高血壓疾病發(fā)病機(jī)制中的作用。腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)的激活在高血壓的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起到重要作用，而腎素是由腎臟的近球細(xì)胞合成、存儲(chǔ)和釋放。Adamzik等[35]對(duì)人類AQP5啟動(dòng)子進(jìn)行測(cè)序，發(fā)現(xiàn)在-1364位點(diǎn)有一個(gè)A/C的基因多態(tài)性。當(dāng)C取代A時(shí)能引起AQP5轉(zhuǎn)錄水平下降。隨后作者將103例年輕、健康，同時(shí)予高鹽飲食的志愿者及96例患有冠心病的老年患者分別分為AC/CC基因型組及AC/CC基因型組，對(duì)AQP5基因型與RAAS的關(guān)系進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論正常人或是病患，AA基因型者血清血管緊張素Ⅱ及醛固酮含量均高于AC/CC基因型者，提示與C等位基因相關(guān)的AQP5的減少能夠抑制RAAS的激活。故推測(cè)AQP5啟動(dòng)子的單核苷酸多態(tài)性可能改變AQP5在離體細(xì)胞及組織的表達(dá)，并影響RAAS對(duì)血壓的調(diào)控。此外，基于Procino等[9]對(duì)腎臟中AQP5的研究結(jié)果，即AQP5表達(dá)于腎臟集合管B型閏細(xì)胞的頂端膜上，而閏細(xì)胞基膜上無(wú)相應(yīng)的水通道蛋白表達(dá)， Hadchouel等[36]提出AQP5可能通過(guò)改變B型閏細(xì)胞的體積來(lái)控制ATP的釋放，進(jìn)而與pendrin蛋白一同參與血壓的調(diào)控。pendrin蛋白的激活可造成細(xì)胞內(nèi)短暫的高滲環(huán)境，使水分子通過(guò)AQP5內(nèi)流進(jìn)入細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞體積增大而刺激ATP的釋放，ATP與腎臟連接小管或集合管上的嘌呤受體P2Y2結(jié)合后能降低上皮細(xì)胞鈉通道的活性，從而減少水鈉潴留。而這條通路受阻可能參與了原發(fā)性高血壓的發(fā)病過(guò)程[37]。

腎臟疾病

AQP5在腎臟的分布及表達(dá) Procino等[9]在腎臟來(lái)源的多能干細(xì)胞(ARPC)上進(jìn)行了13種AQP亞型表達(dá)的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)ARPC有AQP5 mRNA的轉(zhuǎn)錄及成熟的AQP5蛋白的表達(dá)。在接下來(lái)的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，AQP5蛋白在人、大鼠、小鼠的腎小管B型閏細(xì)胞頂膜上均有表達(dá)。免疫組化顯示AQP5存在于集合管系統(tǒng)的B型閏細(xì)胞頂膜上，并且與陰離子交換蛋白pendrin共存。值得注意的是，AQP5與pendrin的共表達(dá)是多種上皮細(xì)胞的一個(gè)共同特點(diǎn)，如耳蝸細(xì)胞、支氣管上皮細(xì)胞等[25,38,39]。Hadchouel等[36]研究顯示，在缺K+狀態(tài)下，pendrin從細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移到了胞質(zhì)，令人感興趣的是，對(duì)腎臟AQP5的免疫熒光分析顯示，在缺K+的動(dòng)物中，AQP5亦從細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移到了細(xì)胞質(zhì)中，這些現(xiàn)象不僅進(jìn)一步說(shuō)明AQP5存在于B型閏細(xì)胞上，還提示pendrin 和AQP5可能受同一調(diào)節(jié)機(jī)制的調(diào)控。但以往也有作者對(duì)此持不同觀點(diǎn)，F(xiàn)unaki等[40]在大鼠的不同組織中進(jìn)行了AQP5轉(zhuǎn)錄水平的研究，在腎臟中未發(fā)現(xiàn)AQP5 mRNA。同樣，Krane等[41]對(duì)小鼠的不同組織分別進(jìn)行Nortern Blot和Western Blot的分析也發(fā)現(xiàn)，AQP5僅存在于肺臟、唾液腺及淚腺，而在腎臟并未發(fā)現(xiàn)其存在。這些有爭(zhēng)議的研究結(jié)果均代表不同角度、不同層面的AQP5研究?jī)?nèi)容。

腎臟AQP5的生理功能 目前AQP5在腎臟的功能尚不明確，之前有文獻(xiàn)報(bào)道過(guò)在低滲環(huán)境中，AQP5與TRPV4共同參與了唾液腺細(xì)胞的調(diào)節(jié)性細(xì)胞容積減小[42]。Thiagarajah等[25]亦曾報(bào)道缺乏AQP5的小鼠的角膜較野生型小鼠明顯增厚，并認(rèn)為這是因?yàn)锳QP5缺失小鼠的角膜上皮細(xì)胞喪失了在濃度變化時(shí)調(diào)節(jié)細(xì)胞體積的能力。同樣的，在Procino等[9]的研究中提到，腎臟B型閏細(xì)胞的基膜沒(méi)有AQP的表達(dá)，故其推測(cè)AQP5可能并不參與遠(yuǎn)曲小管的水重吸收過(guò)程，而只是起到一個(gè)滲透壓感受器的作用，即在髓袢升支粗段產(chǎn)生的低滲液體中調(diào)節(jié)連接小管及集合管上B型閏細(xì)胞的體積，從而與pendrin蛋白一同起到調(diào)節(jié)體內(nèi)水平衡的作用。

AQP5與糖尿病腎病 腎臟作為機(jī)體主要的排泄器官，通過(guò)尿液的生成與排出調(diào)節(jié)體內(nèi)水和電解質(zhì)平衡，調(diào)節(jié)體液滲透壓、體液量和電解質(zhì)濃度。臨床上腎臟功能失調(diào)引起的諸多癥狀(如水腫、高血壓、心力衰竭、少尿及無(wú)尿等)，均與水代謝失衡密不可分。作為水通道蛋白亞型含量最多的器官，腎臟是AQP的研究熱點(diǎn)。如在血糖控制不佳的糖尿病腎病中，多尿是除尿糖以外的另一個(gè)與腎臟損傷相關(guān)的早期臨床表現(xiàn)[43]。而隨著人們對(duì)AQP研究的深入，目前認(rèn)為滲透性利尿并不是多尿發(fā)生的唯一機(jī)制[44、45]。病理情況下(如腎炎、低血鉀等)可引起AQP2總量或頂膜表達(dá)減少，從而導(dǎo)致多尿[46]。另有研究發(fā)現(xiàn)編碼組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶的Dot1l缺失時(shí)，小鼠可出現(xiàn)不明原因的多尿[47]。隨后，Wu等[10]研究了Dot1l缺失與多尿發(fā)生機(jī)制的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，AQP5能影響AQP2在細(xì)胞膜上的表達(dá)，推測(cè)Dot1l基因缺失小鼠(Dot1lAC小鼠)或糖尿病腎病患者的多尿癥狀可能與AQP5的上調(diào)有關(guān)。為了進(jìn)一步證實(shí)該推測(cè)，該作者采用Dot1lAC作為糖尿病腎病的模型，通過(guò)PCR和DNA序列分析發(fā)現(xiàn)，與正常對(duì)照相比，Dot1lAC的AQP5是上調(diào)最明顯的基因，微陣列芯片分析結(jié)果也顯示，Dot1lAC 小鼠的AQP5 mRNA 水平較正常小鼠上升了26倍，RT-qPCR法檢測(cè)表明兩組甚至有105倍的差異。同樣，在Dot1lAC小鼠的腎臟細(xì)胞中，AQP5蛋白則有明顯的表達(dá)，而在對(duì)照組中，幾乎檢測(cè)不到AQP5蛋白的含量。在隨后的體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中,該作者再次證實(shí)了Dot1a能抑制AQP5的表達(dá)，而AQP5 與AQP2的相互作用能降低AQP2在細(xì)胞膜上的表達(dá)。用免疫熒光法對(duì)15例正常人及17例糖尿病腎病患者的腎活檢進(jìn)行了AQP5及AQP2表達(dá)的對(duì)比分析。對(duì)照組未檢測(cè)到AQP5 的表達(dá)，而AQP2 則主要存在于細(xì)胞的頂膜上。在所觀察的糖尿病腎病的活檢組織中均發(fā)現(xiàn)上述兩種蛋白質(zhì)的存在，研究者對(duì)僅表達(dá)AQP2或AQP5，或兩者均表達(dá)的小管進(jìn)行了計(jì)數(shù)，發(fā)現(xiàn)在17個(gè)腎活檢病例的587個(gè)腎小管中，79.6%的小管上皮細(xì)胞同時(shí)表達(dá)AQP2及AQP5,這兩種蛋白呈離散狀態(tài)存在于腎小管主細(xì)胞核周區(qū)域。故作者推測(cè)在病理情況下，AQP5 表達(dá)在腎臟小管上皮的主細(xì)胞上，且能夠通過(guò)在細(xì)胞核周捕獲AQP2來(lái)阻止其在細(xì)胞膜上的表達(dá)，從而影響水的重吸收，導(dǎo)致多尿。利用Aqp5基因敲除或Aqp5與Dot11雙基因敲除鼠，以及這些鼠的糖尿病模型，可能為揭示Aqp5在糖尿病腎病中的作用提供幫助。

展 望

AQP5的作用及其調(diào)節(jié)出現(xiàn)在了多種常見(jiàn)的全身性疾病的發(fā)病機(jī)制中。隨著人們對(duì)AQP的認(rèn)識(shí)加深，其在水電解質(zhì)平衡紊亂或水分布異常疾病發(fā)病機(jī)制中的作用日趨重要。由于腎臟疾病及糖尿病腎病、腎性高血壓等相關(guān)疾病在人群中的發(fā)病率高、影響面廣，尋找這些疾病的早期診斷指標(biāo)及早期干預(yù)手段顯得尤為重要和緊迫。通過(guò)對(duì)AQP5的生理功能及病理生理作用的探討，或許在不久的將來(lái)，AQP5可望成為治療水代謝紊亂相關(guān)疾病的靶基因。其表達(dá)產(chǎn)物是否可作為優(yōu)于微量白蛋白的糖尿病腎病早期診斷指標(biāo)是一個(gè)值得探討的研究方向。此外，諸多慢性腎臟病，如IgA腎病的發(fā)生及發(fā)展過(guò)程中均可出現(xiàn)夜尿增多或多尿的臨床表現(xiàn)，AQP5在這些疾病中的病理生理學(xué)意義亦是令人感興趣的課題。 因此，對(duì)AQP5在水代謝紊亂性疾病中的發(fā)病及調(diào)節(jié)機(jī)制的深入研究可望為上述疾病的早期診斷和干預(yù)治療提供新的思路與方法。

1 Agre P,King LS,Yasui M,et al.Aquaporin water channels--from atomic structure to clinical medicine.J Physiol,2002,542(Pt 1):3-16.

2 Kumari SS,Varadaraj M,Yerramilli VS,et al.Spatial expression of aquaporin 5 in mammalian cornea and lens,and regulation of its localization by phosphokinase A.Mol Vis,2012,18:957-967.

3 Morishita Y,Sakube Y,Sasaki S,et al.Molecular mechanisms and drug development in aquaporin water channel diseases:aquaporin superfamily (superaquaporins):expansion of aquaporins restricted to multicellular organisms.J Pharmacol Sci,2004,96(3):276-279.

4 Guan XG,Su WH,Yi F,et al.NPA Motifs Play a Key Role in Plasma Membrane Targeting of Aquaporin-4.IUBMB Life,2010,62(3):222-226.

5 Tamma G,Procino G,Svelto M,et al.Cell culture models and animal models for studyingthe patho-physiological role of renal aquaporins.Cell Mol Life Sci,2012,69(12):1931-1946.

6 Wang D,Iwata F,Muraguchi M,et al.Correlation between salivary secretion and salivary AQP5 levels in health and disease.J Med Invest,2009,56 (Suppl):350-353.

7 Tsubota K,Hirai S,King LS,et al.Defective cellular trafficking of lacrimal gland aquaporin-5 in Sj?gren’s syndrome.Lancet,2001,357(9257):688-689.

8 Eckhard A,Gleiser C,Arnold H,et al.Water channel proteins in the inner ear and their link to hearing impairment and deafness.Mol Aspects Med,2012,33(5-6):612-637.

9 Procino G,Mastrofrancesco L,Sallustio F,et al.AQP5 is expressed in type-B intercalated cells in the collecting duct system of the rat,mouse and human kidney.Cell Physiol Biochem,2011,28(4):683-692.

10 Wu H,Chen L,Zhang X,et al.Aqp5 is a new transcriptional target of Dot1a and a regulator of Aqp2.PLoS One,2013,8(1):e53342.

11 Raina S,Preston GM,Guggino WB,et al.Molecular cloning and characterization of an aquaporin cDNA from salivary,lacrimal,and respiratory tissues.J Biol Chem,1995,270(4):1908-1912.

12 Ishida N,Maruo J,Mita S.Expression and characterization of lacrimal gland water channels in Xenopus oocytes.Biochem Biophys Res Commun,1996,224,1-4.

13 Agre P,Bonhivers M,Borgnia MJ.The aquaporins,blueprints for cellular plumbing systems.J Biol Chem,1998,273(24):14659-14662.

14 Kozono D,Yasui M,King LS,et al.Aquaporin water channels:atomic structure molecular dynamics meet clinical medicine.J Clin Invest,2002,109(11):1395-1399.

15 Woo J,Lee J,Kim MS,et al.The effect of aquaporin 5 overexpression on the Ras signaling pathway.Biochem Biophys Res Commun,2008,367(2):291-298.

16 Takata K,Matsuzaki T,Tajika Y.Aquaporins:water channel proteins of the cell membrane.Prog Histochem Cytochem,2004,39(1):1-83.

17 King LS,Kozono D,Agre P.From structure to disease:the evolving tale of aquaporin biology.Nat Rev Mol Cell Biol,2004,5(9):687-698.

18 Sidhaye VK,Güler AD,Schweitzer KS,et al.Transient receptor potential vanilloid 4 regulates aquaporin-5 abundance under hypotonic conditions.Proc Natl Acad Sci U S A,2006,103(12):4747-4752.

19 Ishikawa Y,Eguchi T,Skowronski MT,et al.Acetylcholine acts on M3 muscarinic receptors and induces the translocation of aquaporin5 water channel via cytosolic Ca2+elevation in rat parotid glands.Biochem Biophys Res Commun,1998,245(3):835-840.

20 Li J,Ha YM,Kü NY,et al.Inhibitory effects of autoantibodies on the muscarinic receptors in Sj?gren’s syndrome.Lab Invest,2004,84(11):1430-1438.

21 Yang F,Kawedia JD,Menon AG.Cyclic AMP regulates aquaporin 5 expression at both transcriptional and posttranscriptional levels through a protein kinase A pathway.J Biol Chem,2003,278(34):32173-32180.

22 Wang W,Zheng M.Role of cAMP-PKA/CREB pathway in regulation of AQP 5 production in rat nasal epithelium.Rhinology,2011,49(4):464-469.

23 Levin MH,Verkman AS.Aquaporin-dependent water permeation at the mouse ocular surface:in vivo microfluorimetric measurements in cornea and conjunctiva.Invest Ophthalmol Vis Sci,2004,45(12):4423-4432.

24 Verkman AS,Ruiz-Ederra J,Levin MH.Functions of aquaporins in the eye.Prog Retin Eye Res,2008,27:420-433.

25 Thiagarajah JR,Verkman AS.Aquaporin deletion in mice reduces corneal water permeability and delays restoration of transparency after swelling.J Biol Chem,2002,277(21):19139-19144.

26 Mhatre AN,Steinbach S,Hribar K,et al.Identification of aquaporin 5 (AQP5) within the cochlea:cDNA cloning and in situ localization.Biochem Biophys Res Commun,1999,264 (1):157-162.

27 Hirt B,Penkova ZH,Eckhard A,et al.The subcellular distribution of aquaporin 5 in the cochlea reveals a water shunt at the perilymph-endolymph barrier.Neuroscience,2010,168(4):957-970.

28 Krane CM,Fortner CN,Hand AR,et al.Aquaporin 5-deficient mouse lungs are hyperresponsive to cholinergic stimulation.Proc Natl Acad Sci U S A,2001,98(24):14114-14119.

29 Ma T,Fukuda N,Song Y,et al.Lung fluid transport in aquaporin-5 knockout mice.J Clin Invest,2000,105(1):93-100.

30 Dong C,Wang G,Li B,et al.Anti-asthmatic agents alleviate pulmonary edema by upregulating AQP1 and AQP5 expression in the lungs of mice with OVA-induced asthma.Respir Physiol Neurobiol,2012,181(1):21-28.

31 Steinfeld S,Cogan E,King LS,et al.Abnormal distribution of aquaporin-5 water channel protein in salivary glands from Sj?gren’s syndrome patients.Lab Invest,2001,81(2):143-148.

32 Beroukas D,Hiscock J,Jonsson R,et al.Subcellular distribution of aquaporin 5 in salivary glands in primary Sj?gren’s syndrome.Lancet,2001,358(9296):1875-1876.

33 Lifton RP,Gharavi AG,Geller DS.Molecular mechanisms of human hypertension.Cell,2001,104(4):545-556.

34 Meneton P,Jeunemaitre X,de Wardener HE,et al.Links between dietary salt intake,renal salt handling,blood pressure,and cardiovascular diseases.Physiol Rev,2005,85(2):679-715.

35 Adamzik M,Frey UH,Bitzer K,et al.A novel-1364A/C aquaporin 5 gene promoter polymorphism influences the responses to salt loading of the renin-angiotensin-aldosterone system and of blood pressure in young healthy men.Basic Res Cardiol,2008,103(6):598-610.

36 Hadchouel J,Büsst C,Procino G,et al.Regulation of extracellular fluid volume and blood pressure by pendrin.Cell Physiol Biochem,2011;28(3):505-512.

37 Eladari D,Chambrey R,Peti-Peterdi J.A New Look at Electrolyte Transport in the Distal Tubule.Annu Rev Physiol,2012,74:325-349.

38 Royaux IE,Belyantseva IA,Wu T,et al.Localization and functional studies of pendrin in the mouse inner ear provide insight about the etiology of deafness in pendred syndrome.J Assoc Res Otolaryngol,2003,4(3):394-404.

39 Krane CM,Fortner CN,Hand AR,et al.Aquaporin 5-deficient mouse lungs are hyperresponsive to cholinergic stimulation.Proc Natl Acad Sci U S A.2001 Nov 20;98(24):14114-14119.

40 Funaki H,Yamamoto T,Koyama Y,et al.Localization and expression of aqp5 in cornea,serous salivary glands,and pulmonary epithelial cells.Am J Physiol,1998,275 (4 Pt 1):C1151-1157.

41 Krane CM,Towne JE,Menon AG.Cloning and characterization of murine aqp5:Evidence for a conserved aquaporin gene cluster.Mamm Genome,1999,10(5):498-505.

42 Liu X,Bandyopadhyay BC,Nakamoto T,et al.A role for AQP5 in activation of TRPV4 by hypotonicity:concerted involvement of AQP5 and TRPV4 in regulation of cell volume recovery.J Biol Chem,2006,281(22):15485-15495.

43 Wang S,Mitu GM,Hirschberg R.Osmotic polyuria:an overlooked mechanism in diabetic nephropathy.Nephrol Dial Transplant,2008,23(7):2167-2172.

44 Brodsky WA,Rapoport S,West CD.The mechanism of glycosuric diuresis in diabetic man.J Clin Invest,1950,29(8):1021-1032.

45 McKenna K,Morris AD,Ryan M,et al.Renal resistance to vasopressin in poorly controlled type 1 diabetes mellitus.Am J Physiol Endocrinol Metab,2000,279(1):E155-160.

46 Noda Y,Sohara E,Ohta E,et al.Aquaporins in kidney pathophysiology.Nat Rev Nephrol,2010,6(3):168-178.

47 Wu H,Chen L,Zhou Q,et al.Aqp2-expressing cells give rise to renal intercalated cells.J Am Soc Nephrol,2013,24(2):243-252.