水通道蛋白在胎盤胎膜中的表達與羊水量異常的相關性分析

張濤 紀萍

（濰坊市中醫院 山東 濰坊 261000）

1.水通道蛋白家族的組成及分類

水通道蛋白(AQPs)廣泛存在于動、植物及微生物細胞膜上，屬于專門針對水的通道蛋白，具有自由水的轉運功能，是自由水從細胞進出的主要路徑。Agre 等[1]在1988 年對紅細胞膜進行分離純化Rh 血型時偶爾發現了一個新的28KD 的疏水樣跨膜蛋白，后被證實是AQP1，此后水分子的跨膜轉運研究在分子水平上獲得重大進展。AQPs 是小而完整的膜蛋白，以四聚體的形式存在，每一個單體都具有水通道特性，在其中心形成親水孔道，對水進行轉運，維持細胞的整體環境穩定，并有效參與其他重要生理功能。

（1）AQPs 的結構：AQPs 目前至少有AQP0-AQP12 等13種亞型分布于不同的組織，它們屬于疏水性小分子跨膜蛋白，單體的大小26-34KD，平均約為30KD。水通道蛋白一級結構中共存在6 個跨膜區段，由5 個環相連，細胞膜內有2 個內環（B和D），膜外有3 個外環（A、C 和E）。

（2）AQPs 的分類：臨床通產個根據滲透特異性將AQPs分為2 類：一類對水具有特異滲透性，包括AQP0、AQP1、AQP2、AQP4、AQP5、AQP6、AQP8；另一類除可以對水進行轉運外，還可以滲透尿素、甘油等小分子溶質，尤其是甘油，遂又被稱為水甘油通道，包括AQP3、AQP7、AQP9、AQP10。將AQP11、AQP12 歸類為超級水通道蛋白亞族，主要在細胞的內膜系統中表達，在消化酶的分泌過程中起作用。

2.各種AQPs在胎盤胎膜組織中的分布

在產婦胎盤胎膜中針對AQPs 的研究報告較早已出現，目前已被證實有7 種AQPs 在正常妊娠的胎盤、胎膜組織中表達，主要為AQP-1、3、4、5、8、9、11 亞型[2-3]。

（1）AQP1：研究表明AQP1 表達于羊膜上皮及絨毛膜細胞滋養層，Hasegawa[4]的研究主要利用原位雜交聯合免疫組化對大鼠胎盤進行檢測，并成功發現大鼠胎盤中的AQP1。Johnston 等[5]通過研究AQP1 和AQP3 在妊娠狀態下楊胎盤胎膜中的具體分布情況以及在胎兒不同發育時期的表達情況，發現AQP1 表達于羊的胎盤血管的絨毛內皮細胞、合體滋養細胞以及內皮細胞；Mann 等[6]報道稱在人體羊膜上皮細胞以及絨毛膜上皮細胞均將存在AQP1 的表達。并且認為羊水在羊膜腔至胎兒的運輸過程中，羊水對AQP1 有較為重要的作用。

(2)AQP3：研究發現在胎盤以及絨毛組織上所覆蓋有滋養上皮細胞，通過對此類細胞進行詳細觀察后發現細胞頂質膜處存在AQP3 表達，在羊膜上皮細胞中未發現表達。Mann 等報道了對于人體胎膜組織進行詳細檢查分析后，組織上AQP1 以及AQP3 的表達與細胞具體定位情況，即是在人體絨毛膜上成功發現AQP3 的表達，但并未于羊膜上發現其表達，遂認為在人體中AQP3 的表達可能主要負責層屏障對于水的轉運功能。

(3)AQP4、AQP5：De Falco 等研究發現AQP4 表達于妊娠早期至妊娠晚期的上皮細胞、合體滋養層及胎盤絨毛的基質中。

(4)AQP8、AQP9：Wang 等 用RT-PCR、 原 位 雜 交、Northern blotting、免疫組化等技術檢測到AQP8、AQP9 的基因表達，發現表達最強的部位為絨毛膜，羊膜中僅以較低水平表達。AQP9 主要集中表現于羊膜、絨毛膜滋養細胞、胎盤合體滋養層以及細胞滋養層，在臍帶不表達。

(5)AQP11：PRAT[7]等在2012 年的報道中首次證實AQP11 表達于人類胎盤、胎膜中。Escobar 首次揭示了AQP11基因在妊娠第10、14 周時絨毛膜上表達，此后，Part 等人的研究結果發現在妊娠期間AQP11mRNA 以及對應蛋白將集中表達于羊膜和絨毛膜，并可于WISH 細胞系中發現對應表達。

3.水通道蛋白表達與羊水量異常的關系

AQP1：Beall 等通過對妊娠時間在10-19d 范圍的小鼠實施AQPs 以及羊水總量的研究后可知，羊水總量與AQP1、9 表達整體為負相關，與AQP3 為正相關，因此研究結果表示妊娠期羊水的水流量主要可通過AQP1 進行調節，母體循環羊水量通過AQP3 調節。

AQP3：有學者認為AQP3 可能具備跨膜胎盤滋養屏障的水轉運介導意義，并可起到妊娠期羊水量調節作用。徐靜[8]等的研究表明，人體羊膜上皮、絨毛膜滋養以及胎盤滋養細胞均存在AQP3 的蛋白表單，且自身羊水量不同的孕婦相關表達強度與羊水量呈正相關。有研究認為當出現羊水特發性過多時

AQP5：Zhang[9]等研究亦證明羊水與AQP5 的蛋白表達呈正相關，并認為孕婦自身羊水發生異常主要是由于機體內AQP5 蛋白表達發生異常所致。

AQP8、AQP9：AQP8 表達降低主要是可能由于孕婦自身胎盤逐漸老化或機體自身為調節羊水平衡而對AQP8 蛋白表達的抑制所致，從而認為人體中羊水量減少與AQP8 的蛋白表達降低有較為緊密的關聯。Damiano 等在研究正常妊娠和子癇前期患者的胎盤時發現AQP9 的表達與尿素通過胎盤的量成正相關，而與水通過胎盤的量無相關性。

4.水通道蛋白的調節

胎盤胎膜內AQPS 與正常妊娠、母胎液體平衡有密切關系，AQPs 蛋白的表達以及變化均可能對人體羊水量產生影響，從而調節羊水總量，保持羊水平衡。AQPs 蛋白的表達水平及其對水的通透性受激素、神經遞質等因素的綜合作用調節。AQPs 的各種調節方式之間相互作用，可分為兩種調節方式：長期調節和短期調節。

(1)短期調節：調節AQPs 的活性，主要為穿梭機制調節與磷酸化調節。其中短期調節最常見的機制是通過磷酸化改變AQPs 的結構，來調節其活性。Wang 等[10]通過對人體羊膜上皮細胞中所取得的WISH 細胞進行AQP8 詳細分析后發現，人體羊膜上皮細胞中表達的AQP8 與第二信使cAMP 有較大關聯，前者受到后者的調控。后又經研究發現AQP3 的表達也受第二信使cAMP 的調控。AQP1、2、4、5 都具有蛋白激酶A 與C 的同源序列。此外，pH 還可直接對AQPs 進行調節，如pH為6.5 時可增加AQP0 對水的滲透性；pH 為中性時AQP3 可通透水和甘油；堿性環境可提高AQP4 對水的通透性。

(2)長期調節：研究表明很多物質或因子都可在轉錄水平調節AQPs mRNA 和蛋白的表達，如激素、細胞因子、血管活性介質、滲透性物質及病理狀態等，從而增加對水的通透性。如AQP1 可以在皮質醇類的誘導下，使其表達上調；目前，越來越多的證據表明，轉錄和翻譯水平存在對AQPS 的直接調節，但仍需要進一步研究證實。

5.小結

綜上所述，不同AQPs 在人類胎盤胎膜中的表現與定位亦不相同，其作用機制及調節機制也不相同，AQPs 在人體羊膜對于羊水平衡有較為重要的調控意義。但AQPs 蛋白的表達與孕婦自身羊水量間的詳細關系尚未明確，通過對各研究結果進行分析后可知，各項研究的結果亦無統一結果。因此我們仍需進一步研究AQPs 亞型在胎盤、胎膜的準確定位，研究AQPs 不同分型在羊水量正常及異常的孕婦胎盤、胎膜的表達程度，進一步探索AQPs 的調節因素，并了解不同因素對于AQPs 的調節作用，從而確定AQPs 對于人體羊水平衡調節的正確作用方式，以此為此類患者的治療提供新的治療方法，提升整體治療效果。