Аквапорин-4 – структура, функции и значение

Откритие на аквапорин-4

Аквапорин-4 – AQP4 е протеин, който се среща по повърхността на някои нервни клетки. Неговата роля е да осигурява преноса на вода от и до клетката.

Той е бил клониран за първи път от бели дробове на плъх през 1994 г., на базата на неговото сходство с другите типове аквапорини.

Рентгенови образни изследвания с висока резолюция са показали, че мономерите на аквапорин-4 се състоят от:

• 6 спираловидни, преминаващи през цялата мембрана домени;
• 2 къси спираловидни сегмента, които заобикалят порите за пренос на водни молекули;

Мономерите се свързват в тетрамери, но впоследствие те могат да се слеят с мембраната на клетката, образувайки в нея надмолекулни комплекси, към които антителата срещу аквапорин-4 се свързват преимуществено в контекста на оптичния невромиелит.

Знаете ли, че оптичният невромиелит е тежко и рецидивиращо демиелинизиращо заболяване на централната нервна система, което засяга преимуществено гръбначния мозък и зрителните нерви.

Демиелинизиращите заболявания се характеризират с разрушаване на миелиновата обвивка, покриваща нервните влакна.

Вижте повече тук:

https://diagnosa.info/antitela-optichen-nevromielit/

В кои тъкани се среща аквапорин-4?

Аквапорин-4 се среща в две разновидности(изоформи) – дълга и къса. Този протеин е значително експресиран в централната нервна система, но също и в:

• епителните клетки на събирателните каналчета на бъбреците;
  
  
• стомаха(в пристенните клетки);
  
  
• въздухоносните пътища;
  
  
• жлезите;
  
  
• скелетната мускулатура;

Аквапорин-4 се експресира от астроцитите в главния и гръбначния мозък, както и в зрителния нерв, и е в значително по-висока концентрация по повърхностите на мозъчните обвивки, които са в контакт с ликвора(гръбначномозъчна течност).

На клетъчно ниво аквапориновите канали се наблюдават по израстъците на астроцитите и влизат в контакт с кръвоносните съдове.

Астроцитите са преобладаващата част от нервните клетки в централната нервна система, които извършват метаболитни и структурни функции, както и регулират и стабилизират кръвно-мозъчната бариера.

Аквапорин-4 се експресира и в така наречените поддържащи клетки, които са подобни на астроцитите – например клетки в сетивните органи, каквито са Мюлеровите клетки в ретината.

Патологични промени при оптичен невромиелит – засягат ли се и периферните тъкани?

Патологичните промени, които се наблюдават при оптичен невромиелит, са най-значителни в гръбначния мозък и в зрителния нерв, и в по-малка степен се разпространяват към главния мозък.

Характерна особеност е, че при това заболяване се запазва екпресията на аквапорин-4 в периферните тъкани. 

Навлизането на антителата срещу аквапорин-4 – AQP4-IgG в нервната система предизвиква образуването на характерните лезии, които се наблюдават при оптичен невромиелит.

Следва комплемент-зависимо увреждане на астроцитите, натрупване на гранулоцити(бели кръвни клетки, съдържащи гранули), клетъчна смърт на олигодендроцитите(клетки, участващи в образуването на миелиновата обвивка) и невроните.

Системата на комплемента е система от плазмени белтъци, осигуряващи защита на организма срещу патогени.

Тъй като лезиите се характеризират с некроза на водещите типове клетки в централната нервна система, клиничната проява на заболяването е тежка и възможностите за възстановяване са ограничени. 

Референции:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3678971/

https://www.revmed.ch/revue-medicale-suisse/2007/revue-medicale-suisse-106/neuromyelite-optique-syndrome-de-devic-avancees-et-perspectives#tab=tab-toc

https://jneuroinflammation.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12974-021-02249-1#ref-CR10