水和氯离子通道在人消化系统的表达和功能

【摘要】：消化系统的吸收和分泌活动中氯离子和水的跨上皮转运起着核心的作用。水通道蛋白是九十年代初发现的广泛存在于原核和真核细胞膜上转运水的特异孔道。目前已证明水通道蛋白在体内液体转运生理中起重要作用。消化系统各器官的体液转运十分活跃，水通道蛋白在消化器官中的组织细胞定位表达和功能研究对于认识消化系统液体转运生理、病理和指导消化系统疾病的临床治疗具有重要意义。 囊性纤维化(Cystic fibrosis，CF)是最普遍发生于欧美白人的致死性遗传疾病之一。CF是由于囊性纤维化跨膜转运调节因子(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR)蛋白的突变引起的。CFTR是一种受cAMP激活的Cl~-道蛋白，属于ABC膜转运蛋白家族成员，在气道、小肠、胰腺等处的上皮细胞中表达。CFTR在功能上是一个利弊双刃的上皮细胞氯离子通道。一方面，CFTR的一千三百多种突变对包括气道、肠道、消化道及生殖系统等组织都引起严重病变。虽然越来越多的研究表明肺部囊性纤维化产生的原因是因为气道粘膜下腺液体分泌不足及大分子过度分泌导致了肺绒毛清除功能丧失及细菌的感染。但是目前该病的发病机制还不十分清楚。由于来自肺移植手术的气道材料都有严重的病变，研究受到了极大的限制。利用CFTR抑制剂建立大动物囊性纤维化病理模型对研究CFTR在呼吸道粘膜下腺水、盐和大分子分泌过程中以及病变的形成和治疗探索等方面都将具有极其重要的意义。另一方面，CFTR功能障碍或抑制有利于限制分泌性腹泻引起的严重脱水。大量研究表明多种病原引起的肠道分泌型腹泻最终都是通过刺激CFTR氯离子通道开放、氯离子向肠腔内大量分泌所驱动的。所以我们认为CFTR抑制剂有可能成为治疗霍乱、细菌性腹泻和病毒性腹泻的新型特效小分子药物。 本文的第一部分系统研究了AQP1在人类消化腺和胃肠道组织的定位表达，证实了AQP1在唾液腺微血管内皮，肝脏汇管区中的小胆管上皮以及中央静脉内皮的表达。另外，AQP1广泛表达于人类胃肠 道血管和淋巴管内皮，尤其是在小肠绒毛中心乳糜管内皮的表达与以 往报道的AQPI在大鼠和小鼠消化道组织的表达情况类似。本研究首 次发现AQPI在胃肠道和胰腺神经系统中广泛表达。AQPI特异性免疫 染色主要集中于神经丛中包绕神经节的支持性细胞一卫星细胞，AQPI 在这类细胞上呈现很强的膜染色，而位于神经丛中的神经元则无AQPI 表达。胃肠道神经丛中卫星细胞结构和AQPI表达为人类消化系统所特 有，其功能和生理意义值得深入研究。 本文的第二部分以高通量筛选技术获得的特异性、高亲和力CFTR 抑制剂为基础，成功大量合成了一种分子量为409Da的小分子CFTR 抑制剂CFTR- 172。并利用该cFTR抑制剂对仔猪传染性腹泻的治疗作 用以及用于建立大动物CF模型进行了探索。结果表明，应用简单的 三步法成功大量合成了特异性、高亲和力的小分子氯离子通道抑制剂 CFT形nh一172。系统的结构、纯度和活性分析均证实了高质量的终产物。 现场抗腹泻研究表明，小分子氯离子通道抑制剂CFT几nh一172对传染 性分泌型仔猪腹泻有良好的治疗效果。有可能开发为特效抗腹泻兽药。 应用小分子氯离子通道抑制剂CFT形nh一172进行的诱导仔猪囊性纤维 化病模型的研究未获预期结果。但该项试验在用药方法和长期用药引 起的毒性作用等方面积累了一定经验，有利于将来该项研究的继续。