《水分子跨细胞膜运输研究2100字》

水分子跨细胞膜运输及影响分析近年来，有学者通过对水分子跨细胞膜运输的自由扩散机制进行分析，并据此得出构成膜脂的磷脂双分子层外部，是亲水的磷脂分子头部，而内部则是疏水的脂肪酸尾部。极性分子基本上不可通过内部高度疏水的磷脂双分子层，但水分子作为典型的极性分子却可以通过自由扩散通过生物膜。这一方面是因为磷脂分子可以侧向扩散、旋转扩散、绕与膜平面垂直的轴左右摆动或旋转运动等，具有一定的流动性，在膜上造成许多统计学上的微孔，允许水及其他小分子物质通过。另一方面，生物膜中的磷脂除以双分子层排列外，还具有形成多种相结构的能力。这些结构特点，最终就造成了水分子可以借助细胞膜两侧的浓度差，到达从高浓度一侧自发向低浓度一侧扩散的目的。一般而言，细胞膜的分子结构模型，分为流动镶嵌和脂筏模型两种。近年来发现脂筏不仅存在于质膜上，亦存在于高尔基复合体膜上。认为脂筏最初可能在高尔基复合体上形成，最终转移到细胞膜上。而水分子的跨细胞膜运输，则是通过不需要载体的磷脂双分子层形成自由扩散；或是基于协助扩散的模式下，借助通道蛋白进行跨细胞膜运输。因此，若人体的蛋白酶将水通道蛋白加以破坏后，则会导致人体内的水分子跨细胞膜运输的协助扩散方式将不复存在。与之相反，有研究指出，当人体内的水通道蛋白量增加的时候，则可以在临床研究上使细胞膜对水分子的渗透性增加10-100倍。由此可见，水通道蛋白作为水分子跨细胞膜运输时，有着十分显著的促进作用。而水通道蛋白作为选择性的通道，除了在临床上可以依据渗透性促进水的跨膜转运。并且各种亚型也可以在新生血管的形成、增生及渗透性上，起到积极的促进作用。此外，经整理相关资料发现，在人体的泌尿系统、消化系统、神经系统中，其实都有关于水通道蛋白的表达。就比如在女性的疾病中，卵巢的排卵、月经的形成，女性生殖器官中的子宫、卵巢、输卵管等部位及其他生理功能及活动，其实都会涉及到宫腔或卵泡腔容积的改变和液体的流动，并且在历程临床上皆与水通道蛋白有密切联系。异位的子宫内膜碎片细胞分子，以水通道蛋白为介质，加速代谢与转运。其中的水通道蛋白AQP1主要作用于子宫内膜的微、小血管，在内膜碎片的细胞迁徙、病灶新血管生长方面有重要作用，并且通过上调mRNA表达，使异位内膜种植、生长。近几年一些研究显示，正常子宫内膜、在位内膜的AQP1的mRNA及其蛋白质表达水平明显低于异位症患者的异位内膜，AQP1的mRNA及其蛋白质表达在内异症患者中的表达呈现一定的正相关。这一研究结果说明异位内膜组织中，AQP1的mRNA及其蛋白质表达相互协作，共同作用于异位症的产生与发展。内异症是激素依赖性疾病，雌激素对于病灶处血管的形成及对异位内膜细胞有催化作用。AQP2的表达具有周期性，位于子宫内膜腺上皮的AQP2表达在分泌期明显上调，在子宫内膜的周期性改变中起重要作用，并且，其在血管内皮上表达显著增强，但该发现是否提示AQP2参与异位内膜的血管形成能力尚未可知。同时有研究证实，AQP2作用于子宫内膜的腺上皮细胞，与腺体细胞迁徙有密切关系，加速异位内膜碎片浸润。因此我们有理由相信，AQP2在周期性的子宫内膜变化中发挥作用及推动内膜碎片浸润，从而推动内膜症的发生。关于AQP5有研究发现，在妇科肿瘤中，其与子宫内膜癌细胞的迁徙具有相关性。AQP5低表达，内膜癌细胞迁移能力下降，AQP5高表达，迁移能力则上升。并且AQP5的表达受激素水平影响，在雌激素的作用下，AQP5对子宫内膜细胞的迁移、侵袭、粘附能力也得到提高。子宫内膜异位症的生物学特性类似恶性肿瘤，也具有迁徙、浸润、黏附的特性，同时内异症作为雌激素依赖性疾病，在雌激素的作用下，AQP5对子宫内膜恶性肿瘤细胞的作用在异位的内膜细胞上同样实现。再比如单肺通气这一疾病，是由于非生理性的通气方式，进而出现诱发术后肺的损伤，其中严重者还会因此导致患者出现急性呼吸窘迫综合征（ARDS）。而在不少的调查也显示，该临床表现与单肺通气时潮气量过大和气道压偏高有关。其中就有相关学者指出，前文提及的水通道蛋白（AQPs）是水分子跨膜运输的功能行通道蛋白。而在外周肺表达的AQP，则主要是水通道蛋白中的QAP-1以及AQP-5。AQP-1主要分布于肺毛细血管内皮，清楚支气管和脉管周围组织的水分；AQP-5主要分布在肺泡I型细胞的顶膜面，清除肺泡内水分。由此可以得出，AQPs是一种对水具有特异性转运功能的细胞膜通道蛋白，具有抵抗肺水肿形成的作用。在临床的生理和病理状态下，AQPs载肺泡细胞的平衡调节中都有重要的作用。因此在进行水分子跨细胞膜运输异常时而出现的相关性疾病，可以通过调节AQP2起到最终的治疗效果，进而提升患者的临床诊疗结果，改善其生活质量。参考文献[1]陈培莹,李娘辉."水分子跨膜运输"在高中生物学教学中的认知误区及教学建议[J].生物学教学,2019,044(007):77-79.[2]刘丹丹,马清瑜,潘文龙.自由扩散与水通道转运在水分子跨膜运输中的角色分工[J].生物学教学,2019,44(4):2.[3]刘二俊."物质跨膜运输的方式"细节内容补充[J].中学生物教学,2019,000(005):44-45.[4]冯权江,龙文静."物质跨膜运输的方式"认知误区辨析[J].中学生物教学,2019(7):49-51.[5]郑茜.IGF2通过下调AQP9调控肝癌干细胞特性的作用和机制研究[D].重庆医科大学,2020.[6]孔德康,李艺,王红旗,等.红球菌跨膜运输荧蒽的差异膜蛋白分析[J].中国环境科学,2019,39(001):274