水通道蛋白在胎盘胎膜中的表达与羊水量异常的相关性分析

张涛 纪萍

（潍坊市中医院 山东 潍坊 261000）

1.水通道蛋白家族的组成及分类

水通道蛋白(AQPs)广泛存在于动、植物及微生物细胞膜上，属于专门针对水的通道蛋白，具有自由水的转运功能，是自由水从细胞进出的主要路径。Agre 等[1]在1988 年对红细胞膜进行分离纯化Rh 血型时偶尔发现了一个新的28KD 的疏水样跨膜蛋白，后被证实是AQP1，此后水分子的跨膜转运研究在分子水平上获得重大进展。AQPs 是小而完整的膜蛋白，以四聚体的形式存在，每一个单体都具有水通道特性，在其中心形成亲水孔道，对水进行转运，维持细胞的整体环境稳定，并有效参与其他重要生理功能。

（1）AQPs 的结构：AQPs 目前至少有AQP0-AQP12 等13种亚型分布于不同的组织，它们属于疏水性小分子跨膜蛋白，单体的大小26-34KD，平均约为30KD。水通道蛋白一级结构中共存在6 个跨膜区段，由5 个环相连，细胞膜内有2 个内环（B和D），膜外有3 个外环（A、C 和E）。

（2）AQPs 的分类：临床通产个根据渗透特异性将AQPs分为2 类：一类对水具有特异渗透性，包括AQP0、AQP1、AQP2、AQP4、AQP5、AQP6、AQP8；另一类除可以对水进行转运外，还可以渗透尿素、甘油等小分子溶质，尤其是甘油，遂又被称为水甘油通道，包括AQP3、AQP7、AQP9、AQP10。将AQP11、AQP12 归类为超级水通道蛋白亚族，主要在细胞的内膜系统中表达，在消化酶的分泌过程中起作用。

2.各种AQPs在胎盘胎膜组织中的分布

在产妇胎盘胎膜中针对AQPs 的研究报告较早已出现，目前已被证实有7 种AQPs 在正常妊娠的胎盘、胎膜组织中表达，主要为AQP-1、3、4、5、8、9、11 亚型[2-3]。

（1）AQP1：研究表明AQP1 表达于羊膜上皮及绒毛膜细胞滋养层，Hasegawa[4]的研究主要利用原位杂交联合免疫组化对大鼠胎盘进行检测，并成功发现大鼠胎盘中的AQP1。Johnston 等[5]通过研究AQP1 和AQP3 在妊娠状态下杨胎盘胎膜中的具体分布情况以及在胎儿不同发育时期的表达情况，发现AQP1 表达于羊的胎盘血管的绒毛内皮细胞、合体滋养细胞以及内皮细胞；Mann 等[6]报道称在人体羊膜上皮细胞以及绒毛膜上皮细胞均将存在AQP1 的表达。并且认为羊水在羊膜腔至胎儿的运输过程中，羊水对AQP1 有较为重要的作用。

(2)AQP3：研究发现在胎盘以及绒毛组织上所覆盖有滋养上皮细胞，通过对此类细胞进行详细观察后发现细胞顶质膜处存在AQP3 表达，在羊膜上皮细胞中未发现表达。Mann 等报道了对于人体胎膜组织进行详细检查分析后，组织上AQP1 以及AQP3 的表达与细胞具体定位情况，即是在人体绒毛膜上成功发现AQP3 的表达，但并未于羊膜上发现其表达，遂认为在人体中AQP3 的表达可能主要负责层屏障对于水的转运功能。

(3)AQP4、AQP5：De Falco 等研究发现AQP4 表达于妊娠早期至妊娠晚期的上皮细胞、合体滋养层及胎盘绒毛的基质中。

(4)AQP8、AQP9：Wang 等 用RT-PCR、 原 位 杂 交、Northern blotting、免疫组化等技术检测到AQP8、AQP9 的基因表达，发现表达最强的部位为绒毛膜，羊膜中仅以较低水平表达。AQP9 主要集中表现于羊膜、绒毛膜滋养细胞、胎盘合体滋养层以及细胞滋养层，在脐带不表达。

(5)AQP11：PRAT[7]等在2012 年的报道中首次证实AQP11 表达于人类胎盘、胎膜中。Escobar 首次揭示了AQP11基因在妊娠第10、14 周时绒毛膜上表达，此后，Part 等人的研究结果发现在妊娠期间AQP11mRNA 以及对应蛋白将集中表达于羊膜和绒毛膜，并可于WISH 细胞系中发现对应表达。

3.水通道蛋白表达与羊水量异常的关系

AQP1：Beall 等通过对妊娠时间在10-19d 范围的小鼠实施AQPs 以及羊水总量的研究后可知，羊水总量与AQP1、9 表达整体为负相关，与AQP3 为正相关，因此研究结果表示妊娠期羊水的水流量主要可通过AQP1 进行调节，母体循环羊水量通过AQP3 调节。

AQP3：有学者认为AQP3 可能具备跨膜胎盘滋养屏障的水转运介导意义，并可起到妊娠期羊水量调节作用。徐静[8]等的研究表明，人体羊膜上皮、绒毛膜滋养以及胎盘滋养细胞均存在AQP3 的蛋白表单，且自身羊水量不同的孕妇相关表达强度与羊水量呈正相关。有研究认为当出现羊水特发性过多时

AQP5：Zhang[9]等研究亦证明羊水与AQP5 的蛋白表达呈正相关，并认为孕妇自身羊水发生异常主要是由于机体内AQP5 蛋白表达发生异常所致。

AQP8、AQP9：AQP8 表达降低主要是可能由于孕妇自身胎盘逐渐老化或机体自身为调节羊水平衡而对AQP8 蛋白表达的抑制所致，从而认为人体中羊水量减少与AQP8 的蛋白表达降低有较为紧密的关联。Damiano 等在研究正常妊娠和子痫前期患者的胎盘时发现AQP9 的表达与尿素通过胎盘的量成正相关，而与水通过胎盘的量无相关性。

4.水通道蛋白的调节

胎盘胎膜内AQPS 与正常妊娠、母胎液体平衡有密切关系，AQPs 蛋白的表达以及变化均可能对人体羊水量产生影响，从而调节羊水总量，保持羊水平衡。AQPs 蛋白的表达水平及其对水的通透性受激素、神经递质等因素的综合作用调节。AQPs 的各种调节方式之间相互作用，可分为两种调节方式：长期调节和短期调节。

(1)短期调节：调节AQPs 的活性，主要为穿梭机制调节与磷酸化调节。其中短期调节最常见的机制是通过磷酸化改变AQPs 的结构，来调节其活性。Wang 等[10]通过对人体羊膜上皮细胞中所取得的WISH 细胞进行AQP8 详细分析后发现，人体羊膜上皮细胞中表达的AQP8 与第二信使cAMP 有较大关联，前者受到后者的调控。后又经研究发现AQP3 的表达也受第二信使cAMP 的调控。AQP1、2、4、5 都具有蛋白激酶A 与C 的同源序列。此外，pH 还可直接对AQPs 进行调节，如pH为6.5 时可增加AQP0 对水的渗透性；pH 为中性时AQP3 可通透水和甘油；碱性环境可提高AQP4 对水的通透性。

(2)长期调节：研究表明很多物质或因子都可在转录水平调节AQPs mRNA 和蛋白的表达，如激素、细胞因子、血管活性介质、渗透性物质及病理状态等，从而增加对水的通透性。如AQP1 可以在皮质醇类的诱导下，使其表达上调；目前，越来越多的证据表明，转录和翻译水平存在对AQPS 的直接调节，但仍需要进一步研究证实。

5.小结

综上所述，不同AQPs 在人类胎盘胎膜中的表现与定位亦不相同，其作用机制及调节机制也不相同，AQPs 在人体羊膜对于羊水平衡有较为重要的调控意义。但AQPs 蛋白的表达与孕妇自身羊水量间的详细关系尚未明确，通过对各研究结果进行分析后可知，各项研究的结果亦无统一结果。因此我们仍需进一步研究AQPs 亚型在胎盘、胎膜的准确定位，研究AQPs 不同分型在羊水量正常及异常的孕妇胎盘、胎膜的表达程度，进一步探索AQPs 的调节因素，并了解不同因素对于AQPs 的调节作用，从而确定AQPs 对于人体羊水平衡调节的正确作用方式，以此为此类患者的治疗提供新的治疗方法，提升整体治疗效果。