盧 麗，葉秀楓，蔡惠寧

（廣東藥學(xué)院生命科學(xué)與生物制藥學(xué)院，廣東廣州 510006）

糖皮質(zhì)激素對(duì)大鼠各組織ENaC的影響

盧 麗*，葉秀楓，蔡惠寧

（廣東藥學(xué)院生命科學(xué)與生物制藥學(xué)院，廣東廣州 510006）

上皮鈉離子通道由α、β、γ三個(gè)亞單位組成，負(fù)責(zé)鈉離子的限速重吸收，對(duì)于維持鈉的自身平衡、細(xì)胞外液量和血壓起重要作用。糖皮質(zhì)激素可以通過(guò)影響鈉離子通道的活性，進(jìn)而影響許多疾病的產(chǎn)生和痊愈。

上皮鈉離子通道；糖皮質(zhì)激素；調(diào)節(jié)

糖皮質(zhì)激素（glucocortieoids，GC）是腎上腺皮質(zhì)分泌的類固醇激素，在各種發(fā)育、代謝和免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮關(guān)鍵的作用，是治療感染和自身免疫疾病廣泛使用的藥物。ENaC負(fù)責(zé)鈉離子的限速重吸收，對(duì)于維持鈉的自身平衡、細(xì)胞外液量和血壓起重要作用。筆者通過(guò)綜述GC對(duì)大鼠體內(nèi)各組織中ENaC的影響，揭示GC對(duì)生物體內(nèi)Na+、Ka+等離子流動(dòng)的調(diào)節(jié)所起的作用。

1 ENaC的結(jié)構(gòu)與功能

上皮鈉離子通道蛋白 （epithelial sodium channel，ENaC）屬于ENaC/DEG超基因家族，是細(xì)胞膜上的一種糖基化大分子蛋白，主要調(diào)控跨上皮細(xì)胞的鈉離子的轉(zhuǎn)運(yùn)[1]。ENaC負(fù)責(zé)鈉離子的限速重吸收，對(duì)于維持體內(nèi)鈉離子的平衡、細(xì)胞外液量和血壓起重要作用。鈉離子通道有3類，分別是電壓依賴性的鈉通道、非電壓依賴性的鈉通道和交換體式的鈉通道。ENaC通道屬于非電壓依賴性通道，對(duì)Na+選擇性遠(yuǎn)高于K+，ENaC可被阿米諾力阻斷，且開(kāi)放和關(guān)閉都很緩慢[2]。ENaC每個(gè)亞基的活性和表達(dá)都受到大量激素的調(diào)節(jié)，包括β2-腎上腺素激動(dòng)劑、抗利尿激素、鹽皮質(zhì)激素和糖皮質(zhì)激素，因其對(duì)利尿劑阿米洛利敏感，故也稱為阿米洛利敏感上皮鈉離子通道 （amiloride sensitive sodium channel），主要分布于遠(yuǎn)側(cè)腎單位、結(jié)腸、肺、唾液腺的上皮細(xì)胞中。

ENaC的亞基有α、β、γ和δ，其中α和δ直接參與通道空隙的形成，而α2βγ是廣泛分布的ENaC組成方式[3]。目前發(fā)現(xiàn)ENaC呈一四聚體結(jié)構(gòu)，兩個(gè)α、一個(gè)β和一個(gè)γ亞基圍繞孔道形成αβαγ構(gòu)型，見(jiàn)圖1。每個(gè)亞基肽鏈結(jié)構(gòu)上含有一個(gè)較大的親水性外袢，位于兩個(gè)跨膜α-螺旋片段之間；NH2和COOH端在細(xì)胞內(nèi)，而親水區(qū)在細(xì)胞外；肽鏈的NH2和COOH端片段為調(diào)節(jié)片段，具有調(diào)節(jié)通道活性的能力[4]。在三個(gè)同源的亞基中，α亞基可能是主要功能單位，而β和γ亞基可能是附屬亞單位；其主要作用為調(diào)節(jié)鈉通道的活性，是一種組織內(nèi)在調(diào)節(jié)機(jī)制，通過(guò)β和γ-mRNA或蛋白水平的變化，調(diào)節(jié)Na+的轉(zhuǎn)運(yùn)速率[4]。

2 GC與ENaC的關(guān)系

ENaC與許多人類疾病有關(guān)，比如食鹽敏感的高血壓、假性醛固酮減少癥、纖維囊泡癥、慢性氣管炎和流感 。Liddle′s syndrome（假性醛固酮增多癥）[5]目前已明確該病的基因缺陷為遠(yuǎn)端腎小管上皮鈉通道β亞單位 （β-ENaC）或γ亞單位（γ-ENaC）的基因突變。

ENaC的三個(gè)亞基的表達(dá)具有組織特異性并且受到激素的調(diào)節(jié)。通過(guò)對(duì)αγENaC基因組的序列分析知道5′端的DNA具有糖皮質(zhì)激素受體的結(jié)合位點(diǎn)。大量的文獻(xiàn)表明，皮質(zhì)類激素對(duì)ENaC的表達(dá)起作用，比如在動(dòng)物模型和細(xì)胞的培養(yǎng)中，筆者通過(guò)DEX對(duì)αγENaC轉(zhuǎn)錄子產(chǎn)生的作用來(lái)研究。結(jié)果證實(shí)糖皮質(zhì)激素效應(yīng)元件的位置在αγENaC啟動(dòng)子報(bào)告基因核苷酸-552～-1 054。αγENaC的啟動(dòng)子報(bào)告基因，在短暫的轉(zhuǎn)染細(xì)胞中表達(dá)了低水平的活性，其活性可以通過(guò)地塞米松（DEX）處理得到提高[6]。有文獻(xiàn)表明，αγENaC啟動(dòng)子基本活性是非常低的，通過(guò)使用糖皮質(zhì)激素——眾所周知它是αγENaC mRNA的誘導(dǎo)物，大量的動(dòng)物模型和組織培養(yǎng)系統(tǒng)中也證實(shí)了它可以提高啟動(dòng)子報(bào)告基因的活性。實(shí)驗(yàn)通過(guò)構(gòu)建一個(gè)啟動(dòng)子報(bào)告基因和一個(gè)表達(dá)載體可以指示合成的人類糖皮質(zhì)激素受體（glucocorticoid receptor，GR），將它們轉(zhuǎn)染到COS7細(xì)胞中，用0.1 mm的地塞米松（DEX）處理24 h，開(kāi)始24 h轉(zhuǎn)染，發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)子報(bào)告基因的活性成倍增加。

因此筆者猜測(cè)GC可能參與了ENaC調(diào)節(jié)鈉通道的過(guò)程。為了進(jìn)一步證實(shí)這個(gè)觀點(diǎn)，筆者將綜述各個(gè)ENaC亞基在組織中的作用以及糖皮質(zhì)激素與ENaC的相互作用來(lái)解釋這一現(xiàn)象。

3 GC在各組織中的作用

近來(lái)已發(fā)現(xiàn)，ENaC不但存在上皮組織，也發(fā)現(xiàn)存在于非上皮組織，如角質(zhì)化細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞，ENaC結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1（圖 1參考：Biochemical Journal, 2003,371:1-14），筆者將分別綜述如下：

3.1 GC在腎組織中與ENaC的關(guān)系

集合管上皮細(xì)胞調(diào)節(jié)Na+、K+轉(zhuǎn)運(yùn)主要由上皮鈉通道ENaC執(zhí)行。三個(gè)亞基的mRNA特定地協(xié)同表達(dá)于腎臟的遠(yuǎn)端腎曲小管（distal convoluted tubule，DCT）、連接小管（connecting tubule，CNT）、皮質(zhì)的集合管（cortical collecting duct，CCD）和外側(cè)的髓質(zhì)集合管（outer medullary collecting duct，OMCD），但是并不在內(nèi)側(cè)的髓質(zhì)集合管（inner medullary collecting duct，IMCD）中表達(dá)[7]。

在腎臟上皮組織中鈉鹽再吸收能力的極小改變都會(huì)引起液體流量的調(diào)整[8]，通過(guò)轉(zhuǎn)基因模型使得GR在腎臟集合管的過(guò)表達(dá)，來(lái)鑒別在集合管（collecting duct，CD）中鈉鹽轉(zhuǎn)運(yùn)與GR調(diào)節(jié)的基因有關(guān)。GR的表達(dá)導(dǎo)致α-ENaC和糖皮質(zhì)激素介導(dǎo)亮氨酸拉鏈的增加。有實(shí)驗(yàn)表明，GR可以控制ENaC和地塞米松誘導(dǎo)的亮氨酸拉鏈在CD中的表達(dá)。GR對(duì)非賴氨酸激酶-4具有負(fù)性調(diào)節(jié)作用；DCT和CNT可以補(bǔ)償這些改變，保持正常的鈉鹽再吸收和血壓。結(jié)果顯示加強(qiáng)GR的表達(dá)可能促成病理情況中鈉滯留的危險(xiǎn)[9]。

GC可以激發(fā)集合管Na+的重吸收，增加ENaC的活性。這可能與α-ENaC基因的轉(zhuǎn)錄上調(diào)有關(guān)，且GC對(duì)α-ENaC的調(diào)節(jié)具有劑量依賴性[10]。cAMP-誘導(dǎo)ENaC活性的增加可能與附加的調(diào)控蛋白有關(guān)，在信號(hào)事件早期的誘導(dǎo)中，這與醛固酮在腎臟上皮細(xì)胞中的作用相似。

3.2 GC在肺部中與ENaC的關(guān)系

在肺部，ENaC主要表達(dá)于肺泡上皮細(xì)胞。肺泡上皮細(xì)胞除了參與氣體交換外，還具有主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)鈉水的能力。肺泡上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)由EnaC Na+-K+-ATP酶 （Na，K-adenosine triphosphatase，NKA）、水通道（aquaporin，AQP）組成，即由肺泡上皮Ⅰ型和Ⅱ型細(xì)胞的肺泡腔側(cè)鈉通道攝取Na+，然后經(jīng)基底側(cè)表面的NKA將Na+泵至肺間質(zhì)；由于NKA將Na+泵至細(xì)胞外，在細(xì)胞內(nèi)造成了顯著的電化學(xué)梯度，利于Na+通過(guò)細(xì)胞膜。在Na+轉(zhuǎn)運(yùn)的同時(shí)，伴隨水和Cl-的被動(dòng)吸收；而水除伴隨鈉的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)外，還經(jīng)肺泡上皮細(xì)胞表面的水通道排出[11]。Johnson等[12]認(rèn)為，由于Ⅰ型細(xì)胞覆蓋肺泡總面積的95%，在鈉水主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)中可能占有更重要的地位。但有實(shí)驗(yàn)表明在肺泡上皮Ⅱ型細(xì)胞株——人肺腺癌細(xì)胞系[13]中，GC可以誘導(dǎo)ENaC-α、β、γ和sgk1 mRNA的表達(dá)。

在肺部，ENaC受到來(lái)自遞質(zhì)和激素等因素的調(diào)節(jié)[14]。有實(shí)驗(yàn)表明高水平的鹽皮質(zhì)激素受體（mineralocorticoid，MR）的表達(dá)可以導(dǎo)致ENaC表達(dá)增加，對(duì)肺部液體分泌和再吸收很重要[15]。體內(nèi)的研究證據(jù)表明，增加鈉離子吸收產(chǎn)生氣道表面液體（airway surface liquid，ASL）血容不足導(dǎo)致氣道特異性過(guò)表達(dá)ENaC的轉(zhuǎn)基因鼠一代可以解釋肺病在體內(nèi)的發(fā)病機(jī)制[16]。

有重要的證據(jù)表明糖皮質(zhì)激素可以調(diào)節(jié)ENaC的表達(dá)和其功能。通過(guò)分析在培養(yǎng)了21 d大鼠胎兒遠(yuǎn)端肺部上皮細(xì)胞（Fetal distal lung epithelial，F(xiàn)DLE）中α-ENaC mRNA的表達(dá)，顯示α-ENaC mRNA在0.1 mmol/L DEX處理后得到了顯著的增加，實(shí)驗(yàn)中也加入了0.1 mmol/L T3（三碘甲腺原氨酸3，5，3′-triiodothyronine）進(jìn)行增量調(diào)節(jié)。已經(jīng)知道T3單獨(dú)作用時(shí)對(duì)αrENaC mRNA是不產(chǎn)生作用的。相反的，將妊娠期的大鼠（16～22 d的妊娠年齡）用甲狀腺釋放激素（thyrotropinreleasing hormone，TRH）和DEX單獨(dú)或是一起處理后，顯示雖然DEX單獨(dú)作用也可以增加遠(yuǎn)端肺部α-ENaC mRNA的表達(dá)水平，TRH單獨(dú)或是與DEX一起作用都無(wú)任何影響。相似的是，用DEX處理的人類遠(yuǎn)端肺移植細(xì)胞可以誘導(dǎo)α-ENaC mRNA的表達(dá)水平增加2～3倍，然而T3不管在有無(wú)DEX一起作用時(shí)都對(duì)α-ENaC mRNA的表達(dá)水平?jīng)]有影響。

糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)在未成熟的胎兒肺部的ENaC鈉離子運(yùn)輸并且增加成人肺部的鈉離子和液體運(yùn)輸[9]，增加α-ENaC的表達(dá)水平和功能部分依賴于誘導(dǎo)SGK1早期的表達(dá)。α-ENaC的表達(dá)和活性有許多種激素調(diào)節(jié)包括β-腎上腺素激動(dòng)藥，通過(guò)第二信使cAMP表達(dá)[17]。胎兒遠(yuǎn)側(cè)肺部上皮組織細(xì)胞的拮抗物-抗孕酮片（RU-486）表明GC依賴的肺部α-ENaC的增強(qiáng)需要GR功能的存在[18]。

3.3 GC在結(jié)腸中與ENaC的關(guān)系

ENaC主要負(fù)責(zé)Na+吸收，存在與許多鹽皮質(zhì)激素敏感的組織，例如末端結(jié)腸、遠(yuǎn)側(cè)腎單位和呼吸上皮。ENaC通道由不同的多亞基蛋白組成——三個(gè)同源的亞基（α、β、γ），在結(jié)腸中通道的活性受到翻譯后水平的改變而受到調(diào)節(jié)，這些改變來(lái)自于細(xì)胞內(nèi)的通道的運(yùn)輸，膜插入，通路降解。另外，ENaC亞基轉(zhuǎn)錄的上調(diào)受到MC和GC的影響。鹽皮質(zhì)類激素調(diào)節(jié)可以增加β-ENaC mRNA和γ-ENaC mRNA的表達(dá)水平，然而，在末端結(jié)腸，不同于遠(yuǎn)側(cè)腎單位，α-ENaC構(gòu)成表達(dá)并未受到影響，α-ENaC單獨(dú)表達(dá)對(duì)Na+的運(yùn)輸作用影響極其微小，然而，β-ENaC和γ-ENaC共同作用可以極大地提高運(yùn)輸效率。α、β和γ三個(gè)亞基可以制約ENaC在細(xì)胞表面有效率地表達(dá)。

電解質(zhì)流失和腹瀉會(huì)導(dǎo)致結(jié)腸中ENaC補(bǔ)償性上調(diào)。然而，這種補(bǔ)償性的作用在腸炎中是受損的，這是導(dǎo)致慢性狹窄性小腸結(jié)腸炎 （crohn′s disease，CD）和潰瘍性結(jié)腸炎（uicerative colitis，UC）的主要原因。ENaC調(diào)解末端結(jié)腸的電源性鈉吸收。在患有腸炎的患者中，ENaC的誘導(dǎo)受到損傷，主要通過(guò)致炎（炎癥前）細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)錄和抑制發(fā)揮作用，比如：腫瘤壞死因子（Tunmor necros factor，TNF），α-糖皮質(zhì)激素療法快速增加鈉鹽吸收。分子機(jī)制是由TNF，α-糖皮質(zhì)激素，ENaC三者相互作用誘導(dǎo)的結(jié)果[19]。發(fā)現(xiàn)TNF-α和地塞米松的協(xié)同作用下完成的Na離子運(yùn)輸提高了β-ENaC和γ-ENaC的表達(dá)水平，這是非常重要的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)榭梢宰C明腸內(nèi)的ENaC最初的調(diào)節(jié)是通過(guò)β和γ亞基的轉(zhuǎn)錄控制的。此外，腸內(nèi)的β-ENaC和γ-ENaC基本轉(zhuǎn)錄水平是很低的，這也是制約依賴ENaC通道進(jìn)行鈉鹽吸收的原因，因?yàn)橹挥蠩NaC通道由三個(gè)亞基組成才能適當(dāng)?shù)靥岣哜c離子的運(yùn)輸。

4 小結(jié)與展望

GC通過(guò)調(diào)節(jié)在各種上皮組織ENaC的表達(dá)，控制鈉鹽在體內(nèi)分布的大小和位置，對(duì)內(nèi)環(huán)境造成影響[19-20]，但是它對(duì)ENaC發(fā)揮作用的具體機(jī)制還不是十分清楚，總結(jié)GC與ENaC在各組織中的關(guān)系有助于我們更好地了解兩者的作用機(jī)制。

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Glucocorticoid effects on rat ENaC of organizations

LU Li*,YE Xiufeng,CAI Huining
(Guangdong Pharmaceutical University College of Life Science and Bio-pharmaceutical,Guangzhou 510006,China)

Epithelial sodium channel is composed of three subunits,α,β and γ.It′s responsible for the rate-limiting reabsorption of sodium ions.It plays an important role in the self-maintaining sodium balance,extracellular fluid volume and blood pressure.Glucocorticoids can affect the activity of sodium channels,thereby affect the production and cure of many diseases.

Epithelial sodium channel;Glucocorticoids;Regulate

R968

A

1673-7210（2011）02（c）-011－03

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：30971172）。*

2010-12-17）