Acuaporina 4

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Saltar ata a navegación Saltar á procura
PDB 2d57 EBI.png
Estruturas dispoñibles
PDBBuscar ortólogos: PDBe, RCSB
Identificadores
Nomenclatura
Símbolo637
Identificadores
externos
LocusCr. 18 q11.2
Ortólogos
Especies
Humano Rato
Entrez
361 11829
Ensembl
Véxase HS Véxase MM
UniProt
P55087 P55088
RefSeq
(ARNm)
NM_001650 NM_009700
RefSeq
(proteína) NCBI
NP_001304313 NP_001295570
Localización (UCSC)
Cr. 18:
26.85 – 26.87 Mb
Cr. 18:
15.39 – 15.41 Mb
PubMed (Busca)
361


11829

A acuaporina 4 ou AQP4 é unha proteína de canle acuosa de membrana codificada en humanos no xene AQP4 do cromosoma 18.[1] A AQP4 pertence á familia das acuaporinas de proteínas integrais de membrana que conduce auga a través da membrana plasmática. No sistema nervioso central hai un limitado número de acuaporinas, que son: AQP1, 3, 4, 5, 8, 9, e 11, pero unha representación máis exclusiva de AQP1, AQP4 e AQP9 encóntrase no cerebro e medula espiñal.[2] No sistema nervioso central (SNC), a AQP4 é a canle de acuaporina máis común, especificamente localizada nos procesos pediculares de astrocitos perimicrovasculares, glía limitante e epéndima.[3]

A acuaporina 4 foi identificada en 1986. Foi unha das primeiras evidencias da existencia de canles transportadores de auga.[4] O método que utilizou foron experimentos de knockout de xenes. Con esta técnica púidose demostrar o importante papel exercido pola AQP4 enlesións do sistema nervioso central e os desequilibrios de fluídos no cerebro.[2]

Estrutura[editar | editar a fonte]

A estrutura da acuaporina 4 consiste en seis dominios transmembrana e cinco bucles de conexión que forman a canle. Por cristalografía de raios X, viuse que “cada monómero de AQP4 consta de seis dominios helicoidais que abranguen toda a membrana e dous curtos segmentos helicoidais que rodean un estreito poro acuoso.”[5] Igual que ocorre con outras canles de acuaporina, os monómeros de AQP4 ensámblanse formando tetrámeros.[6] Ademais, a AQP4 ten dúas isoformas estruturais no sistema nervioso central chamadas M1 e M23.[2] Ambas as dúas forman homo- e heterotetrámeros permeables á auga.[2] As isoformas M23 son conxuntos cadrados máis grandes que se encontran nas membranas dos "pés" terminais dos astrocitos se as comparamos coas isoformas M1, que son máis pequenas e máis inestables. Os tetrámeros de acuaporina 4 acumúlanse para transformarse en conxuntos ortogonais de partículas na membrana plasmática das células.[5]

Distribución nas células e tecidos[editar | editar a fonte]

A acuaporina 4 exprésase abundantemnte no corpo humano, especialmente nos pés terminais dos astrocitos.[5] Ademais, a AQP4 pode localizarse tamén en células epiteliais e moitos órganos, como o ril, intestino, glándulas salivares, órganos sensoriais e músculo esquelético.[4] Nestes casos específicos de expresión epiteliail, a AQP4 está concentrada na membrana basolateral.[6]

Ademais, a AQP4 exerce un papel nas células de soporte dos órganos sensoriais, como a retina, oído interno e epitelio olfactorio.[5] Na retina a AQP4 está moi concentrada onde os procesos das células de Muller teñen unha lámina basal arredor dos vasos sanguíneos e membrana limitante interna[4] e en menor medida nas capas plexiformes externa e interna.[7]

A AQP4 tamén se expresa nos astrocitos e é regulado á alza cando hai unha lesión directa do sistema nervioso central.[8] No SNC a AQP4 pode encontrarse na medula espiñal e funciona alí como a principal canle acuosa.[2] As canles de AQP4 están moi concentradas na barreira hematoencefálica e noutras barreiras para o líquido cefalorraquídeo.[9]

Nos riles a AQP4 exprésase constitutivamente na membrana plasmática basolateral das células principais do conduto colector e proporciona unha vía para a saída de auga desas células.[10]

Función[editar | editar a fonte]

A función global da acuaporina 4 é posibilitar o transporte rápido de auga e manter o equilibrio homeostático dentro do sistema nervioso central. É a principal proteína de canle acuosa que mantén a homeostase da auga no SNC.[2] Pode estar implicada en diversos procesos fisiolóxicos como a eliminación de residuos (sistema glinfático) e o axuste fino da homeostase do potasio.[9] A entrada e saída de auga no cerebro e medula espiñal é facilitada pola AQP4.[2] Alí, as canles de AQP4 responden pasivamente aos gradientes osmóticos. Ademais, o transporte de auga polo cerebro xoga un papel na migración celular, edema cerebral, metabolismo e homeostase celular.[11]

A AQP4 regula tamén outros sistemas. No oído interno, a súa principal función é proporcionar un equilibrio osmótico nas células epiteliais de soporte do órgano de Corti ao reciclar o K+.[4] Outro dos seus papeis específicos é axudar as moléculas olorosas a unirse aos seus receptores diana e ás proteínas de unión do epitelio olfactorio.[4] Na retina, o papel da AQP-4 é manter a homeostase.[4] É esencial na formación da memoria e na plasticidade sináptica.[9] Outras actividades da acuaporina 4 é a plasticidade sináptica, migración de astrocitos, regulación do volume do espazo extracelular e a homeostase do potasio.[9]

Importancia clínica[editar | editar a fonte]

A condición coñecida como neuromielite óptica, NMO, é un raro trastorno inflamatorio desmielinizante do SNC que afecta principalmente os nervios ópticos e a medula espiñal.[12] A acuaporina 4 é a diana autoinmune predominante na neuromielite óptica, xa que un autoanticorpo IgG específico para a AQP4, ou NMO-IgG, únese á superficie extracelular da AQP4.[5] Esta unión produce unha apertura do desenvolvemento de terapias dirixidas a diana na NMO.[5] Algunhas das opcións terapéuticas actuais son a inmunosupresión, con corticosteroides e o fármaco inmunusupresor azatioprina, inmunomodulación e intercambio de plasma.[5][3]

Outra implicación clínica significativa da AQP4 no corpo humano é o seu papel na regulación do líquido cefaloraquídeo nos ventrículos cerebrais. Nos ventrículos do cerebro, a AQP4 pode ser utilizada para eliminar o exceso de líquido cefalorraquídeo en condicións como a hidrocefalia.[11] O tratamento primario para individuos con hidrocefalia é a aplicación de derivacións (shunts) mecánicas nos ventrículos cerebrais para drenar o exceso de fluído. Un maior coñecemento do papel da AQP4 probablemente faría posible modificar o sistema de regulación á alza destas canles para axudar na reabsorción do líquido cefalorraquídeo sen necesidade de utilizar tratamentos fisicamente invasivos.[11]

Investigacións[editar | editar a fonte]

Segundo os resultados de traballos feitos en modelos animais, a acuaporina 4 pode ter un papel noutras doenzas como o alzhéimer, esclerose lateral amiotrófica, párkinson, esclerose múltiple e epilepsia e parece ter un papel na resposta patolóxica a unha lesión cerebral traumática ou un accidente cerebrovascular.[9]

En modelos de roedores, a AQP4 parece xogar un papel no desenvolvemento e na resolución do edema cerebral que ocorre despois dunha lesión como as lesións cerebrais traumáticas ou os ictus e arredor dos tumores cerebrais.[3][6] En comparación cos ratos de tipo silvestre, os ratos con dobre knockout mostraban diferentes cursos da enfermidade despois dunha lesión cerebral.[9] Mediuse a redución da presión intracranial, a morte celular, a acumulación de auga, a astrogliose e o volume da lesión.[9] A expresión da acuaporina 4 é dependente do estadio da enfermidade nas lesións cerebrais traumáticas.[9] Nun estadio agudo de lesión cerebral traumática, a falta de acuaporina 4 causa un decrecemento da eliminación do exceso de auga, mentres que para os estadios posteriores da lesión o resultado é a prevención de danos graves e do inchamento.[9]

En pacientes de alzhéimer desenvólvense ás veces placas amiloides nas arterias do cerebro, unha condición denominada anxiopatía amiloide cerebral. En estudos en animais atopouse que a gravidade desta anxiopatía increméntase ou diminúe dependendo da expresión de acuaporina 4. Cando hai unha diminución de AQP4, a gravidade da anxiopatía increméntase e viceversa; non se saben as causas dos cambios nos niveis de expresión da AQP4, nin se isto é parte do proceso da doenza ou un esforzo do cerero por adaptarse.[9] En modelos animais de esclerose lateral amiotrófica, a AQP4 está sobreexpresada no tronco cerebral, córtex e materia gris da medula espiñal, o que ten como resultado o inchamento dos astrocitos; a razón disto non se coñece.[9]

Os os ratos knockout mostran problemas cognitivos; hai unha alteración na adquisición e consolidación da memoria, no recoñecemento espacial e para lembrar onde estaba un obxecto pouco antes de ser movido.[9]

Notas[editar | editar a fonte]

  1. Jung JS, Bhat RV, Preston GM, Guggino WB, Baraban JM, Agre P (December 1994). "Molecular characterization of an aquaporin cDNA from brain: candidate osmoreceptor and regulator of water balance". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 91 (26): 13052–6. Bibcode:1994PNAS...9113052J. PMC 45579. PMID 7528931. doi:10.1073/pnas.91.26.13052. 
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 Oklinski MK, Skowronski MT, Skowronska A, Rützler M, Nørgaard K, Nieland JD, et al. (December 2016). "Aquaporins in the Spinal Cord". International Journal of Molecular Sciences 17 (12): 2050. PMC 5187850. PMID 27941618. doi:10.3390/ijms17122050. 
  3. 3,0 3,1 3,2 Saadoun S, Papadopoulos MC (July 2010). "Aquaporin-4 in brain and spinal cord oedema". Neuroscience 168 (4): 1036–46. PMID 19682555. doi:10.1016/j.neuroscience.2009.08.019. 
  4. 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 Gleiser C, Wagner A, Fallier-Becker P, Wolburg H, Hirt B, Mack AF (August 2016). "Aquaporin-4 in Astroglial Cells in the CNS and Supporting Cells of Sensory Organs-A Comparative Perspective". International Journal of Molecular Sciences 17 (9): 1411. PMC 5037691. PMID 27571065. doi:10.3390/ijms17091411. 
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 Verkman AS, Phuan PW, Asavapanumas N, Tradtrantip L (November 2013). "Biology of AQP4 and anti-AQP4 antibody: therapeutic implications for NMO". Brain Pathology 23 (6): 684–95. PMC 3890327. PMID 24118484. doi:10.1111/bpa.12085. 
  6. 6,0 6,1 6,2 Chu H, Huang C, Ding H, Dong J, Gao Z, Yang X, et al. (August 2016). "Aquaporin-4 and Cerebrovascular Diseases". International Journal of Molecular Sciences 17 (8): 1249. PMC 5000647. PMID 27529222. doi:10.3390/ijms17081249. 
  7. Nagelhus EA, Veruki ML, Torp R, Haug FM, Laake JH, Nielsen S, et al. (April 1998). "Aquaporin-4 water channel protein in the rat retina and optic nerve: polarized expression in Müller cells and fibrous astrocytes". The Journal of Neuroscience 18 (7): 2506–19. PMID 9502811. doi:10.1523/JNEUROSCI.18-07-02506.1998. 
  8. Nagelhus EA, Mathiisen TM, Ottersen OP (2004). "Aquaporin-4 in the central nervous system: cellular and subcellular distribution and coexpression with KIR4.1". Neuroscience 129 (4): 905–13. PMID 15561407. doi:10.1016/j.neuroscience.2004.08.053. 
  9. 9,00 9,01 9,02 9,03 9,04 9,05 9,06 9,07 9,08 9,09 9,10 9,11 Hubbard JA, Szu JI, Binder DK (January 2018). "The role of aquaporin-4 in synaptic plasticity, memory and disease". Brain Research Bulletin 136: 118–129. PMID 28274814. doi:10.1016/j.brainresbull.2017.02.011. 
  10. Agre P, Nielsen S (1996). "The aquaporin family of water channels in kidney". Nephrologie 17 (7): 409–15. PMID 8987045. 
  11. 11,0 11,1 11,2 Desai B, Hsu Y, Schneller B, Hobbs JG, Mehta AI, Linninger A (September 2016). "Hydrocephalus: the role of cerebral aquaporin-4 channels and computational modeling considerations of cerebrospinal fluid". Neurosurgical Focus 41 (3): E8. PMID 27581320. doi:10.3171/2016.7.FOCUS16191. 
  12. Jarius S, Wildemann B (November 2013). "Aquaporin-4 antibodies (NMO-IgG) as a serological marker of neuromyelitis optica: a critical review of the literature". Brain Pathology 23 (6): 661–83. PMID 24118483. doi:10.1111/bpa.12084. 

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Outros artigos[editar | editar a fonte]

Bibliografía[editar | editar a fonte]

Ligazóns externas[editar | editar a fonte]