·综 述·
阮光峰 综述， 汤建平 审校
(同济大学附属同济医院风湿免疫科，上海 200065)
【摘要】干燥综合征(Sjögren’s syndrome， SS)是以口干、眼干为主要临床表现的一种病因不明的自身免疫性疾病。水通道蛋白5(aquaporin5， AQP5)是一种能特异性跨膜转运水的蛋白，能显著增加细胞膜水通透性，参与水的分泌、吸收及细胞内外水的平衡。近年来有研究表明AQP5在干燥综合征患者唾液腺细胞中异常的亚细胞分布可能参与了疾病的发生。而恢复干燥综合征患者腺体内AQP5的正常亚细胞分布、上调AQP5成为治疗SS的可能手段。
【关键词】水通道蛋白5； 干燥综合征；机制
干燥综合征(Sjögren’s syndrome， SS)是以口干、眼干为主要临床表现的一种病因不明的自身免疫性疾病。根据患者是否合并其他自身免疫性疾病，将SS分为原发性干燥综合征(primary Sjögren’s syndrome， pSS)和继发性干燥综合征(secondary Sjögren’s syndrome， sSS)。迄今对SS发病机制的研究多集中在腺上皮细胞、抗原提呈细胞、T淋巴细胞与B淋巴细胞的数量与功能的异常，进而造成外分泌腺炎性细胞浸润、腺体破坏、腺泡萎缩。近年来有研究指出SS患者腺体破坏程度和腺体分泌功能之间并不能建立明确的对应关系[1]，提示腺体的破坏并不是造成SS患者眼干、口干等症状的唯一因素。
水通道蛋白家族(aquaporins， AQP)是特异性跨膜转运水的一组蛋白，能显著增加细胞膜水通透性，参与水的分泌、吸收及细胞内外水的平衡，其广泛的存在于细菌、植物和动物细胞膜上。迄今为止，在哺乳动物细胞膜上已发现13种水通道蛋白(AQP0-AQP12)，这13种AQP在通透水的功能上有着相似之处，但由于表达部位不同，因而又各自发挥着特异的生理功能。Ma等[2]证实涎腺中的AQP5的表达与唾液流率显著相关。越来越多的研究发现AQP5可能与SS有关，本研究对AQP5参与SS发病机制及其提示的潜在治疗意义做些综述。
许多实验表明SS患者及SS模型小鼠涎腺细胞中存在AQP5的亚细胞分布异常。正常状况下AQP5主要存在于涎腺腺泡细胞顶质膜上，而SS患者和模型小鼠其涎腺腺泡细胞顶质膜上AQP5减少而基底膜上AQP5增加[3-7]；正常人泪腺组织活检显示AQP5主要在腺泡细胞顶质膜上，SS患者其AQP5的染色则弥漫于细胞质内，而细胞膜上几乎没有其标记[8]；AQP5在SS患者唇腺腺上皮内表达减少而导管内表达增加[9]。
SS严重程度并不总是和腺体破坏程度相关[1]，而可能与腺泡细胞内AQP5的异常分布有关。AQP5的异常分布可能导致腺泡细胞对水的渗透性下降，从而使腺体的液体分泌量减少。
AQP5在SS患者腺体细胞中亚细胞分布改变而总含量不变，这一结果表明AQP5是转运障碍而非合成障碍[8]。有实验表明在大鼠腮腺腺泡的分泌囊泡膜上存在AQP5[10-11]，在毒蕈碱受体激动剂和α1-肾上腺受体激动剂的作用下，AQP5将随着分泌囊泡转运到细胞顶质膜上[7，12]。
唾液的分泌受自主神经系统的控制，其中以副交感神经的作用为主。毒蕈碱型乙酰胆碱受体亚型3(muscarinic acetylcholine receptor M3， CHRM3)激动剂卡巴可刺激后，其细胞膜上的AQP5增多，表明AQP5从细胞质向细胞膜的转运，而CHRM3特异性阻断剂4-二苯乙酰氧-N-甲基哌啶甲碘化物(4-DAMP)可抑制卡巴可刺激的AQP5转运[13]。胆碱能受体激动剂与胆碱能受体结合后能介导细胞内钙库的钙释放，大鼠腮腺腺泡细胞内的高钙浓度可刺激AQP5向细胞膜的转运和唾液的分泌[7]，故可推测胆碱能受体激动剂可通过提高细胞质内钙浓度使AQP5向细胞膜转运从而增加涎腺的分泌。
有实验在SS患者和SS模型小鼠—非肥胖型糖尿病(non-obese diabetic， NOD)小鼠血清中发现了CHRM3的抗体，该抗体可阻断毒蕈碱兴奋剂引起的小鼠下颌下腺细胞内AQP5向细胞膜的转运[14]。且将从发病的NOD小鼠或患者血清中提取的lgG或其F(ab’)2片段注入缺乏B淋巴细胞的NOD.Igμnull小鼠会使其毛果芸香碱刺激的分泌功能下降，而健康对照组血清中提取的IgG或其F(ab’)2片段则无此效应[15]。将几种已知抗原的抗体(SSA、SSB、抗CHRM3抗体)注射到缺乏适应性免疫的小鼠(scid突变)体内，只有抗CHRM3抗体可使其出现分泌腺功能减退的现象[14]。且有研究表明pSS患者的唇腺活检标本中，腺泡细胞膜上CHRM3的数目有显著的上调，推测为CHRM3抗体的长期持续作用引起的CHRM3数量的代偿性上调[16]。故SS患者和NOD小鼠体内出现的抗CHRM3抗体可能通过阻断乙酰胆碱引起的涎腺细胞内AQP5向细胞膜的转运使涎腺分泌量减少。因此中和抗CHRM3抗体或调节体液免疫可能成为治疗SS的手段。
Ohashi等[8]将NOD小鼠和作为健康对照的ICR小鼠的泪腺研磨成匀浆后进行分析，在ICR小鼠中发现了NOD小鼠中相对缺乏的催乳激素可诱导蛋白(PIP)，该蛋白可与AQP5羧基端结合，而AQP家族的羧基端在细胞膜定位中扮演了重要角色。对PIP进行了研究发现PIP在ICR小鼠和NOD小鼠泪腺的分布和含量与AQP5相似，且用PIP的反义核苷酸处理ICR小鼠可减少泪腺腺泡细胞顶质膜的AQP5的免疫染色，可以推断PIP与泪腺腺泡的AQP5羧基端结合会导致AQP5向细胞顶质膜的转运。纠正SS患者体内减少的PIP可能会促进AQP5向细胞顶质膜的转运从而恢复AQP5正常的亚细胞分布而改善SS症状。PIP在许多外分泌腺中表达，如人类的泪腺、唾液腺、汗腺，小鼠的泪腺、唾液腺，催乳激素和雄激素会诱导PIP表达，而雌激素会下调其表达，SS主要在女性发生，可能与此有关。
Soyfoo等[6]的研究发现，在SS模型小鼠中，下颌下腺腺泡细胞AQP5分布的改变与炎细胞浸润和腺泡破坏同时发生，且SS组唇腺切片AQP5阳性腺泡率和淋巴细胞浸润灶评分之间存在显著相关[16]，提示在唇腺中浸润的淋巴细胞分泌的炎性因子所形成的微环境，可能是导致腺泡细胞腔面AQP5表达减少的原因之一。
李菁等[16]的研究发现SS患者唇腺中AQP5的mRNA水平升高，而其腺泡细胞腔面的AQP5的表达则降低，AQP5和其mRNA分离现象的机制目前仍不清楚，推测是SS发病过程中AQP5的转录、转运过程中某些环节可能发生了改变。
但也有研究认为AQP5在SS中可能并没有发挥重要作用。SS患者腺体内AQP5的含量与分布较健康者没有改变[13-17]，且腺泡细胞质内没有或只有很少的AQP5[3，7]，西维美林或毛果芸香碱刺激唾液分泌时未发现AQP5从细胞质向细胞膜转运[3，17-18]，AQP5锚定于细胞膜上[18]。AQP5基因敲除的小鼠除了在断奶的第1周内有轻微的生长缓慢外其他的表现正常[2]。腺泡细胞间的紧密连接存在缝隙，在角膜上皮中通过紧密连接处缝隙的细胞旁水转运比跨细胞水转运更重要[3]。据此推断在基础唾液分泌中，细胞旁途径可能比通过AQP5的跨细胞途径水转运更重要。推测不同研究者对AQP5亚细胞分布和是否有转运得出的不同结果可能是由于实验动物种属、器官、组织的差别造成的[3，4，17，19-20]，也可能是由于实验方法和条件的不同造成的。
Wang等[12]的实验表明，SS患者唾液内AQP5浓度降低，而蕈碱受体激动剂西维美林在增加唾液流率的同时也增加唾液中AQP5的浓度，并认为唾液中AQP5的浓度可作为衡量SS患者唾液流率和CHRM3激动剂治疗效果的指标。然而Ohashi等[21]的研究则表明SS患者泪液中AQP5浓度增加。这似乎矛盾的结果也有待进一步的研究和验证。
AQP5基因缺失的小鼠其毛果芸香碱刺激下的唾液分泌量较正常小鼠减少了超过60%[2]，表明AQP5在唾液分泌中有重要作用。而Moore等[22]发现AQP5基因缺失的小鼠的泪液分泌量在基础状态下和毛果芸香碱刺激后较正常小鼠均无改变，则表明SS患者眼干的症状可能与AQP5无直接关系。
鉴于AQP5与SS的密切关系，恢复腺体内AQP5的正常亚细胞分布、上调AQP5成为治疗SS的可能手段。有研究表明多种中药可能通过上调腺体内AQP5的含量[23-26]与恢复其正常的亚细胞分布从而改善SS症状[4-5]。Motegi等[27]用5-氮杂-2-去氧胞苷(一种DNA甲基转移酶抑制剂)处理原本不表达AQP5的人涎腺导管细胞，可使AQP5在其顶质膜和基底膜表达，从而使SS患者可能通过涎腺导管细胞增加唾液的分泌。杨军等[28]用细胞毒性T淋巴细胞抗原4-Ig(CTLA4-Ig)-重组腺病毒腹腔注射用完全弗氏佐剂+同种鼠颌下腺抗原激发诱导的SS模型小鼠，发现其可上调小鼠颌下腺AQP5，并可有效抑制小鼠SS的发生。
一项在SS患者中使用一种嵌合的TNF-α抗体(英夫利昔单抗，infliximab)的临床实验表明其能显著改善疾病活动的各项指标(包括口干症状的程度和语言的流畅程度)和无刺激状态下的唾液流率，在使用infliximab前后涎腺活检标本中对淋巴细胞聚集灶的评分差异无统计学意义，而AQP5在腺泡细胞表面的分布则从用药前的腔面及基底侧面转换为主要集中在腔面，推测infliximab可能是通过恢复AQP5在涎腺腺泡细胞内的正常分布而改善SS患者在无刺激状态下的唾液流率[29-30]，而TNF-α则可能是引起患者涎腺腺泡细胞表面AQP5异常分布的因素之一。
综上所述，SS患者涎腺、泪腺等外分泌腺内的AQP5亚细胞分布可能发生了改变，从而导致患者口干、眼干等临床症状，然而其潜在的机制仍然不十分清楚。恢复腺体内AQP5的正常亚细胞分布或上调腺体内AQP5含量可能能改善SS症状。然而关于AQP5在SS发病过程中扮演的角色及作用等问题仍然存在很多争议，需要进一步深入研究，明确AQP5及其发挥效应的信号通路机制，对临床治疗SS有重要意义。
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The function of aquaporin 5 in the pathogenesis of sjogren’s syndrome
RUAN Guang-feng， TANG Jian-ping
(Dept. of Rheumatology， Tongji Hospital， Tongji University， Shanghai 200065， China)
【Abstract】Sjögren’s syndrome(SS) is an autoimmune disease with unknown etiology， the main clinical manifestation of SS is dry mouth and eye. Aquaporin5(AQP5) is a protein specifically transporting water through cytomembrane, which significantly increase the water permeability of cytomembrane， and involves in water absorption and secretion, and water balance of cells. Recent studies have shown that abnormal subcellular distribution of AQP5 in salivary gland cells may be involved in the pathogenesis of Sjögren’s syndrome. It is suggcsted that to resume the normal subcelluler distribution of AQP5 and to increase its contents in salivary gland cells might be a novel approach to treat sjogren’s syndrome.
【Key words】aquaporin 5； Sjögren’s syndrome; mechanism
doi：10.16118/j.1008-0392.2016.02.026
收稿日期：2015-03-31
基金项目：国家自然科学基金面上项目(81273295)
作者简介：阮光峰(1989—)，男，硕士研究生.E-mail： ruan1989.ok.@163.com
通信作者：汤建平.E-mail： tangjp6512@126.com
【中图分类号】R 442.8
【文献标志码】A
【文章编号】1008-0392(2016)02-0113-05