魏晓，李香营，韩向君，田国刚

(中南大学湘雅医学院附属海口医院海口市人民医院麻醉科，海南海口570208)

·综述·

AQP1调节机制及其表达在胶质瘤血管新生中的作用

魏晓，李香营，韩向君，田国刚

(中南大学湘雅医学院附属海口医院海口市人民医院麻醉科，海南海口570208)

血管新生对人脑胶质瘤的生长、转移乃至预后都有着极其重要的临床意义，水通道蛋白-1 (Aquaporins-1，AQP1)作为特异性介导跨膜转运水的膜蛋白，在胶质瘤血管新生中至关重要。为此，研究干预AQP1表达的调节机制，不仅可以抑制胶质瘤生长、浸润和转移，而且对改善胶质瘤预后也有重要的临床价值。

水通道蛋白-1；调节；血管新生；胶质瘤

血管生成是胶质瘤突破上皮基底膜后进一步生长所必须的，对于高级别胶质瘤生长、浸润和转移至关重要。在无血管期，胶质瘤生长缓慢，直径不会超过2 mm，一旦进入血管生成期，胶质瘤就可在丰富血供和营养的条件下，促进自身的迅速生长和浸润。在血管新生过程中，AQP1发挥了极其重要的作用，现就其调节机制及在胶质瘤血管新生中的作用新进展综述如下：

1 AQP1的结构和功能

AQP1作为参与跨膜转运水的膜通道蛋白家族成员之一，广泛存在于各种组织中。研究发现AQP1基因定位于人染色体7p15--＞p14处[1]，其一级结构为6次跨膜的单肽链，含3个胞外环(A、C、E)和2个胞内环(B、D)，连接跨膜区的B、E两攀环折返穿入脂质双分子层，并且分别与邻近的跨膜区形成半个孔道，彼此对称分布，构成一条狭窄的分子通道，水分子则排列成单一纵列，以适当的角度通过。该通道具有高度的选择性，借助一个带正电的区域排斥带正电的水合质子，不允许其他离子或分子通过的功能，实现选择性地通过大量的水[2]。目前多数学者认为AQPs的三级结构为“沙漏模型”。生理情况下，AQP1主要分布于脉络丛及面向脑脊液的顶质膜的微绒毛表面，与Na+-K+-ATP酶定位相同，参与脑脊液分泌，并调节水和离子平衡。在脊髓中，AQP1主要表达痛觉与感觉神经纤维。近年来多项研究[3-4]显示，AQP1作为细胞膜特异性水转运蛋白，在促进瘤周水肿形成、肿瘤细胞迁移中发挥重要作用，且认为它在实体肿瘤血管新生中扮演重要角色。

2 AQP1的调节

AQP1的表达受到理化因素、激素以及其他活性蛋白分子等多种因素的调控。从整体上讲，AQP1的调节大致可以分为两种：一种是通过改变细胞上AQP1浓度来调节跨膜水流动，相对耗时较长，故称为长期调节。另一种则是通过调节AQP1活性，耗时较短，调节较迅速的短期调节。

2.1 氧浓度调节吴琴琴等[5]通过研究缺氧对体外培养血管内皮细胞AQP1表达的影响后发现，AQP1蛋白和AQP1 mRNA的表达在缺氧后呈先升高后降低的趋势，推测缺氧在蛋白和转录水平参与对血管内皮细胞AQP1表达的调节，这和国外学者研究结果相似[6]。而岳冬梅等[7]在研究新生大鼠高氧损伤后AQP1变化规律后认为，AQP1在高氧肺损伤时表达降低，并提示高氧肺损伤中AQP合成、分泌信号可能是ERK途径转导的。不过氧浓度对不同部位和不同类型水通道蛋白表达的影响存在差异，证明AQP可能也与氧转运相关。

2.2 激素调节国内学者赵丽等[8]在研究地塞米松对体外培养牛眼小梁细胞水通道蛋-1表达的影响后发现，地塞米松抑可以制牛眼小梁细胞AQP1表达，推测AQP1参与了糖皮质激素性青光眼的发生。随后de Arteaga等[9]在大鼠中进行的循证研究表明给予大鼠皮质类固醇治疗可上调其腹膜中AQP-1的表达水平，进而显著增加游离水的转运，同时在AQP1启动子中发现糖皮质激素反应元件，进一步提示内分泌激素可调节AQP1表达。

2.3 碳酸酐酶抑制剂碳酸酐酶广泛分布于水转运组织内，并可以促进水的分泌和重吸收。碳酸酐酶尤其是CAⅡ和CAⅣ的组织分布乃至亚细胞定位都与AQP1极其相似，提示它们在结构和功能上也存在着某种联系。乙酰唑胺是最常见的碳酸酐酶(CA)抑制剂，Zhang等[10]通过免疫沉淀和免疫荧光结果证实乙酰唑胺促进AQP1转运到细胞膜，促进与MHC的互动，依赖ERK/肌球蛋白轻链激酶(MLCK)信号通路的激活，最终又降低肾脏近曲小管上皮细胞AQP1基因的表达。

2.4高渗诱导通过对AQP1结构分析显示，AQP1前体包含一个高渗反应元件。当细胞处于高渗透压的环境下时，AQP1的表达被诱导，Lanaspa等[11]通过在高渗环境下，借助突变小鼠研究AQP1在髓质中表达发现高渗应激诱导的髓质(IMCD3)细胞通过添加NaCl大幅上调AQP1mRNA和蛋白表达，表明其激活发生在转录和翻译水平。

2.5 RNA干扰(RNA interference，RNAi)RNA干扰技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达，所以该技术已被广泛用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的基因治疗领域。研究显示，采用RNAi技术可以降低AQP1的表达，从而抑制肿瘤血管新生[12]。另外，汞、磷酸化、小分子活性蛋白及动力学因素等也参与AQP1表达的调节。为此，深入研究AQP1的调节机制，可以为干预肿瘤血管新生提供新的思路。

3 AQP1与胶质瘤血管新生的关系

血管新生是在原来存在的血管结构上长出新的血管，涉及到细胞外基质的降解、毛细血管内皮细胞的增生、移行，最后形成管状，结构不完善血管的复杂生物学过程，在女性经期、胎儿生长发育以及肿瘤生长中发挥重要作用。胶质瘤作为颅内最常见的恶性肿瘤，其生长具有血管依赖性，并借助新生的血管从休眠期转变成生长迅速、侵袭甚至转移到其他组织脏器，可以说胶质瘤生长、浸润转移或恶性程度及预后等诸多因素与血管生成密切相关，尤其是高级别胶质瘤的生长必须依赖新生血管持续不断地为其提供丰富营养和排除代谢产物。研究发现AQP1的表达程度与新生血管的生成、肿瘤细胞的浸润关系密切[13-14]。在胶质瘤中，AQP1作为跨细胞膜转运水的水通道蛋白家族成员之一，主要表达于肿瘤性星形细胞和血管内皮细胞的细胞膜，并随着胶质瘤级别的升高，AQP1表达增加[15]。Monzani等[16]认为，AQP1不仅仅是转运水的膜蛋白，而且还可以通过Lin7/beta-catenin促进内皮细胞迁移。内皮细胞的迁移是胶质瘤血管新生中的必要过程，其中血管内皮生长因子是内皮细胞中是作用最强、特异性最高的血管形成因子之一。VEGF通过增加S-glutathionylation of SERCA和Ca2+内流实现特异性作用于血管内皮细胞，促进其增殖，诱发血管生成[17]。胶质瘤的恶性程度越高，瘤内缺氧越严重，AQP1促进VEGF表达作用越明显，进而促进肿瘤血管生成。国内学者孟等[18]研究也发现，AQP1在微血管内皮细胞的表达与血管内皮生长因(VEGF)成正相关，并认为这可能与脑肿瘤血-脑屏障破坏及脑水肿发生相关。Nicchia等[12]通过建立小鼠黑色素瘤模型研究AQP1与血管新生的作用时发现，AQP1敲除小鼠较对照组肿瘤体积减小75%，内皮细胞表达减少40%，微血管密度明显降低，这也间接证明了AQP1参与血管生成的机制，是通过血管内皮生长因子这条独立的信号通路完成的。同样国内学者徐锐等[19]研究发现，AQP1和MVD在前列腺癌组织阳性表达率均明显高于前列腺增生组织，推测AQP1的高表达在前列腺癌的发展过程中起重要作用。胶质瘤瘤周新生血管的分子影像学的发展正在改变着胶质瘤的诊断和治疗，siRNAi通过抑制AQP1的表达，从基因水平抑制血管生成，使肿瘤长期处于一种休眠期。因此，对胶质瘤血管AQP1蛋白表达进行定量测定，可以从分子水平研究胶质瘤血管新生情况，为从分子水平评价血管新生提供理论基础。

4 展望

综上所述，AQP1作为人类发现最早的水通道，通过促进内皮细胞迁移，分泌VEGF，促进胶质瘤血管新生，增加血管通透性。因此，通过研究AQP1的调节机制和选择性干预胶质瘤组织中AQP1的表达，尤其是RNAi干扰技术的应用，可以实现从基因水平抑制胶质瘤血管新生，为防止胶质瘤术后复发提供了全新的治疗思路和方法。李香营等[20]研究证实AQP1表达量与FA值相关，这也为应用fMRI研究胶质瘤血管新生提供了借鉴。新兴的“通过干扰AQP1表达来抑制肿瘤血管新生”这一技术可以为胶质瘤诊治方面的研究开拓新的视野，从而为抑制胶质瘤血管新生提供新的基因治疗手段。

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A

1003—6350（2013）09—1320—03

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2013-01-05)

海南省卫生厅项目(编号：琼卫2010-61)；海南省卫生厅项目(编号：琼卫2011-67)；海口市重点科技计划项目(编号：2011-0145)；海口市人民医院院内课题(编号：院启2009-12)

田国刚。E-mail：dr-tgg@126.com