水通道蛋白3與皮膚的研究進展

水通道蛋白3（aquaporin 3 ，AQP3）是皮膚組織中表達的一種主要的水通道蛋白，屬于水甘油通道亞家族，具有跨膜轉運水、甘油以及尿素等小分子物質的功能。本文從AQP3與皮膚功能、AQP3與皮膚病、AQP3與氧化應激和衰老及應用研究等幾個方面對國內外已公開發表的相關文獻資料做如下綜述。

1 AQP3與皮膚功能

1.1皮膚保濕 角質層的保濕對皮膚的外觀和生理機能起重要作用，依賴多種因素發揮作用，比如：外環境濕度，角質層結構，脂質或者蛋白質組成，屏障功能以及保水滲透調節物質的濃度，或天然保濕因子如游離氨基酸、離子、其他小分子溶質等[1]。衰老的皮膚以及濕疹、異位性皮炎、銀屑病、魚鱗病、老年性干燥癥等常見皮膚病的皮膚角質層保濕能力下降，其機制可能與AQP3的表達相關[2]。

在皮膚，AQP3是主要表達于角質形成細胞和皮膚成纖維細胞，是對皮膚保濕起重要作用的一種關鍵蛋白分子。一方面，AQP3的表達量有一定的空間層次：主要表達于表皮基底層，棘層、顆粒層、到角質層逐漸消失。這種空間分布與皮膚的含水量分布一致：基底層和基底層上部的水含量約75%，而角質層僅約10～15%；同時，AQP3本身就是一種PH敏感的水通道蛋白，表皮的PH值與AQP3的這種空間分布也存在一定的關聯。研究者們認為：AQP3在基底膜帶的高表達，可以促使水、甘油及尿素的轉運，使得基底層的細胞間液更接近于中性的平衡狀態；而越接近角質層，AQP3的表達也越減少，水分丟失的也越嚴重，皮膚酸堿度越容易受到外在環境的干擾，比如酸性的皮脂代謝產物等。因此，皮膚表面的PH值接近5，而基底層則增加到7。另一方面，由于角質層中的甘油含量直接或間接影響著皮膚保濕功能，其來源的供應顯得極其重要。AQP3即擔負著這一重任：它不僅能將循環中的內源性甘油、皮脂腺中的甘油三脂帶入表皮，還進一步參與表皮細胞的甘油代謝。

2 AQP3與皮膚病

多種皮膚病的AQP3表達異常，有免疫組化顯示：新生兒毒性紅斑中朗格漢斯細胞、樹突狀細胞、巨噬細胞、中性粒細胞、嗜酸性粒細胞等免疫細胞均有AQP3表達，這說明了人在出生時皮膚免疫系統既有AQP3參與。近期有研究提出，T細胞上表達AQP3并參與皮膚免疫反應，是由于AQP3介導的H2O2運輸對Rho家族的GTP酶Cdc42的活化及隨后的肌動蛋白動力學發揮重要作用。在體研究還發現，AQP3缺失小鼠在抗原誘導的接觸性超敏反應的發生發展是有缺陷的，使得抗原激活的T細胞功能受損膚。他們認為，AQP3介導的H2O2的跨膜轉運對免疫反應過程中趨化因子依賴性T細胞的遷移有很重要的意義。

LeeY等人采用免疫組織化學和免疫熒光染色法測銀屑患者的皮膚組織中AQP3的表達，發現不同于正常表皮，AQP3在銀屑病皮損和皮損周圍的表皮中表達下降。使用TewameterRTM210 和 CorneometerRCM 820 檢測銀屑病患者皮損及周圍的結果顯示：TEWL增加、水合作用下降。研究者們認為，AQP3的表達是引起銀屑病患者皮損部位的干燥的一個關鍵因素。

Nakakoshi M等人[3]發現，皮膚鱗狀細胞癌強表達AQP3蛋白，以及創傷愈合過程中AQP3對角質形成細胞起作用等現象，推進了深入研究AQP3參與了皮膚腫瘤的過程。研究發現，暴露于腫瘤誘導劑，AQP3基因敲除鼠未出現皮膚腫瘤，而野生型小鼠則出現多種腫瘤；皮膚乳頭瘤狀細胞強表達AQP3，并與增殖標記物K14共定位，這一點與皮膚鱗癌類似。在皮膚腫瘤的發生過程中，AQP3基因敲除小鼠對腫瘤誘導劑導致的皮膚腫瘤有明顯的抵抗性。

3 AQP3參與氧化應激與衰老

皮膚中主要分布的水通道蛋白是AQP3， AQP3可以轉運水、甘油、尿素，它可從循環中將水分、甘油、皮脂腺中的甘油三脂帶入表皮，從而保證表皮持續的水份，對于表皮的屏障修復作用、保濕都有很重要的意義。而在皮膚老化過程中，角質層變薄，水和甘油等天然保濕因子含量不斷減少，皮膚水合能力降低，水分喪失增加；皮膚組織細胞的水分減少，細胞皺縮、老化、使皮膚出現細小皺紋，酶的活性降低。這就提示AQP3可能通過其轉運水和甘油的功能，從而在防止皮膚衰老等方面起重要作用。

Ma[4]等研究AQP3基因敲除老鼠的皮膚表現，發現與野生型小鼠相比，基因敲除鼠的皮膚比較干燥、粗糙、呈衰老狀態，皮膚的水合作用及皮膚的彈性顯著降低。系統分析AQP3基因敲除鼠發現，其表皮和角質層的甘油含量較野生型鼠減少，而真皮和血清的甘油含量則正常。AQP3基因敲除鼠與野生型鼠相比，其角質層結構、血脂、蛋白質含量及氨基酸、離子、其他小分子溶質的濃度無明顯差異。但野生型小鼠暴露于高濕度的環境或皮膚封包時角質層水合度增高，而AQP3基因敲除鼠則沒有，這說明了AQP3基因敲除鼠存在內源性保水能力的缺失。有學者人認為AQP3可以作為提高皮膚水合能力、彈性和屏障功能，及改善皮膚外觀的關鍵靶蛋白。

參考文獻：

[1]Elias PM.Stratum corneum defensive functions： an integrated view[J].Invest Dermatol，2005，125：183-200.

[2]Rawlings AV， Matts PJ.tratum corneum moisturization at the molecular level：an update in relation to the dry skin cycle[J].J Invest Dermatol，2005，124：1099–1100.

[3]Nakakoshi M，Morishita Y，Usui K， et al.Identification of a keratinocarcinoma cell line expressing AQP3[J].Biol Cell，2006，98：95–100.

[4]Olsson M，Broberg A，Jerna's M，et al. Increased expression of aquaporin 3 in atopic eczema[J].Allergy，2006，61：1132–1137.

編輯/馮焱