水通道蛋白-4在腦轉移瘤表達及其中醫(yī)研究進展*

汪叢叢，周 超，莊 靜，高 寧，劉瑞娟，孫長崗△

(1．淄博市第四人民醫(yī)院腫瘤科，山東淄博 251000;2．濰坊市中醫(yī)院腫瘤中心，山東濰坊 261041; 3．山東大學附屬千佛山醫(yī)院心電圖室，濟南 250014)

水通道蛋白-4在腦轉移瘤表達及其中醫(yī)研究進展*

汪叢叢1，周 超2，莊 靜2，高 寧3，劉瑞娟2，孫長崗2△

(1．淄博市第四人民醫(yī)院腫瘤科，山東淄博 251000;2．濰坊市中醫(yī)院腫瘤中心，山東濰坊 261041; 3．山東大學附屬千佛山醫(yī)院心電圖室，濟南 250014)

腦轉移瘤是常見的顱內腫瘤，其發(fā)生不僅代表惡性程度高，往往也是治療失敗、預后差的主要因素。水通道蛋白-4作為一類具有高選擇性特異性蛋白家族成員，與腦轉移瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關。傳統(tǒng)中醫(yī)將腦轉移瘤的病機歸結為風、痰、毒、瘀等方面，治則以醒腦開竅、活血化瘀、化濕利水為主。近年來，以AQP4為靶點的抗瘤中藥已成為研究熱點并逐漸受到關注。因此，對AQP4作用機制的具體探討，有望為腦轉移瘤的中醫(yī)治療提供新途徑。

腦轉移;水通道蛋白-4;中醫(yī)治療;研究進展

腦轉移瘤作為常見的神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤，是惡性腫瘤的常見并發(fā)癥，約占顱內腫瘤的15% ～30%［1］。水通道蛋白(Aquaporins，AQPs)是一類對水具有高度通透性的特殊膜轉運蛋白，自20世紀80年代Denker［2］首次發(fā)現(xiàn)以來，該“門控”結構為腦轉移瘤具體發(fā)病機制的研究開辟了一個新的領域。AQP4作為一類顱內最重要的水通道蛋白，在調節(jié)細胞表面水代謝平衡中發(fā)揮了至關重要的作用。中藥的一個重要功能就是調節(jié)人體體液成分以及各成分的濃度，通過不同膜通道調節(jié)細胞的功能。因此，本文就其研究進展情況進行如下綜述，為揭示中醫(yī)藥的科學原理提供重要途徑。

1 腦轉移的中醫(yī)發(fā)病機制

傳統(tǒng)中醫(yī)學雖無顱內腫瘤的病名，但對顱內腫瘤的癥狀及成因在《黃帝內經(jīng)》中已有論述。如《素病·奇病論》曰:“髓者以腦為主，腦逆故令頭痛。”《靈樞·九針論》曰:“四時八風之客于經(jīng)絡之中，為瘤病者也。”腦轉移瘤在中國傳統(tǒng)醫(yī)學中分別歸屬“頭痛”、“眩暈”等范疇，也歸屬于“癥瘕”或“巖(癌)”等病種。近年來，許多醫(yī)家對腦瘤病因病機從虛、風、痰、瘀等方面進行了深入研究，總結其病因病機不外虛實兩類，或獨立致病，或合而為之，實者責之于風、痰、毒、瘀諸邪，如風陽內動、風火相扇、痰濕凝結、瘀毒內阻等邪氣積聚盤旋于腦海，日久而成積;虛者為平素體弱或久病耗傷，氣血不能上榮于腦，腦髓失養(yǎng);或腎精不足，不能生髓上充于腦，髓海空虛，痰濁內生，導致腫瘤的形成。腦轉移瘤病性多為本虛標實、肝腎虧虛、氣血不足、髓海失養(yǎng)、肝風內動，進而邪毒上擾清竅、痰濁蒙蔽、阻滯腦絡、血氣凝滯，故出現(xiàn)頭痛。

2 APQ4在腦轉移瘤中的表達

2.1 APQ4的分子結構與分布

水通道蛋白-4(AQP4)是由6個膜跨域標識與胞內羧基(C)和氨基(N)末端組成的跨膜蛋白(30kDa)。人類 AQP4基因位于第18染色體的q11.2和q12.1，主要表達有M1和M23 2種亞型。而M1作為一種獨立的四聚物結構并不穩(wěn)定［3］，由4個獨立亞單位組成，AQP4每個亞基含細胞外環(huán)(A、C、E)和細胞內環(huán)(B、D)結構［4］。其中，B環(huán)和E環(huán)的NPA是家族成員共有的結構和功能區(qū)域，下沉并折疊形成約一個水分子大小的孔道結構。

腦和脊髓組織中星形膠質細胞和室管膜細胞是AQP4的主要表達部位，在下丘腦的視上核、室旁核等也有表達［5］。AQP4一般表達于支持功能細胞，而在有興奮能力的細胞不表達。作為星形膠質細胞的主要水通道蛋白，AQP4在中樞神經(jīng)系統(tǒng)，特別是在屏障處(血-腦、腦脊液-腦屏障)均有表達。

2.2 AQP4的生物學行為

AQPs是近年來發(fā)現(xiàn)的一組與水通透有關的細胞膜轉運蛋白，是細胞與血管間水調節(jié)和轉運的重要結構基礎。AQP-4異常被認為是形成腦水腫過程中的最后關鍵一環(huán)，調控AQP-4表達有利于維持腦組織水代謝平衡。近期研究提示，AQP-4參與細胞的遷移和增殖，增強腫瘤的局部侵襲力和透過血管(淋巴管)。張士保等［6］發(fā)現(xiàn)，AQP4在腦轉移瘤周圍高表達并以周邊區(qū)域為著，在腦轉移瘤所致的細胞性腦水腫發(fā)生機制中發(fā)揮作用。

3 傳統(tǒng)中草藥對腦轉移瘤水通道蛋白-4抑制作用的研究近況

3.1 芳香開竅類中藥

芳香開竅類中藥具有保護腦細胞超微結構、改善腦代謝、提高腦細胞活力、減輕腦水腫等功能。通過自由穿透屏障結構、改善通透性以及促進腦屏障開放3個方面發(fā)揮作用。由于屏障結構的破壞，轉移瘤周圍水分增多致水腫持續(xù)性存在。AQP4在正常星形細胞的表達下調可能由細胞釋放的細胞因子所介導，而在腦轉移瘤細胞中的過度表達則可能由于抑制因子的缺乏或對透過血腦屏障的血清源性細胞因子反應所致［7］，主要代表藥物有麝香、石菖蒲、郁金等。

3.1.1 石菖蒲 為多年生天南科植物的根莖，具有化濕開胃、開竅豁痰等諸多功效。石菖蒲含揮發(fā)油、糖類、氨基酸等成分，以揮發(fā)油中β-細辛醚(β-Asarone)最重要。胡園［8］等發(fā)現(xiàn)，連續(xù)灌服石菖蒲小鼠腦組織切片內毛細血管內皮細胞之間的緊密連接變得松弛，有效地提高腦屏障對藥物的通透，打開了阻礙傳統(tǒng)化療藥物難以打破的瓶頸。此外，β-細辛醚可減輕腦水腫，提高血腦通透性和耐缺氧能力，并能明顯抑制損傷對腦皮質神經(jīng)細胞凋亡。眾多國內研究還發(fā)現(xiàn)，其對人子宮頸癌、人肺轉移癌和人胃癌細胞株均有導致細胞破壞溶解及生長抑制，最終使增殖受到抑制的作用。

3.1.2 麝香 作為傳統(tǒng)名貴中藥，麝香的研究一直為國內外學者所重視。趙光峰等［9］發(fā)現(xiàn)，麝香配伍冰片可減輕外界因素所致的腦超微結構損傷，抑制腦組織AQP-4蛋白的表達而保護腦組織，這可能是其芳香開竅的作用原理之一。

3.2 豁痰逐水類中藥

腦轉移瘤所致水腫屬于中醫(yī)學“水飲、痰濕”范疇，其病機為腦絡破損、液溢出脈外瘀阻腦竅形成水腫。因此，治療當從本截源、利水消腫、促進吸收，減輕炎癥反應。AQP-4作為豁痰逐水類中藥通過抗腫瘤逐水的關鍵作用靶點廣泛應用于臨床［10］，其代表藥物有大黃、澤瀉等。

3．2．1 大黃 大黃始載于《神農本草經(jīng)》，具有瀉熱毒、破積滯、行瘀血等功效。如唐宇平［11］所述，腦轉移瘤引起水腫和腦內微環(huán)境改變，導致AQP-4增多、細胞反應性增生和水腫后，細胞內的某些基因和蛋白合成障礙，大黃恰好逆轉內皮細胞內cAMP和PKA介導的磷酸化改變。研究還發(fā)現(xiàn)，大黃制劑可通過調節(jié)鈉泵功能改變微血管通透性，從而減輕細胞腦水腫。

3．2．2 澤瀉 澤瀉尤長于行水，張仲景認為水蓄渴煩、小便不利或吐或瀉，五苓散主之。澤瀉湯出自張仲景《金匱要略·痰飲咳嗽病》，也是中醫(yī)臨床治療水飲的常用效方［12］。澤瀉可顯著抑制 Lewis肺癌的自發(fā)性轉移，其機制可能與血清中某些蛋白成分的改變有關［13］。同時，澤瀉作為五苓散組方之一，對水的吸收作用與水通道蛋白(AQP4)表達密切相關［14］。

3.3 活血化瘀類中藥

活血化瘀類中藥具有保護細胞、促進腦內血腫吸收和減輕腦水腫等作用。近期研究顯示［15］，活血化瘀類中藥不但可以有效抑制惡性腫瘤的侵襲轉移，對腦轉移后的腦水腫仍具有良好的防治作用，主要機理是保護血腦屏障、抗自由基損傷作用等。AQP4作為各種原因(如腫瘤、缺血等)所致腦水腫的病理生理機制中的關鍵因素，其作用是顯而易見的。

3．3．1 丹參 丹參是活血化瘀類中藥的典型代表藥物，是近年來研究的熱點。丹參酮類二萜化合物作為抗腫瘤活性的主要化學成分，其抗侵襲轉移作用日益引起重視。佟建洲［16］等研究發(fā)現(xiàn)，腺苷和總黃酮作為丹參的主要有效成分，可有效地啟動中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)的自我保護機制，釋放內源性CNS保護因子。此外，通過調節(jié)神經(jīng)細胞內Ca2+、脂質過氧化合物以及相應AQPs的表達，降低血管通透性，減輕神經(jīng)細胞損傷，改善血管內皮細胞功能，從而有效地減輕腦水腫的程度。

4 總結與展望

目前關于AQP4的結構功能及病理變化的研究，僅處于起步階段。隨著AQP4研究的深入，將促進人類對腦轉移瘤疾病的發(fā)生發(fā)展及治療的進一步認識，亦為治療腦轉移瘤新藥的開發(fā)提供一些思路和理論依據(jù)。中藥對抑制惡性腫瘤侵襲轉移以及腦轉移所致腦水腫(控瘤抑水)的作用，已成為西方藥學界接受中草藥的重要基點。當前中醫(yī)藥界對于這一新的治療新星AQP4的認識還遠遠不夠，且未進行深入研究，其藥理作用與功效的關聯(lián)性尚不明確。由于這一基因在腦轉移瘤領域意義重大，應當引起國內中醫(yī)界學者的充分重視。

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R739．91

A

1006-3250(2015)10-1327-03

2015-03-16

國家自然科學基金資助項目(81273987);山東省自然科學基金青年基金項目(ZR2013HQ005)

汪叢叢(1988-)，女，山東淄博人，醫(yī)學學士，在讀碩士，從事惡性腫瘤的中醫(yī)臨床與研究。

孫長崗(1970-)，男，山東濰坊人，主任醫(yī)師，醫(yī)學博士，從事中西醫(yī)結合抗腫瘤的臨床與研究，Tel:0536-8060190，E-mail:zhongliuyike@163．com。