羅慧 華瑩 謝愛蘭 朱雪瓊

水通道蛋白（auaporins,AQPs）是一類對水具有高度選擇的糖蛋白，介導水和小分子自由快速被動地跨生物膜轉(zhuǎn)運，在機體選擇性地表達于與水代謝相關(guān)的多種組織和器官[1]。至今在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)了13種AQPs（AQP0~AQP12）[2]。分子量為 26~34KD 的膜蛋白，與水通過脂質(zhì)雙分子層相比，AQPs使細胞膜的透水性提高了5~50倍[3]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，AQPs在異常妊娠，包括妊娠期羊水量異常、妊娠期高血壓疾病、妊娠期糖尿病、妊娠期膽汁淤積癥和妊娠期營養(yǎng)不良等疾病的發(fā)病機制中起了重大作用，故本文將AQPs在妊娠相關(guān)疾病中的表達改變和調(diào)節(jié)作用以及AQPs在羊水代謝中的重要性作一綜述。

1 AQPs在羊水量異常胎盤胎膜中的表達和意義

羊水量異常，包括羊水過多和羊水過少，均會導致圍生兒的發(fā)病率和死亡率顯著升高[4]。有研究發(fā)現(xiàn)，胎盤、胎膜中表達的 AQPs主要有 AQP1、3、8、9，在母胎及體內(nèi)液體交換平衡中發(fā)揮了重要作用[5-6]。

1.1 羊水過少中胎盤胎膜AQPs的變化 Shioji等[7]用前列腺素 F2α（prostaglandin F2α receptor,PGF2α）受體缺陷小鼠建立了羊水過少模型，發(fā)現(xiàn)隨著羊水量的明顯減少，羊膜中AQP8的表達亦明顯減少。羊膜中AQP8的減少可能是胎盤老化所致，也可能是隨著羊水減少，為了維持羊水平衡而下調(diào)AQP8的表達。本課題組率先對AQP1、3、8、9等在原因不明的羊水過少胎盤胎膜中的表達進行系統(tǒng)的研究[8-9]，選取孕婦年齡在22~36周歲，孕齡37~40周的羊水過少孕婦30例及羊水量正常孕婦30例，其中羊水過少指B超檢測下羊水指數(shù)（amniotic fluid index,AFI）≤5cm，而羊水量正常產(chǎn)婦的AFI在8~18cm。發(fā)現(xiàn)原因不明的羊水過少組羊膜上AQP1、3、8、9的表達較羊水量正常組明顯下調(diào)；而胎盤滋養(yǎng)層細胞上AQP3、8、9的表達較羊水量正常組明顯上調(diào)。筆者認為羊水量減少時，胎盤、胎膜中這些AQPs的表達出現(xiàn)不同程度的代償性改變，以此來維持羊水的平衡。1.2 羊水過多中胎盤胎膜AQPs的變化 Mann等[10]通過敲除AQP1基因建立了小鼠羊水過多模型，考慮是由于羊水膜內(nèi)轉(zhuǎn)運途徑減少而導致稀釋的羊水顯著增加，提出特發(fā)性的羊水過多可能是由于胎膜的AQP1表達減少所致。但在隨后對妊娠37～40周的孕婦AQP1 mRNA表達的研究中，Mann等[11]卻發(fā)現(xiàn)羊水過多的孕婦胎膜AQP1的表達較羊水量正常的孕婦并未下降，而是明顯增加，尤其是在羊膜，其表達量增加達33倍。認為AQP1的表達改變不是引起羊水過多的原因，而是羊水過多后的一種生理的代償反應。Zheng等[12]研究結(jié)果顯示AQP1敲除妊娠小鼠與野生型小鼠相比，隨著孕周的增加，羊水量增加，伴隨著羊水成分發(fā)生相應的改變。本課題組利用實時熒光定量PCR技術(shù)和免疫組化SP法檢測21例特發(fā)性羊水過多足月孕婦和30例羊水量正常足月孕婦中AQP3、8、9 mRNA和蛋白的表達，羊水過多孕婦AFI＞20cm。發(fā)現(xiàn)特發(fā)性羊水過多組羊膜上AQP3、8、9的表達較羊水量正常組明顯上調(diào)，而胎盤滋養(yǎng)層細胞上AQP3、8、9的表達較羊水量正常組明顯下調(diào)[13-14]，考慮羊水過多后羊膜上AQP3、8、9的表達代償性增加從而增加了羊水的膜內(nèi)吸收，同時胎盤上AQP3、8、9的表達代償性減少，從而減少了母體循環(huán)中通過胎盤的水流量?？梢娧蚰ど掀ぜ毎蠥QPs的表達變化與羊水量異常密切相關(guān)，但是具體的病理生理機制尚未明確。

2 AQPs在妊娠期高血壓疾病胎盤胎膜中的表達和意義

研究表明，妊娠期高血壓疾?。╤ypertensive disorder complicating pregnancy,HDCP）患者有明顯的水代謝紊亂，AQPs的表達或功能改變在HDCP發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮了重要作用[15]。在本課題的前期研究中[16]，利用免疫組化SP法檢測子癇前期輕度（20例），子癇前期重度（20例）及正常足月妊娠孕婦（20例）胎盤、胎膜組織中AQP1和AQP3的分布及表達。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與正常足月妊娠組相比，AQP1和AQP3在子癇前期組羊膜和絨毛膜上的表達降低，且降低程度與高血壓的進展呈一定的線性關(guān)系。而AQP1和AQP3在子癇前期組胎盤上表達升高，且升高程度與高血壓的進展呈相關(guān)性。同時，本課題組的研究還發(fā)現(xiàn)子癇前期患者胎盤上的AQP1和AQP3表達強度與24h尿蛋白量呈線性正相關(guān)，而與胎兒出生體重無明顯相關(guān)。此后其他學者的研究與我們的研究結(jié)果相似[17-18]。可見，胎盤胎膜組織中AQP1和AQP3的表達變化與子癇前期疾病發(fā)生、發(fā)展及病情輕重程度密切相關(guān)。本課題組的研究和其他研究均發(fā)現(xiàn)[19-20]，與正常妊娠組相比，AQP8在子癇前期組羊膜上皮細胞和絨毛膜滋養(yǎng)細胞中的表達升高，而在胎盤上的表達降低，AQP9在胎盤滋養(yǎng)細胞和羊膜上皮細胞表達升高，提示AQP8和AQP9的表達變化在妊娠期高血壓疾病的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。具體哪種AQPs的作用最主要以及AQPs相互之間是否存在代償作用還需要進一步研究。

關(guān)于AQPs影響妊娠期高血壓疾病機制的研究主要是關(guān)于AQP9方面的。Castro-Parodi等[21]發(fā)現(xiàn)，囊泡性纖維跨膜調(diào)控因子（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator,CFTR）在胎盤的表達位置與AQP9相似，在子癇前期中，CFTR表達量下降，參與調(diào)控AQP9的功能。隨后他們進一步研究發(fā)現(xiàn)，胎盤在缺氧時，AQP9表達下調(diào)，恢復供氧后上調(diào)，與缺氧誘導因子1α的表達呈負相關(guān)[22]。在子癇前期中存在胎盤間斷缺氧，AQP9可能通過改變?nèi)樗?、甘油、單糖等能量代謝底物的通透性，參與缺血缺氧再灌注損傷，干擾滋養(yǎng)層細胞能量代謝和功能，進一步造成螺旋動脈血管重鑄障礙及胎盤缺血。另有研究發(fā)現(xiàn)[23-24]，絨毛膜促性腺激素（HCG）可通過cAMP途徑上調(diào)正常胎盤AQP9表達量，胰島素則下調(diào)正常胎盤AQP9表達量，然而，子癇前期胎盤AQP9對胰島素的應答明顯減弱，雖然血清胰島素水平升高，但高胰島素血癥可能導致胰島素受體底物磷酸化失活，干擾胰島素應答的信號通路，反而造成胰島素的功能減弱。由此推測，子癇前期胎盤中AQP9表達量上調(diào)可能與HCG升高及胰島素失活有關(guān)，但其機制尚需進一步研究。

3 AQPs在妊娠期糖尿病胎盤胎膜中的表達和意義

妊娠期糖尿病孕婦易并發(fā)羊水過多、流產(chǎn)、早產(chǎn)、胎兒生長受限、巨大兒等并發(fā)癥[25]，關(guān)于妊娠期糖尿病胎膜上水通道蛋白的異常表達，研究報道較少。

Bednar等[26]利用逆轉(zhuǎn)錄PCR、蛋白免疫印記等方法檢測20例正常足月孕婦和13例妊娠期糖尿病足月孕婦胎盤胎膜上AQPs的表達情況，發(fā)現(xiàn)妊娠期糖尿病孕婦胎膜上AQP1、3 mRNA和蛋白表達水平最高，AQP8 mRNA和蛋白表達水平最低，而AQP9、11 mRNA和蛋白介于兩者之間，與正常組孕婦胎膜上AQPs表達情況一致，且發(fā)現(xiàn)無論在正常組還是妊娠期糖尿病組，各種AQPs mRNA或蛋白水平均與羊水量無關(guān)；而段趙寧等[27]利用逆轉(zhuǎn)錄PCR及蛋白免疫印跡技術(shù)檢測了妊娠期糖尿病孕婦羊水過多、羊水量正常和正常足月孕婦（各20例）的胎盤和胎膜中AQP8、9的表達變化，發(fā)現(xiàn)在羊膜和胎盤組織中，妊娠期糖尿病羊水量過多組AQP8、9 mRNA及其蛋白表達均高于妊娠期糖尿病羊水量正常組和正常對照組，而妊娠期糖尿病羊水量正常組AQP8、9 mRNA及蛋白表達水平與正常對照組無明顯差異。由此推測，羊膜和胎盤組織中AQP8、9的高表達可能是妊娠期糖尿病羊水量異常時的代償性調(diào)節(jié)作用，而不是引起妊娠期糖尿病羊水量異常的病因。另有研究發(fā)現(xiàn)，妊娠期糖尿病孕婦胎盤滋養(yǎng)層上AQP9表達明顯高于正常妊娠組，推測AQP9在妊娠期糖尿病產(chǎn)婦胎盤上表達上調(diào)可以增加甘油轉(zhuǎn)運至胎兒，以滿足巨大兒較高的能量需求[28-29]；同時研究發(fā)現(xiàn)，瘦素在妊娠期糖尿病孕婦血漿中上升，是AQP9上調(diào)的潛在調(diào)節(jié)因子，但具體調(diào)節(jié)機制尚不清楚。

4 AQPs在妊娠期肝內(nèi)膽汁淤積癥胎盤胎膜中的表達和意義

近年研究發(fā)現(xiàn)，AQPs在妊娠期肝內(nèi)膽汁淤積癥（intrahepatic cholestasis of pregnancy,ICP）的發(fā)病中起了重要作用，至少有 7 種 AQPs（AQP0、1、3、4、8、9、11）表達在肝細胞、膽道系統(tǒng)以及膽囊上[30]。

Carreras等[31]利用17α-炔雌醇誘導肝內(nèi)膽汁淤積的大鼠發(fā)現(xiàn)，竇狀間隙AQP9蛋白表達沒有發(fā)生明顯的變化，而肝細胞AQP8蛋白的表達明顯下調(diào)（減少約70%），此變化與膽汁淤積肝細胞的膽汁分泌功能減弱密切相關(guān)。同樣利用17-α乙炔雌二醇建立肝內(nèi)膽汁淤積癥孕鼠，李莉瓊等[32]研究發(fā)現(xiàn)AQP8蛋白主要在兩組孕鼠肝細胞的細胞質(zhì)中表達，在中央靜脈周圍的肝細胞胞質(zhì)表達更明顯，肝內(nèi)膽汁淤積孕鼠組中AQP8 mRNA相對表達量較正常妊娠孕鼠組明顯升高，而AQP8蛋白相對表達量明顯下降，推測可能是AQP8mRNA翻譯低下，引起AQP8蛋白合成下降；另一可能機制是AQP8蛋白的降解增加，導致肝細胞AQP8的半衰期縮短。提示AQP8蛋白相對表達量的下降可能是妊娠期肝內(nèi)膽汁淤積癥膽汁分泌功能異常的機制之一。

5 AQPs在絨毛膜羊膜炎胎盤胎膜中的表達和意義

有文獻報道發(fā)現(xiàn)，AQP9表達于胎膜及中性粒細胞，通過不同機制參與絨毛膜羊膜炎的病理過程[33]。在早產(chǎn)胎膜早破患者中，合并絨毛膜羊膜炎（根據(jù)胎膜和胎盤病理學檢查，中性粒細胞浸潤每高倍鏡視野＞5個）的胎膜中AQP9mRNA水平明顯上升，提示AQP9在胎膜介導的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運方面發(fā)揮作用，從而滿足絨毛膜羊膜炎時機體發(fā)生免疫反應時的代謝需求。

Mittal等[34]研究發(fā)現(xiàn)AQP9在足月和未足月孕婦的絨毛膜上均有表達，AQP9在足月產(chǎn)胎膜上的表達遠高于未足月胎膜，在患有絨毛膜羊膜炎的足月前胎膜早破的胎膜上，AQP9mRNA的表達顯著高于無絨毛膜羊膜炎的胎膜。與上述研究結(jié)果相似，然而，AQP9與絨毛膜羊膜炎的相互關(guān)系及調(diào)節(jié)機制仍需進一步研究證實。

6 AQPs在妊娠期營養(yǎng)不良胎盤胎膜中的表達和意義

Belkacemi等[35]研究了妊娠期營養(yǎng)不良時胎盤胎膜中AQPs的表達量與胎兒和胎盤重量、羊水量、羊水滲透壓以及離子濃度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)孕鼠胎盤基底部（激素產(chǎn)生部位）AQPs的表達變化與孕齡或胎兒/胎盤的生長受限程度無關(guān)。但是妊娠期營養(yǎng)不良的胎盤迷路部（母胎交換場所）AQP1蛋白表達較正常飲食組顯著減少，而AQP8、9蛋白表達明顯升高，此變化發(fā)生在出現(xiàn)羊水過少之前，考慮是母體營養(yǎng)不足狀態(tài)下的一個代償機制。Arrighi等[36]研究了妊娠期營養(yǎng)不良導致出生后雄性大鼠生殖道上AQPs的表達差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)正常組和營養(yǎng)不良組的AQP1和AQP2蛋白表達無明顯差異，而營養(yǎng)不良組AQP9蛋白表達明顯降低。因此，在胎兒期的營養(yǎng)不良往往影響成年雄鼠生殖道上AQP9的表達，而對AQP1、AQP2的表達影響不大。

綜上所述，AQPs的表達在多種妊娠相關(guān)疾病的病理生理過程中起了重要作用，雖然其具體機制的研究尚處于初級階段，但隨著進一步的研究，深化相關(guān)機制的理解，AQPs將會為這些與水代謝相關(guān)的妊娠相關(guān)疾病的治療方法提供理論依據(jù)，為開發(fā)新型有效的治療妊娠期相關(guān)疾病的治療方法提供新思路，最終改善妊娠結(jié)局，降低圍生兒發(fā)病率和死亡率，提高圍生醫(yī)學的質(zhì)量。