從水通道蛋白淺析中醫“腎主耳”理論

楊貴軍 馬毅 張小兵

“腎主耳”是指腎有主宰耳的生長發育及維持其正常生理功能，正如《靈樞·脈度篇》曰：“腎氣通于耳，腎和則耳能聞五音矣?！敝饕菑哪I精與腎氣兩方面來影響耳的功能。然而腎功能的正常與否也可以在耳部表現，《醫學心悟·耳》曰：“耳者，腎之外侯”?！鹅`樞·師傳篇》亦曰：“腎者主為外，使之遠聽，視耳好惡，以知其性”。中醫的耳不單是生理功能的概括，其也是整體觀念中的一員，人體內部各臟腑、體表及感覺器官之間，都是通過經絡而構成有機的整體，從而維持人體在正常情況下的動態平衡。祖國醫學從經絡、氣血精液等方面認識腎與耳之間的密切聯系。隨著現代研究技術的不斷進步，利用現代研究手段探討腎與耳之間的關系，對于深入研究中醫基礎理論，推動中醫藥現代化，以及促進中西醫結合的臨床的發展，具有深遠的意義。

1 AQPs的研究進展

水通道蛋白(Aquaporins，AQPs)是一組跨膜轉運水和小分子物質的特異通道蛋白質家族，種類較多，廣泛存在于動、植物及微生物的組織和器官中。1988年Denker,BM等在分離純化紅細胞膜上的Rh血型多肽時偶然發現的一個28kDa的疏水性膜內在蛋白，并稱之為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 等利用體外表達技術在爪蟾卵母細胞上AQP1CRNA的表達證實了AQP1是特異性水通道，并稱CHIP28為Aquaporinl(AQPl)[2]。迄今為止已發現了12種AQPs，分別命名為AQP0～QPl0和AQPl2。AQPs在功能上可能互相協同、補充，共同參與水的平衡，AQPs廣泛的分布于全身各臟器組織，AQPs是具有高度選擇性的水通道蛋白，調節主要受理化因素、激素和其他蛋白等調節水通道蛋白表達及功能的影響因到素其中血管加壓素對水通道的調節研究較多[3]。糖皮質激素使水通道基因表達上調；表皮生長因子、腫瘤壞死因子，使水通道基因表達下調。促胰液素能使AQP-l從膽管細胞內到頂質膜，另外，高滲溶液使培養的MDCK細胞AQP-3mRNA和蛋白質表達增加。pH和Ca2+調節AQPs的水滲透性[4]。目前對其在腎與耳等器官中的一些水代謝障礙疾病中的作用及生理功能的研究已經廣泛開展．將成為一種新的診斷指標和靶向藥物。這也對中醫的“腎主耳”理論的研究提供了新的物質基礎。

1.1AQPs在腎臟的分布及研究進展

1.1.1AQPs在腎臟的分布

中醫認為腎主水，正如《素問·逆調論》曰：“腎者水藏，主津液”。是指腎氣具有主司和調節全身水液代謝的功能，即我們現在所知的腎臟的基本功能之一是對尿液進行濃縮和稀釋。研究表明AQPs在腎臟水液代謝中具有重要作用，因此腎臟中水的濾過和重吸收可通過AQPs實現。截止目前已發現7種AQPs在正?；虿∽兡I臟表達，分別是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細胞頂質膜，其表達與這兩個腎小管節段內極高的水滲透系數呈顯著正相關。AQP1也是這兩個腎小管節段中惟一發現的AQPs[5]。此外還發現髓袢降支薄壁段的直小血管內皮細胞頂質膜上也存在AQP-1。體外實驗證明，敲除AQP1的小鼠其外髓質降支直小血管的滲透性水通道系數較正常小鼠降低50倍[6]。進一步提供AQP1介導直小血管轉運水的證據。劉美菊等報道AQP2在胚齡17 d的胎鼠其表達部位為集合管主細胞的管腔膜和胞漿內[7]。腎臟集合管是尿液最后濃縮的關鍵部位，在血管加壓素的影響下，集合管對水滲透性迅速增加。已證明AQP2是集合管上皮細胞上最重要，且是惟一受血管加壓素調節的水通道蛋白。AQP3、4均位于腎臟集合管的側基底細胞膜[7]。這兩種蛋白在介導水通過腎臟集合管上皮細胞基側膜的轉運上起了重要作用。與AQP2一樣，AQP3功能也受AVP調節。AQP6于胚齡14d的胎鼠腎臟可見微弱表達，表達在腎小管和集合管上皮細胞中，其后隨著腎臟發育成熟表達逐漸增多[8]。AQP7在近端小管的刷狀緣有豐富表達，對于近端小管水的重吸收非常重要。AQP8主要表達在近端小管和集合管主細胞的胞內。

1.1.2AQPs在腎臟中的生理功能與腎臟疾病

腎在津液的生成輸布和排泄中起著極其重要的作用。腎中的蒸騰所化失常則可引起關門不利，小便代謝障礙而發生尿少、水腫等病理現象，如《素問，水熱穴論》曰：“腎者，胃之關也，關門不利，故聚水而從其類也。上下溢于皮膚，故為月付腫”。

研究表明，AQPs在多囊腎，腎性尿崩癥，獲得性腎性尿崩癥，泌尿道梗阻，急性腎功能衰竭，稀釋性低鈉血癥，順鉑導致的尿液濃縮功能障礙等多種腎臟疾病中均有相關性，并可能參與其發病及病理變化。AQPs在腎臟的表達變化，不僅對維持腎臟的正常尿液濃縮功能有重要作用，而且許多腎臟疾病均與AQPs的原發性或繼發性異常有關。研究發現，在常染色體顯性遺傳性多囊腎中AQP-1和AQP-2廣泛存在于病變的腎小管上皮細胞內，促進了液體進入囊泡及病變的發展。而新近的研究也表明，腎性尿崩癥的分子基礎在于AQP-2基因突變，人類AQP2基因突變后引起腎性尿崩癥[9]。多囊腎小鼠腎囊泡上皮表達AQP-2、AQP-3和AQP-4，提示腎囊泡來源于腎集合管，水通道蛋白可能在腎囊泡生長過程中起重要作用[10]。AQP-2缺陷或突變的大鼠則會嚴重影響尿液的濃縮能力，從而導致腎源性尿崩癥，而AQP-4缺陷則尿液濃縮能力只受到輕微的影響[11]。AQP-1的異常表達與腎透明細胞癌的發生及浸潤轉移有密切關系[12]。AQP表達下降是造成梗阻性腎積水中尿液濃縮功能障礙的重要原因，同時梗阻解除后AQP2接受ADH的調節[13]。AQP-1在急性腎衰竭組中表達明顯減少，水通道功能紊亂與急性腎功能衰竭時尿液濃縮缺陷、稀釋性低鈉血癥相關。此外AQPs與順鉑導致的尿液濃縮功能障礙相關。

1.2AQPs在耳部的分布及研究進展

1.2.1AQPs在中耳的分布

MinamiS等利用逆轉錄聚合酶鏈反應(RT-PCR)、免疫印跡(Western-blotting)技術發現AQP1定位在粘膜固有層毛細血管內皮細胞和成纖維細胞；AQP4存在纖毛細胞基底膜，AQP5在纖毛細胞的頂端表面以及平面和柱狀上皮細胞[14]。該項研究同時也與張倩[15]等的研究結果相似。Stankovi? KM等報道在豬的中耳纖毛細胞基底膜有AQP4，粘膜固有層成纖維細胞，中耳骨部的成纖維細胞、圓窗的軟骨細胞、鐙骨足板頂端及鐙骨骨膜的軟骨細胞AQP1表達[16]。張倩等研究同樣發現AQP-l，4，5的mRNA在正常豚鼠中耳腔粘膜內有確定表達，AQP1，4的蛋白質在正常豚鼠中耳粘膜內有確定表達，AQP1的細胞定位發現：AQP1在所有的中耳腔內被覆的扁平上皮，立方上皮，粘膜下層的毛細管內皮和此層的纖維母細胞的胞漿中均有分布[14]。

1.2.2AQPs在內耳的分布

黃德亮等報道AQP1在小鼠的螺旋韌帶上有很強的免疫反應，在內淋巴囊、內淋巴管、圓窗膜、內耳血管壁和骨蝸管的內外骨膜也有較強的反應標記[17]。張勛報道AQP2在大鼠的內淋巴囊、血管紋、螺旋神經節有較強表達，Zhong 報道在豚鼠AQP2只在前庭膜有表達。陳婷[18]也報道在大鼠內淋巴囊有AQP2，3，4三種亞型聯合表達，與腎臟集合管表達模式相似。小鼠內耳AQP3在耳蝸主要位于基底膜嵴與螺旋韌帶相連處、螺旋緣、前庭唇、內外螺旋溝的表面，在前庭位于球囊、橢圓囊斑和球囊斑，也見于內淋巴管和內淋巴囊。AQP4主要存在耳蝸支持細胞。Beitz報道在大鼠Corti器和前庭膜有表達。AQP7在血管紋、前庭膜、耳蝸支持細胞、基底膜及球囊、橢圓囊支持細胞也有較強的表達。小鼠內耳中AQP9在前庭膜和膜半規管分布最明顯。在螺旋緣表面、前庭唇、內外螺旋溝表面也有較強染色，內淋巴管及球囊和球囊斑也被標記[19]。

1.2.3AQPs的生理功能及與耳部相關疾病關系

基于水通道蛋白各亞型在內耳分布的差異．可以推測他們可能具有不同的功能。但在維持耳的正常水液代謝及平衡中起著重要的作用。研究顯示AQP4基因敲除后小鼠聽力損失。AQP4基因敲除的小鼠會發生聽力下降，聾鼠的聽閾升高但神經傳導時問卻未有明顯異常，但光鏡下耳蝸形態分析未見明顯異常[20]。李琦等檢測膜迷路破壞豚鼠耳蝸及內淋巴囊中AQP1的表達,結果耳蝸中AOP1的表達表現出一種波動性過程,即隨螺旋韌帶細胞形態的破壞出現下調,而后當螺旋韌帶細胞出現再生時AQP1的表達出現上調在內淋巴囊處AQP1的表達則無明顯改變，AQP1可能參與維持耳蝸螺旋韌帶處結構的穩定性[21]。這提示AQP可能與老年性聾有相關性。AQPs在內淋巴囊上的分布其功能對維持內淋巴液的穩定有重要作用，這可能與美尼埃病的病因有關。Takeda等提出將AQP作為治療梅尼埃病的新靶點的觀點[22]。Couloigaert報道AQP2分布在人內淋巴囊，可能參與內淋巴的動態平衡。并且提示如果抑制AQP2的表達，會造成內淋巴囊容積增大[23]。韓紅蕾等報道研究發現正常豚鼠內耳中有多種AQPs表達，膜迷路積水后豚鼠內耳中AQP2的表達增強。提示膜迷路積水可能與AQP2表達上調有關[24]。AF(抗分泌因子)、AQPl及AQP2在內耳組織中的分布有一定的規律，多位于與內淋巴關系密切的部位，提示三種蛋白可能參與內淋巴中水的調節，AQPs在中耳的分布其與分泌性中耳炎的病理表現中耳積液有密切不可分的關系，但其具體機制還需進一步研究[25]。

2 AQPs及腎與耳的聯系

祖國醫學認為腎主耳主要是從腎精及腎氣這樣的微觀物質來影響耳的生理功能，然后耳也是腎的外侯，通過耳的外在表現可以間接揭示腎臟的生理狀態，通過經絡及氣血精液的聯系使二者成為一個密不可分的整體。

西醫認識腎與耳的聯系主要從腎與耳的相關綜合征開始，如Melnick等首次報道的臨床主要表現為鰓裂、鰓漏或鰓裂囊腫、耳部異常以及不同類的腎臟畸形，的常染色體顯性遺傳病-BOR綜合征(鰓-耳-腎綜合征)。病理檢查表現為腎小球損傷并伴有聽力障礙，臨床主要表現為血尿、進展性腎功能受累和感音神經性耳聾的Alport綜合征(AS,眼-耳-腎綜合征)。伴有感音神經性耳聾的巴特綜合征其病理檢查表現為腎小管損傷伴聽力損傷，主要臨床表現為高腎素血癥、醛固酮增多癥、低血鉀、低血氯、代謝性堿中毒、完全性感音神經性耳聾等。以及以嬰兒期、青少年期或成年期較早時候起病的腎小管酸中毒(表現為高血氯、低血鉀、代謝性酸中毒)，生長遲緩，漸進性感音神經性耳聾的腎小管性酸中毒伴漸進性感音神經性耳聾。

先前關于腎與耳的聯系的研究主要是從內耳與腎臟具有相似性的解剖結構來認識、推測二者可能有類似的水、電解質調節機制，取得了可喜的研究成果，也豐富了腎主耳的物質理論。隨著現代技術的進步及AQPs研究的不斷深入，現許多國內外專家認為AQPs同時分布于腎及耳，AQPs功能的異?？赡芤鹉I與耳同時產生相應病變。陳婷[26]等認為加壓素(AVP)促進腎臟表達AQP2，提高腎臟水吸收的功能，同時抑制內淋巴囊上皮表達AQP2，從而降低內淋巴囊上皮對水的重吸收；同時認為AVP對腎臟和內淋巴囊AQP2表達的調節可能是通過AVP-V2R-cAMP-AQP2途徑實現。Comacchio曾描述兩名患腎性尿崩癥的患者同時患美尼埃病。但患有美尼埃病的患者AQm基因序列未見異常[27]。臨床上的不少耳毒性藥物同樣也具有腎毒性，可能是因為藥物作用于同時分布于腎與耳的AQPs，從而引起相應的病變。如此可見通過AQPs的作用將腎與耳的病理生理緊密的聯系在了一起。

3 展望

“腎主耳”理論是祖國醫學辨證論治及治病求本的經驗的結晶，越來越多的現代臨床研究已經證實，腎與耳之間在生理病理及臨床疾病中都具有密切的聯系。隨著現代研究技術的不斷進步，AQPs進入人們的研究視線并成為研究的熱點，研究表明其參與水轉運，在腎、耳等許多組織調節水代謝，間接的證明了腎與耳的緊密聯系，并從分子水平了解腎與耳等相關疾病的病理機制，豐富了中醫“腎主耳”理論的物質基礎。為更好的診斷及治療腎與耳相關疾病提供了新的思路。同時也為減輕某些藥物對耳及腎臟的副作用提供了參考。目前的研究結果基本上還只是揭示AQPs的表達分布特征，AQPs作為已經發現的機體有限的蛋白成員之一，與其他不同類的蛋白、各亞型之間的相互作用以及各亞型在哺乳動物耳部及腎不同部位分別起的具體作用及如何發揮作用還有待進一步深入研究。

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