AQP7,也称为水通道蛋白7或aquaglyceroporin 7,是一种重要的水通道蛋白,属于水通道蛋白家族。AQP7主要表达于白色脂肪组织(WAT)和棕色脂肪组织(BAT),负责甘油和水的运输。甘油是重要的心脏能量生产底物,尤其在运动期间,与脂肪酸和葡萄糖一起发挥作用。GLUT4是一种胰岛素敏感的葡萄糖转运蛋白,在心脏中起着重要作用。AQP7在甘油代谢和脂质平衡中发挥着关键作用,其表达和功能的调节可能与肥胖、胰岛素抵抗和糖尿病等代谢性疾病的发生发展有关。
在Kalucka等人的研究中,通过构建超过32,000个单细胞内皮细胞转录组图谱,从11个小鼠组织中鉴定了78个内皮细胞(EC)亚簇,其中包括AQP7+肠毛细血管和健康组织中的促血管生成ECs。研究还发现,来自不同血管床的内皮细胞(动脉、毛细血管、静脉、淋巴管)在组织中表现出转录组相似性,但组织类型(而不是血管类型)对EC异质性有贡献[1]。
在Miranda等人的研究中,通过比较腹部脂肪组织(AQP7)和肝脏组织(AQP9)的基因表达,发现内脏脂肪组织AQP7表达水平显著高于皮下脂肪组织AQP7。此外,皮下脂肪组织AQP7与内脏脂肪组织AQP7和肝细胞AQP9 mRNA表达呈正相关。这些发现为协调调节脂肪组织水通道蛋白提供了证据,并表明AQP7和AQP9在肥胖和葡萄糖代谢异常中可能具有重要作用[2]。
在Palabiyik等人的研究中,通过在运动和高蛋白饮食条件下对大鼠心脏进行实验,发现高蛋白饮食组的心脏AQP7和GLUT4基因表达显著增加。这表明高蛋白饮食可能对心脏AQP7和GLUT4的表达产生影响,进而影响心脏的能量代谢和功能[3]。
da Silva等人的综述文章总结了水通道蛋白在甘油代谢和脂质平衡中的生理作用,并指出水通道蛋白在肥胖和脂肪相关代谢并发症中的潜在作用。该综述强调了水通道蛋白在脂质平衡和能量稳态中的重要性,并提出了通过调节水通道蛋白表达和功能来控制肥胖和其他代谢紊乱的潜在方法[4]。
Oikonomou等人的研究发现,在肥胖儿童中,AQP7基因启动子区域存在一些变异,这些变异可能与AQP7表达下调和血清甘油水平升高有关。这些变异可能对肥胖和代谢异常的发生发展具有影响[5]。
Quesada-López等人的研究发现,皮质酮在3T3-L1脂肪细胞中对AQP7和HSD1基因表达具有短期调节作用。皮质酮处理1分钟后,AQP7和HSD1基因表达显著增加,随后在接下来的5-10分钟内下降。这些结果表明皮质酮对AQP7和HSD1基因表达具有快速而重要的影响[6]。
González-Dávalos等人的研究进一步证实了皮质酮对AQP7基因表达的调节作用。皮质酮处理小鼠和人类脂肪细胞后,AQP7 mRNA表达在短期(数分钟)内增加,而在长期(数小时或数天)内下降。这些结果表明皮质酮对AQP7基因表达的调节作用具有时间和剂量依赖性[7]。
Tie等人的综述文章讨论了水通道蛋白在心血管系统中的表达和生理功能。研究指出,水通道蛋白在心血管功能和相关疾病的发生发展中起着重要作用,如脑缺血、充血性心力衰竭、高血压和血管生成。因此,了解水通道蛋白与心血管系统的关联对于预防和治疗相关疾病具有重要意义[8]。
Li等人的综述文章讨论了水通道蛋白在泌尿系统中的表达和生理功能。研究发现,多种水通道蛋白在肾脏中表达,包括AQP1、AQP2-6、AQP7、AQP8和AQP11。这些水通道蛋白在肾生理和跨上皮水转运中发挥着重要作用。通过分析水通道蛋白敲除小鼠模型的表型,揭示了水通道蛋白在肾脏生理学中的重要性,并为未来的基础和临床研究提供了前景[9]。
Chen等人的研究发现,高浓度的促卵泡激素(FSH)在绝经后妇女中可能通过下调AQP7表达来调节脂肪细胞中的脂肪生成。FSH通过激活cAMP反应元件结合蛋白(CREB)和竞争性结合AQP7启动子中的激活蛋白1(AP-1)位点来抑制AQP7的表达和甘油外排功能。这些发现表明AQP7在绝经后脂肪生成中具有重要作用,并与FSH的调节作用相关[10]。
综上所述,AQP7是一种重要的水通道蛋白,在甘油代谢和脂质平衡中发挥着关键作用。AQP7的表达和功能的调节与肥胖、胰岛素抵抗和糖尿病等代谢性疾病的发生发展密切相关。研究表明,高蛋白饮食、皮质酮和FSH等因素可能对AQP7的表达产生影响,进而影响甘油代谢和脂肪生成。此外,AQP7在心血管系统和泌尿系统中也具有重要作用,其表达和功能的调节可能与相关疾病的发生发展有关。因此,进一步研究AQP7的生物学功能和调节机制对于理解代谢性疾病和相关疾病的发生发展具有重要意义,并为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Kalucka, Joanna, de Rooij, Laura P M H, Goveia, Jermaine, Luo, Yonglun, Carmeliet, Peter. 2020. Single-Cell Transcriptome Atlas of Murine Endothelial Cells. In Cell, 180, 764-779.e20. doi:10.1016/j.cell.2020.01.015. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32059779/
2. Miranda, Merce, Ceperuelo-Mallafré, Victòria, Lecube, Albert, Simó, Rafael, Vendrell, Joan. 2009. Gene expression of paired abdominal adipose AQP7 and liver AQP9 in patients with morbid obesity: relationship with glucose abnormalities. In Metabolism: clinical and experimental, 58, 1762-8. doi:10.1016/j.metabol.2009.06.004. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19615702/
3. Palabiyik, Orkide, Karaca, Aziz, Taştekin, Ebru, Sipahi, Tammam, Vardar, Selma Arzu. 2016. The Effect of a High-Protein Diet and Exercise on Cardiac AQP7 and GLUT4 Gene Expression. In Biochemical genetics, 54, 731-45. doi:10.1007/s10528-016-9753-x. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27294385/
4. da Silva, Inês Vieira, Soveral, Graça. . Aquaporins in Obesity. In Advances in experimental medicine and biology, 969, 227-238. doi:10.1007/978-94-024-1057-0_15. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28258577/
5. Oikonomou, Eleni, Kostopoulou, Eirini, Rojas-Gil, Andrea Paola, Georgiou, George, Spiliotis, Bessie E. 2020. The metabolic implications of aquaporin 7 (AQP7) promoter variants in lean children and children with obesity. In Hormones (Athens, Greece), 19, 187-195. doi:10.1007/s42000-020-00184-z. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32146590/
6. Quesada-López, Tania, González-Dávalos, Laura, Piña, Enrique, Mora, Ofelia. 2016. HSD1 and AQP7 short-term gene regulation by cortisone in 3T3-L1 adipocytes. In Adipocyte, 5, 298-305. doi:10.1080/21623945.2016.1187341. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27617175/
7. González-Dávalos, Laura, Álvarez-Pérez, Mariana, Quesada-López, Tania, Varela-Echavarria, Alfredo, Mora, Ofelia. 2019. Glucocorticoid gene regulation of aquaporin-7. In Vitamins and hormones, 112, 179-207. doi:10.1016/bs.vh.2019.08.005. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32061341/
8. Tie, Lu, Wang, Di, Shi, Yundi, Li, Xuejun. . Aquaporins in Cardiovascular System. In Advances in experimental medicine and biology, 969, 105-113. doi:10.1007/978-94-024-1057-0_6. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28258568/
9. Li, Yingjie, Wang, Weiling, Jiang, Tao, Yang, Baoxue. . Aquaporins in Urinary System. In Advances in experimental medicine and biology, 969, 131-148. doi:10.1007/978-94-024-1057-0_9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28258571/
10. Chen, Luting, Chen, Huixi, Liu, Xinmei, Jin, Li, Huang, Hefeng. 2020. AQP7 mediates post-menopausal lipogenesis in adipocytes through FSH-induced transcriptional crosstalk with AP-1 sites. In Reproductive biomedicine online, 41, 1122-1132. doi:10.1016/j.rbmo.2020.08.008. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33132060/