从水通道蛋白浅析中医“肾主耳”理论

杨贵军 马毅 张小兵

“肾主耳”是指肾有主宰耳的生长发育及维持其正常生理功能，正如《灵枢·脉度篇》曰：“肾气通于耳，肾和则耳能闻五音矣。”主要是从肾精与肾气两方面来影响耳的功能。然而肾功能的正常与否也可以在耳部表现，《医学心悟·耳》曰：“耳者，肾之外侯”。《灵枢·师传篇》亦曰：“肾者主为外，使之远听，视耳好恶，以知其性”。中医的耳不单是生理功能的概括，其也是整体观念中的一员，人体内部各脏腑、体表及感觉器官之间，都是通过经络而构成有机的整体，从而维持人体在正常情况下的动态平衡。祖国医学从经络、气血精液等方面认识肾与耳之间的密切联系。随着现代研究技术的不断进步，利用现代研究手段探讨肾与耳之间的关系，对于深入研究中医基础理论，推动中医药现代化，以及促进中西医结合的临床的发展，具有深远的意义。

1 AQPs的研究进展

水通道蛋白(Aquaporins，AQPs)是一组跨膜转运水和小分子物质的特异通道蛋白质家族，种类较多，广泛存在于动、植物及微生物的组织和器官中。1988年Denker,BM等在分离纯化红细胞膜上的Rh血型多肽时偶然发现的一个28kDa的疏水性膜内在蛋白，并称之为形成通道的整合膜蛋白28(channel-forming inte-gral membrane protein，CHIP28)[1]。1991年完成了其cDNA克隆。1992年Preston 等利用体外表达技术在爪蟾卵母细胞上AQP1CRNA的表达证实了AQP1是特异性水通道，并称CHIP28为Aquaporinl(AQPl)[2]。迄今为止已发现了12种AQPs，分别命名为AQP0～QPl0和AQPl2。AQPs在功能上可能互相协同、补充，共同参与水的平衡，AQPs广泛的分布于全身各脏器组织，AQPs是具有高度选择性的水通道蛋白，调节主要受理化因素、激素和其他蛋白等调节水通道蛋白表达及功能的影响因到素其中血管加压素对水通道的调节研究较多[3]。糖皮质激素使水通道基因表达上调；表皮生长因子、肿瘤坏死因子，使水通道基因表达下调。促胰液素能使AQP-l从胆管细胞内到顶质膜，另外，高渗溶液使培养的MDCK细胞AQP-3mRNA和蛋白质表达增加。pH和Ca2+调节AQPs的水渗透性[4]。目前对其在肾与耳等器官中的一些水代谢障碍疾病中的作用及生理功能的研究已经广泛开展．将成为一种新的诊断指标和靶向药物。这也对中医的“肾主耳”理论的研究提供了新的物质基础。

1.1AQPs在肾脏的分布及研究进展

1.1.1AQPs在肾脏的分布

中医认为肾主水，正如《素问·逆调论》曰：“肾者水藏，主津液”。是指肾气具有主司和调节全身水液代谢的功能，即我们现在所知的肾脏的基本功能之一是对尿液进行浓缩和稀释。研究表明AQPs在肾脏水液代谢中具有重要作用，因此肾脏中水的滤过和重吸收可通过AQPs实现。截止目前已发现7种AQPs在正常或病变肾脏表达，分别是AQPl-4和AQP6-8。

AQP1主要分布于近曲小管及髓袢降支薄壁段上皮细胞顶质膜，其表达与这两个肾小管节段内极高的水渗透系数呈显著正相关。AQP1也是这两个肾小管节段中惟一发现的AQPs[5]。此外还发现髓袢降支薄壁段的直小血管内皮细胞顶质膜上也存在AQP-1。体外实验证明，敲除AQP1的小鼠其外髓质降支直小血管的渗透性水通道系数较正常小鼠降低50倍[6]。进一步提供AQP1介导直小血管转运水的证据。刘美菊等报道AQP2在胚龄17 d的胎鼠其表达部位为集合管主细胞的管腔膜和胞浆内[7]。肾脏集合管是尿液最后浓缩的关键部位，在血管加压素的影响下，集合管对水渗透性迅速增加。已证明AQP2是集合管上皮细胞上最重要，且是惟一受血管加压素调节的水通道蛋白。AQP3、4均位于肾脏集合管的侧基底细胞膜[7]。这两种蛋白在介导水通过肾脏集合管上皮细胞基侧膜的转运上起了重要作用。与AQP2一样，AQP3功能也受AVP调节。AQP6于胚龄14d的胎鼠肾脏可见微弱表达，表达在肾小管和集合管上皮细胞中，其后随着肾脏发育成熟表达逐渐增多[8]。AQP7在近端小管的刷状缘有丰富表达，对于近端小管水的重吸收非常重要。AQP8主要表达在近端小管和集合管主细胞的胞内。

1.1.2AQPs在肾脏中的生理功能与肾脏疾病

肾在津液的生成输布和排泄中起着极其重要的作用。肾中的蒸腾所化失常则可引起关门不利，小便代谢障碍而发生尿少、水肿等病理现象，如《素问，水热穴论》曰：“肾者，胃之关也，关门不利，故聚水而从其类也。上下溢于皮肤，故为月付肿”。

研究表明，AQPs在多囊肾，肾性尿崩症，获得性肾性尿崩症，泌尿道梗阻，急性肾功能衰竭，稀释性低钠血症，顺铂导致的尿液浓缩功能障碍等多种肾脏疾病中均有相关性，并可能参与其发病及病理变化。AQPs在肾脏的表达变化，不仅对维持肾脏的正常尿液浓缩功能有重要作用，而且许多肾脏疾病均与AQPs的原发性或继发性异常有关。研究发现，在常染色体显性遗传性多囊肾中AQP-1和AQP-2广泛存在于病变的肾小管上皮细胞内，促进了液体进入囊泡及病变的发展。而新近的研究也表明，肾性尿崩症的分子基础在于AQP-2基因突变，人类AQP2基因突变后引起肾性尿崩症[9]。多囊肾小鼠肾囊泡上皮表达AQP-2、AQP-3和AQP-4，提示肾囊泡来源于肾集合管，水通道蛋白可能在肾囊泡生长过程中起重要作用[10]。AQP-2缺陷或突变的大鼠则会严重影响尿液的浓缩能力，从而导致肾源性尿崩症，而AQP-4缺陷则尿液浓缩能力只受到轻微的影响[11]。AQP-1的异常表达与肾透明细胞癌的发生及浸润转移有密切关系[12]。AQP表达下降是造成梗阻性肾积水中尿液浓缩功能障碍的重要原因，同时梗阻解除后AQP2接受ADH的调节[13]。AQP-1在急性肾衰竭组中表达明显减少，水通道功能紊乱与急性肾功能衰竭时尿液浓缩缺陷、稀释性低钠血症相关。此外AQPs与顺铂导致的尿液浓缩功能障碍相关。

1.2AQPs在耳部的分布及研究进展

1.2.1AQPs在中耳的分布

MinamiS等利用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)、免疫印迹(Western-blotting)技术发现AQP1定位在粘膜固有层毛细血管内皮细胞和成纤维细胞；AQP4存在纤毛细胞基底膜，AQP5在纤毛细胞的顶端表面以及平面和柱状上皮细胞[14]。该项研究同时也与张倩[15]等的研究结果相似。Stankovi? KM等报道在猪的中耳纤毛细胞基底膜有AQP4，粘膜固有层成纤维细胞，中耳骨部的成纤维细胞、圆窗的软骨细胞、镫骨足板顶端及镫骨骨膜的软骨细胞AQP1表达[16]。张倩等研究同样发现AQP-l，4，5的mRNA在正常豚鼠中耳腔粘膜内有确定表达，AQP1，4的蛋白质在正常豚鼠中耳粘膜内有确定表达，AQP1的细胞定位发现：AQP1在所有的中耳腔内被覆的扁平上皮，立方上皮，粘膜下层的毛细管内皮和此层的纤维母细胞的胞浆中均有分布[14]。

1.2.2AQPs在内耳的分布

黄德亮等报道AQP1在小鼠的螺旋韧带上有很强的免疫反应，在内淋巴囊、内淋巴管、圆窗膜、内耳血管壁和骨蜗管的内外骨膜也有较强的反应标记[17]。张勋报道AQP2在大鼠的内淋巴囊、血管纹、螺旋神经节有较强表达，Zhong 报道在豚鼠AQP2只在前庭膜有表达。陈婷[18]也报道在大鼠内淋巴囊有AQP2，3，4三种亚型联合表达，与肾脏集合管表达模式相似。小鼠内耳AQP3在耳蜗主要位于基底膜嵴与螺旋韧带相连处、螺旋缘、前庭唇、内外螺旋沟的表面，在前庭位于球囊、椭圆囊斑和球囊斑，也见于内淋巴管和内淋巴囊。AQP4主要存在耳蜗支持细胞。Beitz报道在大鼠Corti器和前庭膜有表达。AQP7在血管纹、前庭膜、耳蜗支持细胞、基底膜及球囊、椭圆囊支持细胞也有较强的表达。小鼠内耳中AQP9在前庭膜和膜半规管分布最明显。在螺旋缘表面、前庭唇、内外螺旋沟表面也有较强染色，内淋巴管及球囊和球囊斑也被标记[19]。

1.2.3AQPs的生理功能及与耳部相关疾病关系

基于水通道蛋白各亚型在内耳分布的差异．可以推测他们可能具有不同的功能。但在维持耳的正常水液代谢及平衡中起着重要的作用。研究显示AQP4基因敲除后小鼠听力损失。AQP4基因敲除的小鼠会发生听力下降，聋鼠的听阈升高但神经传导时问却未有明显异常，但光镜下耳蜗形态分析未见明显异常[20]。李琦等检测膜迷路破坏豚鼠耳蜗及内淋巴囊中AQP1的表达,结果耳蜗中AOP1的表达表现出一种波动性过程,即随螺旋韧带细胞形态的破坏出现下调,而后当螺旋韧带细胞出现再生时AQP1的表达出现上调在内淋巴囊处AQP1的表达则无明显改变，AQP1可能参与维持耳蜗螺旋韧带处结构的稳定性[21]。这提示AQP可能与老年性聋有相关性。AQPs在内淋巴囊上的分布其功能对维持内淋巴液的稳定有重要作用，这可能与美尼埃病的病因有关。Takeda等提出将AQP作为治疗梅尼埃病的新靶点的观点[22]。Couloigaert报道AQP2分布在人内淋巴囊，可能参与内淋巴的动态平衡。并且提示如果抑制AQP2的表达，会造成内淋巴囊容积增大[23]。韩红蕾等报道研究发现正常豚鼠内耳中有多种AQPs表达，膜迷路积水后豚鼠内耳中AQP2的表达增强。提示膜迷路积水可能与AQP2表达上调有关[24]。AF(抗分泌因子)、AQPl及AQP2在内耳组织中的分布有一定的规律，多位于与内淋巴关系密切的部位，提示三种蛋白可能参与内淋巴中水的调节，AQPs在中耳的分布其与分泌性中耳炎的病理表现中耳积液有密切不可分的关系，但其具体机制还需进一步研究[25]。

2 AQPs及肾与耳的联系

祖国医学认为肾主耳主要是从肾精及肾气这样的微观物质来影响耳的生理功能，然后耳也是肾的外侯，通过耳的外在表现可以间接揭示肾脏的生理状态，通过经络及气血精液的联系使二者成为一个密不可分的整体。

西医认识肾与耳的联系主要从肾与耳的相关综合征开始，如Melnick等首次报道的临床主要表现为鳃裂、鳃漏或鳃裂囊肿、耳部异常以及不同类的肾脏畸形，的常染色体显性遗传病-BOR综合征(鳃-耳-肾综合征)。病理检查表现为肾小球损伤并伴有听力障碍，临床主要表现为血尿、进展性肾功能受累和感音神经性耳聋的Alport综合征(AS,眼-耳-肾综合征)。伴有感音神经性耳聋的巴特综合征其病理检查表现为肾小管损伤伴听力损伤，主要临床表现为高肾素血症、醛固酮增多症、低血钾、低血氯、代谢性碱中毒、完全性感音神经性耳聋等。以及以婴儿期、青少年期或成年期较早时候起病的肾小管酸中毒(表现为高血氯、低血钾、代谢性酸中毒)，生长迟缓，渐进性感音神经性耳聋的肾小管性酸中毒伴渐进性感音神经性耳聋。

先前关于肾与耳的联系的研究主要是从内耳与肾脏具有相似性的解剖结构来认识、推测二者可能有类似的水、电解质调节机制，取得了可喜的研究成果，也丰富了肾主耳的物质理论。随着现代技术的进步及AQPs研究的不断深入，现许多国内外专家认为AQPs同时分布于肾及耳，AQPs功能的异常可能引起肾与耳同时产生相应病变。陈婷[26]等认为加压素(AVP)促进肾脏表达AQP2，提高肾脏水吸收的功能，同时抑制内淋巴囊上皮表达AQP2，从而降低内淋巴囊上皮对水的重吸收；同时认为AVP对肾脏和内淋巴囊AQP2表达的调节可能是通过AVP-V2R-cAMP-AQP2途径实现。Comacchio曾描述两名患肾性尿崩症的患者同时患美尼埃病。但患有美尼埃病的患者AQm基因序列未见异常[27]。临床上的不少耳毒性药物同样也具有肾毒性，可能是因为药物作用于同时分布于肾与耳的AQPs，从而引起相应的病变。如此可见通过AQPs的作用将肾与耳的病理生理紧密的联系在了一起。

3 展望

“肾主耳”理论是祖国医学辨证论治及治病求本的经验的结晶，越来越多的现代临床研究已经证实，肾与耳之间在生理病理及临床疾病中都具有密切的联系。随着现代研究技术的不断进步，AQPs进入人们的研究视线并成为研究的热点，研究表明其参与水转运，在肾、耳等许多组织调节水代谢，间接的证明了肾与耳的紧密联系，并从分子水平了解肾与耳等相关疾病的病理机制，丰富了中医“肾主耳”理论的物质基础。为更好的诊断及治疗肾与耳相关疾病提供了新的思路。同时也为减轻某些药物对耳及肾脏的副作用提供了参考。目前的研究结果基本上还只是揭示AQPs的表达分布特征，AQPs作为已经发现的机体有限的蛋白成员之一，与其他不同类的蛋白、各亚型之间的相互作用以及各亚型在哺乳动物耳部及肾不同部位分别起的具体作用及如何发挥作用还有待进一步深入研究。

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