水通道蛋白-4在脑转移瘤表达及其中医研究进展*

汪丛丛，周 超，庄 静，高 宁，刘瑞娟，孙长岗△

(1．淄博市第四人民医院肿瘤科，山东淄博 251000;2．潍坊市中医院肿瘤中心，山东潍坊 261041; 3．山东大学附属千佛山医院心电图室，济南 250014)

水通道蛋白-4在脑转移瘤表达及其中医研究进展*

汪丛丛1，周 超2，庄 静2，高 宁3，刘瑞娟2，孙长岗2△

(1．淄博市第四人民医院肿瘤科，山东淄博 251000;2．潍坊市中医院肿瘤中心，山东潍坊 261041; 3．山东大学附属千佛山医院心电图室，济南 250014)

脑转移瘤是常见的颅内肿瘤，其发生不仅代表恶性程度高，往往也是治疗失败、预后差的主要因素。水通道蛋白-4作为一类具有高选择性特异性蛋白家族成员，与脑转移瘤的发生发展密切相关。传统中医将脑转移瘤的病机归结为风、痰、毒、瘀等方面，治则以醒脑开窍、活血化瘀、化湿利水为主。近年来，以AQP4为靶点的抗瘤中药已成为研究热点并逐渐受到关注。因此，对AQP4作用机制的具体探讨，有望为脑转移瘤的中医治疗提供新途径。

脑转移;水通道蛋白-4;中医治疗;研究进展

脑转移瘤作为常见的神经系统肿瘤，是恶性肿瘤的常见并发症，约占颅内肿瘤的15% ～30%［1］。水通道蛋白(Aquaporins，AQPs)是一类对水具有高度通透性的特殊膜转运蛋白，自20世纪80年代Denker［2］首次发现以来，该“门控”结构为脑转移瘤具体发病机制的研究开辟了一个新的领域。AQP4作为一类颅内最重要的水通道蛋白，在调节细胞表面水代谢平衡中发挥了至关重要的作用。中药的一个重要功能就是调节人体体液成分以及各成分的浓度，通过不同膜通道调节细胞的功能。因此，本文就其研究进展情况进行如下综述，为揭示中医药的科学原理提供重要途径。

1 脑转移的中医发病机制

传统中医学虽无颅内肿瘤的病名，但对颅内肿瘤的症状及成因在《黄帝内经》中已有论述。如《素病·奇病论》曰:“髓者以脑为主，脑逆故令头痛。”《灵枢·九针论》曰:“四时八风之客于经络之中，为瘤病者也。”脑转移瘤在中国传统医学中分别归属“头痛”、“眩晕”等范畴，也归属于“癥瘕”或“岩(癌)”等病种。近年来，许多医家对脑瘤病因病机从虚、风、痰、瘀等方面进行了深入研究，总结其病因病机不外虚实两类，或独立致病，或合而为之，实者责之于风、痰、毒、瘀诸邪，如风阳内动、风火相扇、痰湿凝结、瘀毒内阻等邪气积聚盘旋于脑海，日久而成积;虚者为平素体弱或久病耗伤，气血不能上荣于脑，脑髓失养;或肾精不足，不能生髓上充于脑，髓海空虚，痰浊内生，导致肿瘤的形成。脑转移瘤病性多为本虚标实、肝肾亏虚、气血不足、髓海失养、肝风内动，进而邪毒上扰清窍、痰浊蒙蔽、阻滞脑络、血气凝滞，故出现头痛。

2 APQ4在脑转移瘤中的表达

2.1 APQ4的分子结构与分布

水通道蛋白-4(AQP4)是由6个膜跨域标识与胞内羧基(C)和氨基(N)末端组成的跨膜蛋白(30kDa)。人类 AQP4基因位于第18染色体的q11.2和q12.1，主要表达有M1和M23 2种亚型。而M1作为一种独立的四聚物结构并不稳定［3］，由4个独立亚单位组成，AQP4每个亚基含细胞外环(A、C、E)和细胞内环(B、D)结构［4］。其中，B环和E环的NPA是家族成员共有的结构和功能区域，下沉并折叠形成约一个水分子大小的孔道结构。

脑和脊髓组织中星形胶质细胞和室管膜细胞是AQP4的主要表达部位，在下丘脑的视上核、室旁核等也有表达［5］。AQP4一般表达于支持功能细胞，而在有兴奋能力的细胞不表达。作为星形胶质细胞的主要水通道蛋白，AQP4在中枢神经系统，特别是在屏障处(血-脑、脑脊液-脑屏障)均有表达。

2.2 AQP4的生物学行为

AQPs是近年来发现的一组与水通透有关的细胞膜转运蛋白，是细胞与血管间水调节和转运的重要结构基础。AQP-4异常被认为是形成脑水肿过程中的最后关键一环，调控AQP-4表达有利于维持脑组织水代谢平衡。近期研究提示，AQP-4参与细胞的迁移和增殖，增强肿瘤的局部侵袭力和透过血管(淋巴管)。张士保等［6］发现，AQP4在脑转移瘤周围高表达并以周边区域为著，在脑转移瘤所致的细胞性脑水肿发生机制中发挥作用。

3 传统中草药对脑转移瘤水通道蛋白-4抑制作用的研究近况

3.1 芳香开窍类中药

芳香开窍类中药具有保护脑细胞超微结构、改善脑代谢、提高脑细胞活力、减轻脑水肿等功能。通过自由穿透屏障结构、改善通透性以及促进脑屏障开放3个方面发挥作用。由于屏障结构的破坏，转移瘤周围水分增多致水肿持续性存在。AQP4在正常星形细胞的表达下调可能由细胞释放的细胞因子所介导，而在脑转移瘤细胞中的过度表达则可能由于抑制因子的缺乏或对透过血脑屏障的血清源性细胞因子反应所致［7］，主要代表药物有麝香、石菖蒲、郁金等。

3.1.1 石菖蒲 为多年生天南科植物的根茎，具有化湿开胃、开窍豁痰等诸多功效。石菖蒲含挥发油、糖类、氨基酸等成分，以挥发油中β-细辛醚(β-Asarone)最重要。胡园［8］等发现，连续灌服石菖蒲小鼠脑组织切片内毛细血管内皮细胞之间的紧密连接变得松弛，有效地提高脑屏障对药物的通透，打开了阻碍传统化疗药物难以打破的瓶颈。此外，β-细辛醚可减轻脑水肿，提高血脑通透性和耐缺氧能力，并能明显抑制损伤对脑皮质神经细胞凋亡。众多国内研究还发现，其对人子宫颈癌、人肺转移癌和人胃癌细胞株均有导致细胞破坏溶解及生长抑制，最终使增殖受到抑制的作用。

3.1.2 麝香 作为传统名贵中药，麝香的研究一直为国内外学者所重视。赵光峰等［9］发现，麝香配伍冰片可减轻外界因素所致的脑超微结构损伤，抑制脑组织AQP-4蛋白的表达而保护脑组织，这可能是其芳香开窍的作用原理之一。

3.2 豁痰逐水类中药

脑转移瘤所致水肿属于中医学“水饮、痰湿”范畴，其病机为脑络破损、液溢出脉外瘀阻脑窍形成水肿。因此，治疗当从本截源、利水消肿、促进吸收，减轻炎症反应。AQP-4作为豁痰逐水类中药通过抗肿瘤逐水的关键作用靶点广泛应用于临床［10］，其代表药物有大黄、泽泻等。

3．2．1 大黄 大黄始载于《神农本草经》，具有泻热毒、破积滞、行瘀血等功效。如唐宇平［11］所述，脑转移瘤引起水肿和脑内微环境改变，导致AQP-4增多、细胞反应性增生和水肿后，细胞内的某些基因和蛋白合成障碍，大黄恰好逆转内皮细胞内cAMP和PKA介导的磷酸化改变。研究还发现，大黄制剂可通过调节钠泵功能改变微血管通透性，从而减轻细胞脑水肿。

3．2．2 泽泻 泽泻尤长于行水，张仲景认为水蓄渴烦、小便不利或吐或泻，五苓散主之。泽泻汤出自张仲景《金匮要略·痰饮咳嗽病》，也是中医临床治疗水饮的常用效方［12］。泽泻可显著抑制 Lewis肺癌的自发性转移，其机制可能与血清中某些蛋白成分的改变有关［13］。同时，泽泻作为五苓散组方之一，对水的吸收作用与水通道蛋白(AQP4)表达密切相关［14］。

3.3 活血化瘀类中药

活血化瘀类中药具有保护细胞、促进脑内血肿吸收和减轻脑水肿等作用。近期研究显示［15］，活血化瘀类中药不但可以有效抑制恶性肿瘤的侵袭转移，对脑转移后的脑水肿仍具有良好的防治作用，主要机理是保护血脑屏障、抗自由基损伤作用等。AQP4作为各种原因(如肿瘤、缺血等)所致脑水肿的病理生理机制中的关键因素，其作用是显而易见的。

3．3．1 丹参 丹参是活血化瘀类中药的典型代表药物，是近年来研究的热点。丹参酮类二萜化合物作为抗肿瘤活性的主要化学成分，其抗侵袭转移作用日益引起重视。佟建洲［16］等研究发现，腺苷和总黄酮作为丹参的主要有效成分，可有效地启动中枢神经系统(CNS)的自我保护机制，释放内源性CNS保护因子。此外，通过调节神经细胞内Ca2+、脂质过氧化合物以及相应AQPs的表达，降低血管通透性，减轻神经细胞损伤，改善血管内皮细胞功能，从而有效地减轻脑水肿的程度。

4 总结与展望

目前关于AQP4的结构功能及病理变化的研究，仅处于起步阶段。随着AQP4研究的深入，将促进人类对脑转移瘤疾病的发生发展及治疗的进一步认识，亦为治疗脑转移瘤新药的开发提供一些思路和理论依据。中药对抑制恶性肿瘤侵袭转移以及脑转移所致脑水肿(控瘤抑水)的作用，已成为西方药学界接受中草药的重要基点。当前中医药界对于这一新的治疗新星AQP4的认识还远远不够，且未进行深入研究，其药理作用与功效的关联性尚不明确。由于这一基因在脑转移瘤领域意义重大，应当引起国内中医界学者的充分重视。

［1］ 欧世宁，韦宁，覃芳红．肿瘤标志物检测在脑转移瘤辅助诊断中的临床价值［J］．中国肿瘤临床与康复，2013，20(6):577-578．

［2］ M．C．Papadopoulos，S．Saadoun，A．S．Verkman．Aquaporins and cell migration［J］．Pflugers Arch-Eur J Physiol，2008，456(4): 693-700．

［3］ FurmanCS，Gorelick-Feldman DA，Davidson KG，etal．Aquaporin-4 square array assembly:opposing actions of M1 and M23 isoforms［J］．Proc Natl Acad Sci USA，2003，100(23): 13609-13614．

［4］ Yool AJ，Campbell EM．Structure，function and translational relevance of aquaporin dual water and ion channels［J］．Mol Aspects Med，2012，33(5-6):553-561．

［5］ Yang M，Gao F，Liu H，et al．Immunolocalization of aquaporin in rat brain［J］．Anat Histol Embryol，2011，40(4):299-306．

［6］ 张士保，代大伟，代亚美．水通道蛋白-4的研究进展［J］．Chin J Clin Neurosci，2013，21(4):451-455．

［7］ Saadoun S，Waters P，MacDonald C，et al．Neutrophil protease inhibition reduces neuromyelitis optica-immunolobulin G-induced damage in mouse brain［J］．Ann Neurol，2012，71(3):323-33．

［8］ 胡园，袁默，刘屏，等．石菖蒲对血脑屏障超微结构及通透性的影响［J］．中国中药杂志，2009，34(3):349-351．

［9］ 赵光峰，刘亚敏，黄宏敏，等．芳香开窍法对大鼠脑缺血再灌注后血脑屏障超微结构损伤及AQP-4表达的影响［J］．海南医学，2013，24(14):2029-31．

［10］ 崔向宁，李玉波，李妍，等．活血、利水中药对脑出血大鼠脑组织肿瘤坏死因子-ɑ、核转录因子-kB及水通道蛋白-4表达的影响［J］．中国中西医结合杂志，2012，32(2):203-208．

［11］ 唐宇平，蔡定芳，刘军．大黄改善急性脑出血大鼠血脑屏障损伤的水通道蛋白-4机理研究［J］．中国中西医结合，2006，26 (2):152-156．

［12］ 陈学习，赵晓梅，吴赟，等．泽泻汤不同配比对水负荷大鼠尿量及尿液水通道蛋白2影响的实验研究［J］．中国现代医生，2009，47(31):23-24．

［13］ 马兵，项阳，李涛，等．泽泻对Lewis肺癌自发性转移的抑制作用及其机制研究［J］．中草药，2003，34(8):743-746．

［14］ 刘洋，向丽华，孙刚，等．五苓散对腹泻模型大鼠结肠AQP4及AQP4mRNA表达的影响［J］．中国中医基础医学杂志，2012，18(5):547-549．

［15］ 李兴华，吕刚，卜凡儒，等．活血化瘀防治恶性肿瘤研究进展［J］．中医临床研究，2012，4(13):113-115．

［16］ 佟建洲，潘勤，佟中豪，等．β-七叶皂甙钠与丹参联用治疗胶质瘤术后脑水肿的疗效观察［J］．现代仪器与医疗，2014，20 (1):47-50．

R739．91

A

1006-3250(2015)10-1327-03

2015-03-16

国家自然科学基金资助项目(81273987);山东省自然科学基金青年基金项目(ZR2013HQ005)

汪丛丛(1988-)，女，山东淄博人，医学学士，在读硕士，从事恶性肿瘤的中医临床与研究。

孙长岗(1970-)，男，山东潍坊人，主任医师，医学博士，从事中西医结合抗肿瘤的临床与研究，Tel:0536-8060190，E-mail:zhongliuyike@163．com。