水通道蛋白(aquaporin，AQPs)是最近几年研究较多的与水通透性相关的一类跨膜蛋白。至今在哺乳动物体内共发现13种水通道蛋白(AQP0-AQP12)，其中AQP4是脑组织中分布最广泛的一种水通道蛋白[1]。近年来研究表明AQP4在各种颅脑疾病(脑血管病、脑外伤、脑肿瘤、炎症等)所致的脑水肿形成和消散中起着关键作用。正确认识AQP4和脑水肿的关系可为临床病人治疗脑水肿提供新思路。

    1 AQP4的概述及分子结构

    Peter Agre于1988年发现第一个AQP，并获取了2003年诺贝尔奖[1]。迄今在哺乳动物体内至少已经发现13种AQPs蛋白亚型，有8种在脑组织中表达，AQP4最为丰富[2]，与脑水肿的联系也最密切。AQP4最早于1994年由Hasegawa等从大鼠肺组织中克隆出来[3]，其蛋白单体由经过6次跨膜之后的多肽链构成，共形成3个胞外环(A、C、E)和2个胞内环(B、D)，其游离N端和C端均位于胞内[4](见图1A)。每个蛋白单体的B环和E环上均有一个高度同源的精氨酸-脯氨酸-丙氨酸序列(Asn-Pro-Ala，NPA序列)，为AQPs家族的特征性结构，决定了水的通透性，研究发现B环和E环的改变可引起对水通透性的改变[3]。两个NPA结构分别从胞膜的相对面折叠成一个能够允许水分子通过的孔道，直径约0.38 nm，且单线仅允许一个水分子通过，这种结构被称为水通道蛋白“沙漏模型”三维结构[5](见图1B)。AQP4的四级结构是由4个单体组成的四聚体，且每个单体都有各自独立的水通道[6](见图1C)。

    AQP4根据翻译起始位点的不同分为3种功能亚型：M1、M23和Mz。分别含有323、301和364个氨基酸残基[7]。其中M23是脑组织中最常见的一种亚型， 且可在胞膜上排列成更高的结构-正交列阵结构(orthogonal arrays of particles，OAPs)[8]，可以增强水分子通透性，促进AQP4在星形胶质细胞的极化，辅助AQP4定位于细胞膜，且该结构为AQP4特有的结构。目前关于OAPs与四聚体形式在功能上的区别尚未清楚，但可肯定的是OAPs可增强水分子通透性 ......