Кіріспе

Хомо сапиенс түріндегі аквапоринді кодтайтын ген, AQP 4 деп те аталады, ол адамдағы AQP4 генінің кодтауындағы су арнасы ақуыз. AQP 4 аквапориндер тұтас мембраналық ақуыздар отбасына жатады, олар жасуша мембранасы арқылы су өткізеді. Аквапориндердің шектеулі саны орталық жүйке жүйесінде (ЖЖС) кездеседі: AQP1, 3, 4, 5, 8, 9 және 11, бірақ AQP1, 4 және 9-ның ерекшелігі ми мен омыртқа миында кездеседі. AQP4 мидың және мидың сұр затында барынша көп кездеседі. ҚНС-да AQP4 - ең кең таралған аквапориндік арна, ол әсіресе перимикровсеттік астроциттік аяқ процестерінде, глиа лимитанстарында және эпендимада орналасқан. Сонымен қатар, бұл арнаның ми мидың омыртқалық сұйықтығы мен тамырлар маңында су қозғалысын жеңілдететіндігі жиі кездеседі. Аквапорин 4 алғаш рет 1986 жылы анықталды. Бұл су көлігі арналарының бар екендігіне алғашқы дәлел болды. Көлік арналарының бар екендігін анықтау үшін нокаут эксперименттер жүргізілді. Бұл әдіспен олар AQP4-тің орталық жүйке жүйесінің зақымданулары мен мидағы судың тепе-теңсіздігіне әсер ететін маңызды рөлін көрсете алды.

Құрылымы

AQP4 құрылымы алты трансмембраналық доменнен және арнаны құрайтын бес жалғаушы орамадан тұрады. Рентген кристаллографиясы арқылы әр AQP4 мономері алты спиральді, мембраналық өрісті аймақтардан және сулы тар тесікке айналдыратын екі қысқа спиральді сегменттерден тұрады. Ең тар нүктесінде сулы тесік 2,8 ангстромды өлшейді, бұл су молекулаларының бір қатардан өтуіне жеткілікті. Әрбір мономер жеке-жеке су тасымалдауға қабілетті болса, каналдың төртіншілік құрылымы тетрамер болып табылады. Сонымен қатар, AQP4-тің ҚНС-те орналасқан екі ерекше құрылымдық изоформасы бар: M1 және M23. AQP4 астроциттерде де экспрессияланады және орталық жүйке жүйесіне тікелей әсер ету арқылы жоғары реттеледі. Нақты айтқанда, орталық жүйке жүйесінде (ЖЖС) AQP4 омыртқа миы бойымен кездеседі және негізгі су арнасы ретінде қызмет етеді. Бүйректерде AQP4 негізінен ішкі мида орналасқан, ал сыртқы мида мен қабықта аз немесе мүлдем жоқ. Ол негізгі жинақтаушы канал жасушаларының базальтеральды жасушалық мембранасында конститутивті түрде экспрессияланады және судың осы жасушалардан шығуына жол ашады.

Функция

Аквапорин 4 жалпы функциясы - судың жылдам тасымалдануын қамтамасыз ету, сондай-ақ орталық жүйке жүйесінде гомеостаздық тепе- теңдікті сақтау. Бұл арна суды секундына 3E9 молекула жылдамдығына дейін тасымалдауға қабілетті. AQP4 басқа да жүйелерді реттейді. Ішкі құлақта негізгі рөлі - К+ қайта өңдеу арқылы Корти ағзасындағы эпителий жасушаларын қолдау арқылы осмостық тепе-теңдікті қамтамасыз ету. Аквапорин 4 2/3 оптикалық нейромиелит кезінде басым аутоиммундық нысана болып табылады және жоғары AQP4 аутоантителоларының деңгейі оптикалық невриттің пайда болуымен байланысты (ON), алайда сарысудағы AQP4 IgG титрі аурудың белсенділігін, ауырлығын немесе неврологиялық прогнозды орташа ғана көрсетеді. AQP4 IgG- нің спецификалық аутоантителосы немесе NMO IgG AQP4- тің клеткадан тыс бетіне байланады. Бұл байланысу НМО-да мақсатты терапиялық препараттарды әзірлеуге мүмкіндік береді. Емтиханды өткізудің негізгі әдістері: иммуносупрессивтік препараттар, мысалы кортикостероидтар және азатиоприн, иммуномодуляция және плазма алмасу. Қазіргі уақытта бұл ауруды диагностикалау үшін қолданылатын NMO ауруларында жаңадан алынған сарысудағы антидене (анти AQP4) анықталды. Адам ағзасындағы AQP4- тің басқа да клиникалық маңызды әсері - бұл шұңқырлардағы цереброспинальдық сұйықтықтың (CSF) реттелуіндегі рөлі. Ми ішіндегі қарыншаларда AQP4 гидроцефалия сияқты жағдайларда артық МЖС-ны жоюда пайдаланылуы мүмкін. Гидроцефалиямен ауыратын адамдарды емдеудің негізгі әдісі - артық сұйықтықты ағызу үшін қарыншаларға механикалық шант енгізу. AQP4 рөлін зерттеуді жалғастыра отырып, физикалық инвазивті емдерді қолданбай-ақ, МДҚ қайта сіңіруіне көмектесу үшін осы арналарды жоғарылатудың адам ағзасының жүйесін өзгерту мүмкін болады.

Зерттеу

Жануарлар модельдеріндегі жұмыстарға сүйене отырып, аквапорин 4 басқа да бірнеше ауруларда, соның ішінде Альцгеймер ауруы, амиотрофиялық бүйірлік склерозы, Паркинсон ауруы, мультипль склерозы және эпилепсияда рөл атқара алады және мидың жарақаттануына және инсультқа патологиялық жауап беруде рөл атқарады. Кеміргіштердегі AQP4 мидағы ісіктің дамуы мен шешілуінде рөл атқарады. Жабайы типтегі тышқандармен салыстырғанда, қос нокаут тышқандары ми жарақатынан кейінгі аурулардың түрлі түрлерін көрсетті. Бұл интракраниалды қысымның төмендеуін, жасушалардың өлуін, судың жиналуын, астроглиозды және зақымдану көлемін көрсетті. Аквапорин 4 экспрессиясы ТМЖ ауруының сатысына байланысты. ТЖЖ-ның жедел сатысында аквапорин-4 жетіспеушілігі артық судың кемуін азайтады, ал кейінгі сатыдағы ТЖЖ-да ауыр зақымдану мен ісіктің алдын алады. Альцгеймер ауруынан зардап шеккен адамдарда ми артерияларында кейде амилоидтық плакалар пайда болады. Бұл жағдай мидың амилоидтық ангиопатиясы немесе КАА деп аталады. Жануарлар зерттеулерінде ААА- ның ауырлығы аквапорин 4- экспрессиясына байланысты көбейеді немесе төмендейді. AQP4- тің азаюы кезінде CAA ауырлығы артады және керісінше; AQP4 экспрессия деңгейінің өзгеруіне не себеп болатыны, сондай-ақ бұл ауру процесінің бір бөлігі ме, әлде мидың бейімделу әрекеті ме - белгісіз. Амиотрофиялық бүйірлік склерозының жануарлар үлгілерінде AQP4 ми дің, қабықтың және омыртқа миының сұр затында шамадан тыс экспрессияланады, бұл үрлеу астроциттерге әкеледі; мұның себебі түсініксіз. Нокаут тышқандары танымдық проблемаларды көрсетеді; жадты нығайтудағы бұзылу, сондай-ақ жадты алу, кеңістікті тану және объект жылжытылғаннан кейін оның қайда болғанын есте сақтау арасындағы бұзылу бар.