上皮钠通道δ亚基生物物理特性研究及在肺水清除率方面的作用

肺水肿是临床常见疾病，已有证据表明在体情况下通过肺泡上皮的Na+主动转运途径在新生儿肺泡液体重吸收以及维持成年肺脏的肺泡腔干燥状态方面发挥重要作用，特别是在肺水肿时肺泡对血浆蛋白通透性增加或肺静水压增加时尤为重要。Na+的重吸收通过阿米洛利敏感性上皮钠通道(ENaC) 和其他特征未完全阐明的阳离子通道进行。我们推测一种新型蛋白(δ ENaC)能够改变以往普遍研究的αβγ ENaC通道的生物物理学特性，使其对cGMP/PKG的调控更加敏感。本研究将在卵母细胞和人肺上皮细胞中充分阐明δ ENaC的生物物理学特性；观察cGMP对卵母细胞和人肺泡上皮细胞中表达的含有δ ENaC的通道的调控作用以及证实δ ENaC在人肺上皮单层细胞以及在体小鼠中肺水清除率方面的作用。本课题对于δ ENaC有关的Na+转运途径的生物物理特性研究将对临床采用新的治疗政策(如给予cGMP)治疗肺水肿提供分子学基础。

肺水肿是临床常见疾病，已有证据表明在体情况下通过肺泡上皮的Na+主动转运途径在新生儿液体重吸收以及维持成年肺脏的肺泡腔干燥状态方面发挥重要作用。Na+的重吸收通过阿米洛利敏感性上皮钠通道（ENaC）和其他特征未完全阐明的阳离子通道进行。推测一种新型蛋白（δ ENaC）能够改变以往普遍研究的αβγ ENaC通道的生物物理学特性，使其对cGMP/PKG的调控更加敏感。通过比较两种δ亚单位细胞内N末端的远端片段序列，我们发现除了δ1亚单位的22个氨基酸残基以外，δ2ENaC亚单位由更多的66个氨基酸残基组成。本课题中我们应用双电极电压钳及单通道膜片钳技术研究了含有两种不同δ 亚基的ENaC生物物理学特性，结果表明δ2 ENaC长的细胞内N-末端可能参与通道活性的不同调控和/或细胞内信号传导途径。δ2βγ ENaC对于阿米洛利和capsazepine更加敏感，δ2 ENaC长的N末端能够延长其在细胞质膜的停留时间。研究表明在表达外源性ENaC的卵母细胞中，CPT-cGMP不是通过cGMP/PKG信号传导途径调控克隆的人ENaC，而只是作为一个外源性配体发挥作用。而对于内源性ENaC，CPT-cGMP不仅作为外源性配体，而且可以进一步激活胞浆内PKG发挥其调控ENaC的作用。8-pCPT-cGMP作为细胞外的一个配体能够增强ENaC的活性，其作用与特异性核苷酸成分有关，进一步研究发现cGMP通过解除 ENaC对细胞外Na+的自我抑制而增强人肺水清除率。现有研究表明δ ENaC在正常和患病的组织中都发挥着重要的作用。本研究首次发现δ ENaC在机体面临可能有毒的酸性物质时能够作为一种pH感受器发挥作用，在此方面δ2 ENaC可能更敏感。本课题对于δ ENaC有关的Na+转运途径的生物物理特性研究将对开发与8-pCPT-cGMP结构相似的特异性ENaC通道开放剂以治疗由于ENaC功能降低所致的水肿性疾病具有重要的临床价值，同时特异性PKGII激动剂可能成为临床上减轻致命性水肿性疾病新的治疗靶点。本项目已取得一系列成果，相关研究成果获辽宁省科学技术奖励二等奖一项。在国内外著名期刊公开发表相关论文14篇，其中被Sci收录4篇。培养研究生5名，参加国际及国内学术会议5次。通过本项目的研究工作基础获得2013年国家自然科学基金课题面上项目一项。