抗利尿激素对肾集合管水通道蛋白的调节_cropped

抗利尿激素对肾集合管水通道蛋白的调节_cropped () 摘要 肾集合管主细胞管腔膜 水通道蛋白数量受抗利尿激素 的调节。 2 A Q P A D H 当血浆为零值时, 管腔膜数量减少, 集合管水通透性降低。当血浆水帄 2 A D H A Q P A D H 升高时, 管腔膜 数量增加, 集合管水通透性升高。2 A Q P 关键词 抗利尿激素 主细胞管腔膜 A Q P 2 水通道蛋白 () 5. 3 倍。 根据人工脂质双层膜嵌入水通道能增 性系数 抗利尿激素 对肾集合管水重吸收调节研究 A D H 的历史将近一个世纪。 20 世纪 70 年代已经阐明 加水渗透流量, 表明水通道是水分子在溶液渗透压差 A D H 作用于集合管细胞基底外侧膜受体能增加管腔膜水通 的作用下跨膜流动的主要途径。 透性, 但其机制未明。本文简述近 20 年对肾集合 A D H 2 集合管水通道蛋白的分布与生理作用 ( 虽然在过去已经确定哺乳动物细胞膜 包括肾集 管水通道蛋白调节研究的进展。 ) 合管均存在有水通道, 但在发现水通道蛋白之前其分 1 集合管细胞膜具有水通道的研究 ) 肾集合管细胞具有 2 种水通透性: 1水渗透通透 子结构与功能均未被阐明。 1988 年 等发现一种 A g re 性 根据一定溶液跨上皮组织的渗透浓度差可测定出 红细胞膜上的新 28 蛋白, 将比纯化蛋白重构在人kD ( ) 工脂质双分子层膜上显示出对水具有极高的水渗透通 水 的跨膜渗透容积流量 J v, 并用计算出水渗透9 ( ) 性 每秒 3 ×10分子亚单位, 但对其它小分子物质 ƒ(在上皮组织两侧 ) ) P ; 2水扩散通透性 通 透性系数 f 不通透, 从而确定了这种蛋白质转运水的功能, 称为水 溶 液 呈 等 渗 条 件 下, 一 侧 溶 液 加 入 小 容 量 氚 标 记 水 ()通道蛋白 。在 1991 年这种蛋白质被正式命 aguapo r in( ) () , 测定氚标记水跨上皮组织的扩散流量 , T HO J THO 名为 。以后陆续发现多种不同水通道蛋白, 并按 1A Q P ()然后按公式计算出水扩散通透性系数 。研究表明 PDW 发现先后顺序命名 达 10 种之多。A Q P 当作用于肾集合管的 为零值时, 大鼠皮质集合管 A D H 水 通 道 蛋 白 存 在 于 身 体 多 种 组 织 细 胞 膜 1 A Q P () ()水 渗透通透性系数 高于水扩散通透性系数 P f PDW 上。 肾脏 分布在近端小管与髓袢降支上皮细胞 1 A Q P 3, 4 倍。在有 作用下, 大鼠皮质集合管的水渗透 A D H 的管腔膜与基底外侧膜上。 随后被发现的是 水 2 A Q P 通透性系数增加 30 倍, 水扩散通透性系数增加 4 倍, 通道蛋白存在于集合管主细胞管腔膜与胞浆 小 2 A Q P 比值增加 8 倍。 ƒP f PDW 进一步研究表明肾上皮组织水 泡膜上, 它是一种对 敏感的水通道蛋白。3 A D H A Q P 渗透通透性大于水 与 水通道蛋白存在于集合管主细胞基底外侧膜 4 A Q P 扩散通透性与细胞膜上存在水通道有关。 测定人工脂 上, 具有高度水渗透通透性。存在于肾近端小管6 A Q P 质双层膜的水渗透通透性系数与水扩散通透性系数则 与 段。 S2 S3 是相同的。 在人工脂质双层膜嵌入短杆菌肽的跨膜水 为 依赖式水通道蛋白。 在 为零2 A Q P A D H A D H 通道也显示测定的水渗透通透性系数大于水扩散通透 例相当高, 如美国每年都有 2 500 名以上的畸形婴儿出 , 开发生产叶酸类产品正当时。 头看好。 故此 生; 在我国, 据有关专家最保守的估计, 每年最少也有参考文献 1 , . , 1998; 10 D a ly SSco t t JM C u r r O p in O b ste t Gyneco l20 000 名以上的畸形儿出生, 我国现有的 600 万残疾 ( ) 2: 85—89. 人中, 有超 100 万人由畸形胎儿生长而成。 ( ) , . , 1997; 127 12: 2363—2870.C aud ill M A et a lJ N u r r2 在国外, 多种叶酸类功能保健食品在市场上出现, ( ) , . , 1997; 13 11—12 :P ie t rzik KF T ho rand BN u t r it io n3 叶酸还作为强 制 性 食 品 添 加 剂 用 于 面 包、饼 干、通 心 975—977.粉、小甜饼、麦片、大米等食物中, 不少发达国家还以法 , . , 1997; 21 Bopw e r C et a lN ew Zea land J P ub ilc H ea lth 4 律的形式硬性地在日常食品中叶酸的含量或人体 ( ) 7: 716—721. 每天的最低摄入量, 以提高国民的整体身体素质。据权 , , , . M oo re CA L i SL i Zet a lE leva ted ra te s o f seve re neu2 5 威部门预测, 叶酸的应用随着社会的高度重视和人们 2ra l tube defec t s in a h igh p reva lence a rea in no r th e rn 的健康需要, 将大量用于功能性食品及食品添加剂, 进 . , 1997, 73: 113—118.C h inaA m J M ed Gene t入人们的日常生活中, 大大促进叶酸销量的上升, 在今 () BH 后会有更多含叶酸类食品及保健品进入市场, 销售势 生 物 学 通 报 2003 年第 38 卷第 2 期 — 22 — 值时主细胞管腔膜 A Q P 2 数量极少, 水渗透通透性也 A D H 的 未阐明其机理。目前研究表明患者肾脏丧失对 极低。 当 血 浆 水 帄 显 著 升 高 时 主 细 胞 管 腔 膜敏感性是与遗传性 水通道蛋白基因突变有关。 2 A D H A Q P 分子生物学把遗传信息从 通过 传递到蛋白水通道蛋白数量急剧增加, 水渗透通透性也显著 2 DN A RN A A Q P 质称为基因表达。 当基因突变引起化学结构变化也使升高。 基因表达蛋白发生结构与功能的相应改变。基因 2 A Q P 3 对集合管管腔膜 2 数量的调节 AD H A QP) 突变可诱发 2 种结果: 1肾集合管主细胞生成的 2 A Q P 当血浆 水帄升高后, 肾集合管主细胞胞浆内A D H ) 蛋白丧失水通道功能; 2生成的 蛋白仍具有水 2 A Q P A Q P 2 水通道蛋白小泡向管腔膜迁移并与之融合。通过 通道功能, 但不受 的调节。 上述 基因突变 2 A D H A Q P 的两种反应显著地影响 对患者肾集合管水通透 A D H 出胞作用小泡膜上的 水通蛋白嵌入管腔膜, 使 2 A Q P 性的调节, 从而出现肾尿浓缩功能障碍, 并持续排出大 () 管腔膜 水通道蛋白的数量增加 图 1, 从而使水2 A Q P 量的稀释尿。 渗透通透性相应地增高, 增高的幅度与血浆 升高 A D H 继发性肾原性尿崩症较先天性的常见, 常因某些药物 的浓度成正比。 当血浆 水帄降低时, 集合管主细 A D H () 治疗 如锂、去甲金霉素等和低血钾或高血钙等电解质紊 胞管腔膜出现胞吞作用, 又形成 水通道蛋白小2 A Q P 乱引起。 研究也表明肾脏基因表达障碍是多种继 2 A Q P 发性肾原性尿崩症的重要病因。如在大鼠实验研究中用锂 泡迁移到管腔膜下的胞浆内。 此时主细胞管腔膜上的处理 1 个月, 能显著降低肾集合管主细胞 的基因 2 A Q P 水通道蛋白数量相应地减少, 管腔膜水渗透通透 2 A Q P 表达, 这种基因表达下调, 与大鼠发生进行性严重 2 A Q P ()性也相应地降低 图。 多尿是帄行的。 此外, 大鼠实验中还表明在血钾过低或血 钙过高出现的肾脏对 不敏性多尿也与肾集合管主 A D H 细胞基因表达的下降有关。2 A Q P 参考文献 1 B renne r BM , : B renne r & R ec to r′s T h e K idney. S ix th ed i2 1. t io n, V o l. P h ilade lp h ia, W . B. Saunde r s Com p any. 2000, 575—594. , , , . , : 2 Knepp e r M A W ade JB T e r r is J et a lR ena l aquapo r2 —1717.. . 1996, 49: 1712in sK idney In te rna t io na l 3 李学军, 于和鸣. 水通道的分子生物学研究. 生理科学进AD H 对肾集合管主细胞管腔膜 A QP2 展, 1996, 27: 19—24. () BH 水通道蛋白数量的调节及其细胞内机制抗利尿激素; 蛋白, 结合蛋白 , ; A D H G GT P G s 、腺苷环化酶; , 三磷酸腺苷; ,, A C A T P cAM P 日本用白杨树基因培育新树种 环腺苷酸; 2, 水通道蛋白A Q P 日 本 森 林 综 合 研 究 所 和 物 理 化 学 研 究 所 近 日 决 对主细胞管腔膜 水通道蛋白的调节 2 A D H A Q P 定, 今后两三年内在搜集所有白杨树基因的基础上, 选 () 是通过细胞内介导物质环2腺苷酸 进行的。 当cAM P 取有用基因加以解析, 以用于培育吸纳、贮存二氧化碳 能力强的树木。作用于集合管主细胞基底外侧膜的 受体 2 A D H V G s 白杨树大约有 5. 5 万个碱基对, 比已经完成基因 () 蛋白时, 可刺激腺苷环化酶, 使三磷酸腺苷 转变 A T P 测序的水稻碱基对稍多一点, 是最有可能成为率 () ( ) 为 环腺苷酸 图, 并使细胞内 水 帄 升cAM P cAM P 先完成基因测序的树木, 从而作为树木研究标本在国 高。 能够激活胞浆内蛋白激酶释放出各种蛋白 cAM P 际上引人注目。 酶物质, 并转而作用于胞浆与管腔膜上的磷酸蛋白, 通 据悉, 现在美国已经开始了白杨树基因测序工作,过细胞骨骼微管与微丝的功能活动使胞浆内 水 2 A Q P 研究白杨染色体的国际组织最近也已正式成立。然而, 通道蛋白小泡与管腔膜融合, 小泡膜上 水通道2 A Q P 如果待白杨树基因测序完成之后再来培育新品种速度 蛋白嵌入管腔膜, 极大地提高了管腔膜水通道蛋白数太慢, 因此日本森林综合研究所决定将目标集中于有 量和管腔膜水渗透通透性。 当肾髓质集合管内外存在 用基因, 而且解析成果将对所有人开放, 这既有利于快 速培育新树种, 又有助于白杨树基因测序工作的进展。 显著渗透浓度差时, 则极大地提高了集合管对水的重 白杨树是一种生长速度快的树木, 如果基因功能运用 吸收。 充分的话, 对培育吸纳、贮存二氧化碳能力强和富含纸 4 2 水通道蛋白与肾原性尿崩症 A QP浆的新树种大有帮助, 培育出宜于在大气污染和沙漠 肾原性尿崩症是在血浆 水帄正常或增高时A D H 化严重地区生长的树木也完全具备可能性。 摘自《科学仍持续出现多尿, 烦渴和多饮。本病分为先天性与继发 时报》2003 年 1 月 9 日 性两大类。先天性肾原性尿崩症常在家族内发生, 过去 生 物 学 通 报 2003 年第 38 卷第 2 期 — 23 —