腦脈絡(luò)叢組織的連接蛋白、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白及其藥理毒理學(xué)研究進(jìn)展

劉君麗，敬海明，李國君

(1.北京市疾病預(yù)防控制中心北京市預(yù)防醫(yī)學(xué)研究中心衛(wèi)生毒理所，北京 100013;2.首都醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生與家庭醫(yī)學(xué)學(xué)院，北京 100069)

腦脈絡(luò)叢(chroid plexus，CP)組織存在于雙側(cè)側(cè)腦室、第三腦室和第四腦室，是構(gòu)成血-腦脊液屏障(blood-cerebrospinal fluid barrier，BCB)的物質(zhì)基礎(chǔ)，主要由脈絡(luò)叢立方上皮細(xì)胞及富含有窗毛細(xì)血管的基質(zhì)構(gòu)成(圖1A)。脈絡(luò)叢上皮細(xì)胞表面有微絨毛，可分泌腦脊液(cerebrospinal fluid，CSF)，對(duì)腦組織具有支持、營養(yǎng)和保護(hù)作用［1-2］。上皮細(xì)胞間近游離端形成緊密連接(tight junction，TJ)，可有效地將CSF與血液隔離開，并借助極性分布轉(zhuǎn)運(yùn)實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)液體之間的分子交換，起到擴(kuò)散膜的作用(圖1B和C)。構(gòu)成TJ的連接蛋白可以形成促進(jìn)某些離子通過的選擇性空隙，從而限制質(zhì)膜內(nèi)酯類及蛋白質(zhì)的側(cè)向擴(kuò)散作用［3］。CP的毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞之間有窗孔，以便毛細(xì)血管中的水分和小分子物質(zhì)等自由通過內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)入CP基質(zhì)。雖然CP體積小，其濕重只占整個(gè)腦的5%，但其表面積卻占整個(gè)腦面積的50%，并且血液流經(jīng)CP的速度要比其他腦組織快10倍，這為CSF與血液間的物質(zhì)交換提供了保障［4］。另外，CP不僅能合成甲狀腺轉(zhuǎn)運(yùn)體和轉(zhuǎn)鐵蛋白等重金屬鏊合蛋白，而且其膜上所分布的很多轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，在提供營養(yǎng)、激素等腦組織生長(zhǎng)發(fā)育所必需的物質(zhì)，清除CSF中的一些有害化合物及代謝物，以及維持腦室環(huán)境的動(dòng)態(tài)平衡等方面起著非常重要的作用［2］?？傊珻P所構(gòu)成的BCB與腦毛細(xì)血管所構(gòu)成的血-腦屏障(blood-brain barrier，BBB)一起形成了中樞神經(jīng)系統(tǒng)的保護(hù)性屏障(圖2)。國內(nèi)藥理學(xué)毒理學(xué)領(lǐng)域?qū)τ贐BB的認(rèn)識(shí)和研究已日漸成熟，但迄今為止對(duì)于BCB及其組織基礎(chǔ)CP卻知之甚少。本文就腦CP連接蛋白、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白及其藥理毒理學(xué)研究進(jìn)展作一綜述。

圖1 腦脈絡(luò)叢組織及其上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)［1－2］.A:光鏡下大鼠腦脈絡(luò)叢組織及其上皮細(xì)胞(HE，×100)，箭頭所示為脈絡(luò)叢上皮細(xì)胞.B:透視電鏡下大鼠腦脈絡(luò)叢上皮細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)(×20000)，箭頭所示為脈絡(luò)叢上皮細(xì)胞的微絨毛.C:透視電鏡下大鼠腦脈絡(luò)叢上皮細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)(×40000)，箭頭所示為鄰近的脈絡(luò)叢上皮細(xì)胞之間的緊密連接.

1 脈絡(luò)叢緊密連接及其連接蛋白

電鏡下CP上皮細(xì)胞間的TJ位于相鄰細(xì)胞頂端，將兩層質(zhì)膜緊緊連接在一起(圖1)，具有屏障和通道的功能:① 通過封閉連接或者在TJ中形成通道以調(diào)控離子，大分子物質(zhì)以及水的細(xì)胞旁路滲透性;②形成物理屏障阻止膜內(nèi)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的擴(kuò)散，以維持膜結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱分布，穩(wěn)定細(xì)胞極性，同時(shí)還可將CSF與血液隔離開，維持腦內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定，從而保證了BCB正常的生理功能。TJ為動(dòng)態(tài)復(fù)合結(jié)構(gòu)，在多種蛋白質(zhì)相互作用下形成，主要分為TJs蛋白和黏附連接(adhering junctions，AJs)蛋白，也有學(xué)者將其分為跨膜蛋白、胞質(zhì)附著蛋白(zonulla occludens protein，ZO)和細(xì)胞骨架蛋白。相鄰細(xì)胞間跨膜蛋白的胞外域相互作用，跨膜蛋白的胞內(nèi)域與胞質(zhì)蛋白相連，胞質(zhì)蛋白又與細(xì)胞骨架蛋白相連，使細(xì)胞間TJ形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(圖3)。

圖2 中樞神經(jīng)系統(tǒng)腦屏障系統(tǒng)(血-腦屏障與血-腦脊液屏障)的結(jié)構(gòu)［5］.

圖3 脈絡(luò)叢連接蛋白分布［6］.ZO-1:胞質(zhì)附著蛋白.

構(gòu)成TJ的蛋白主要有閉合蛋白(occludin)、密蛋白類(claudins)、連 接 黏 附 分 子 (junction adherence molecular，JAM)，胞質(zhì)附著蛋白、AJs以及細(xì)胞骨架蛋白，前三者屬于跨膜蛋白，決定了CP上皮的基本形態(tài)特征?？缒さ鞍着c胞質(zhì)附著蛋白均稱為TJs，通常人們所說的TJ主要是指TJs和AJs。CP上皮細(xì)胞單層膜的完整性、細(xì)胞旁路滲透性以及膜的極化等取決于TJs蛋白和AJs蛋白的表達(dá)。以下分別介紹這兩大類蛋白復(fù)合物的結(jié)構(gòu)與功能。

1.1 閉合蛋白

閉合蛋白是細(xì)胞間TJ中最早被發(fā)現(xiàn)的連接蛋白，分布于上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)，有4個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域:短的胞質(zhì)氨基端結(jié)構(gòu)域，長(zhǎng)的胞質(zhì)羧基端結(jié)構(gòu)域，以及2個(gè)存在于細(xì)胞間隙內(nèi)連接相鄰細(xì)胞閉合蛋白的胞外環(huán)。

在這些結(jié)構(gòu)域中，酪氨酸和甘氨酸殘基的比例異常高，并且羧基端有150個(gè)相對(duì)保守的氨基酸序列，可與ZO-1結(jié)合，從而使其間接地與肌動(dòng)蛋白-細(xì)胞骨架締合蛋白相連，并且定位于TJ鏈中的閉合蛋白的結(jié)構(gòu)域呈高度的磷酸化，以G蛋白依賴或者非依賴的方式調(diào)控著TJ結(jié)構(gòu)的滲透性;閉合蛋白的N端結(jié)構(gòu)域調(diào)控著嗜中性粒細(xì)胞的跨上皮遷移，這個(gè)過程不依賴于跨膜電阻和細(xì)胞旁路通透性，被刪去頂端的閉合蛋白可導(dǎo)致頂膜與基底外側(cè)膜之間的欄柵被破壞;閉合蛋白還可以使絲氨酸與蘇氨酸殘基磷酸化，被認(rèn)為是蛋白質(zhì)定位和屏障完整性的調(diào)控元件，因此閉合蛋白是維持TJ結(jié)構(gòu)和功能的重要成分［7-8］。另外，Lacaz-Vieira 等［9］發(fā)現(xiàn)閉合蛋白負(fù)責(zé)緊密接頭的密封，同源于閉合蛋白的部分外環(huán)路多肽分子干擾由Ca2+流失而打開的TJ結(jié)構(gòu)的再封閉?？傊?，閉合蛋白在成熟細(xì)胞中的主要作用體現(xiàn)在其調(diào)控功能上。

1.2 密蛋白

密蛋白是維持TJs結(jié)構(gòu)和功能的主要跨膜蛋白之一。在細(xì)胞中廣泛表達(dá)，是一個(gè)多基因家族，也由4個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域組成，2個(gè)胞外環(huán)和2個(gè)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域，一個(gè)短的氨基序列和一個(gè)長(zhǎng)的羧基序列，但其與閉合蛋白序列無同源性。

密蛋白在各組織中的表達(dá)具有一定的特異性，目前在所有物種中已有24種密蛋白被鑒定［8］，但在CP組織中卻只發(fā)現(xiàn)了5種密蛋白(密蛋白-1，-2，-3，-5，-11)。熒光染色發(fā)現(xiàn)在上皮細(xì)胞TJ及其附近的密蛋白5低表達(dá)，而密蛋白1高表達(dá)，與內(nèi)皮細(xì)胞的情況正好相反。起初人們認(rèn)為密蛋白1在CP中含量最多，并且是CP TJ的標(biāo)志物，后來發(fā)現(xiàn)密蛋白1的抗體與密蛋白3存在交叉反應(yīng)，實(shí)際上CP中密蛋白3的含量最豐富［10］。密蛋白可通過調(diào)節(jié)特定TJs中密蛋白亞型的組成進(jìn)而控制TJs的急性生理改變，且密蛋白種類的組成直接決定了BCB的功能［11］。有研究顯示，密蛋白2充當(dāng)陽離子選擇性通道，它能降低上皮屏障的電阻并提高脈絡(luò)叢的滲透性，但是到目前為止，尚未在體外細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)密蛋白2的表達(dá)［6］。密蛋白與閉合蛋白形成了TJ的胞外成分，而且是BCB的必要成分。Matter等［12］在冰凍切片上發(fā)現(xiàn)密蛋白與閉合蛋白匯聚，形成膜內(nèi)鏈，因此推測(cè)這些鏈包括水通道，均允許離子和親水性分子選擇性擴(kuò)散。

1.3 連接黏附分子

第3種膜整合蛋白是由免疫球蛋白組成，可以分為2組:一組由JAM蛋白組成，一組由細(xì)胞黏附調(diào)節(jié)基因、內(nèi)皮選擇黏附分子和JAM-4組成。JAM在上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的TJ處廣泛表達(dá)。除了JAM-1，尚不知道這些蛋白在TJ組裝和功能方面發(fā)揮的作用［8］。JAM-1，原F11受體，與免疫細(xì)胞遷移或細(xì)胞粘附有關(guān)，但它并不位于連接帶中。JAM-1胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域中的PDZ結(jié)合域可以與ZO-1、絲狀肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白、細(xì)胞極性蛋白-3和多PDZ域支架蛋白交互作用，而且JAM-1與扣帶蛋白也存在交互作用。因此，盡管JAM-1不是TJ帶的組成部分，但它的信號(hào)級(jí)聯(lián)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用不容忽視。JAM蛋白可在TJs組裝和細(xì)胞旁路滲透性調(diào)節(jié)方面發(fā)揮作用［8，13］，并且其調(diào)節(jié)功能與閉合蛋白存在著直接或間接的交互作用［14］。

1.4 胞質(zhì)附著蛋白

胞質(zhì)附著蛋白主要是ZOs，如ZO-1，-2，-3，均是膜相關(guān)鳥苷酸激酶，存在于不同細(xì)胞類型的TJ相關(guān)結(jié)構(gòu)中。它們共有3個(gè)限制性核心結(jié)構(gòu)域:SH3結(jié)構(gòu)域、鳥苷酸環(huán)化酶和PDZ結(jié)構(gòu)域，這些結(jié)構(gòu)域在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和錨定跨膜蛋白的細(xì)胞骨架方面發(fā)揮著重要作用，并且在細(xì)胞質(zhì)的蛋白質(zhì)組裝中起主導(dǎo)作用:SH3結(jié)構(gòu)域通常綁定信號(hào)蛋白和細(xì)胞骨架元素;鳥苷酸激酶促成GMP向GDP進(jìn)行ATP依賴性轉(zhuǎn)換;PDZ結(jié)構(gòu)域與密蛋白的羧基端相結(jié)合［15］。ZOs與肌動(dòng)蛋白、絲狀肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白、扣帶蛋白形成TJ結(jié)構(gòu)的支架;所有的ZOs都已被證實(shí)能直接與肌動(dòng)蛋白纖絲相聯(lián)合，因此被認(rèn)為在跨膜蛋白與細(xì)胞骨架的連接中起著非常重要的中心作用，除此之外ZOs在信號(hào)級(jí)聯(lián)與轉(zhuǎn)錄調(diào)控中也起著一定的作用，有研究顯示ZO-1是絲氨酸激酶和蛋白激酶C的底物，其水平下降和活性降低均將影響細(xì)胞間TJ的穩(wěn)定性和細(xì)胞功能的完整性［16-18］。ZOs在BBB研究中報(bào)道得比較多，除了ZO-1，CP中目前還沒有其他有關(guān)ZOs的報(bào)道。

1.5 黏附連接

AJs由上皮鈣黏附蛋白形成，上皮鈣黏附蛋白是一種單一跨膜蛋白，具有鈣依賴嗜同性。在胞內(nèi)區(qū)域上皮鈣黏附蛋白與β連環(huán)蛋白結(jié)合，β連環(huán)蛋白與α連環(huán)蛋白結(jié)合，而α連環(huán)蛋白又與肌動(dòng)蛋白交互作用，這種由連環(huán)蛋白介導(dǎo)的上皮鈣黏附蛋白與肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架間的錨定需要很強(qiáng)的細(xì)胞黏附［9］。AJs在等離子體膜蛋白的極性分布和啟動(dòng)其他細(xì)胞間連接復(fù)合物如緊密連接蛋白和橋粒方面發(fā)揮著重要作用［19-20］。

2 脈絡(luò)叢緊密連接的毒理學(xué)與藥理學(xué)意義

TJs由跨膜蛋白、ZO及細(xì)胞骨架蛋白共同組成，是胞旁通路的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，同時(shí)也是細(xì)胞間的通透屏障以及腦屏障結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)。許多親水性小分子藥物、多肽、蛋白質(zhì)的膜通透性較差，主要是經(jīng)胞旁通路吸收入腦。正常情況下，局部化學(xué)信號(hào)誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)分子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，進(jìn)而造成腦屏障連接復(fù)合體骨架的重排，最終導(dǎo)致細(xì)胞間通透性改變。

Tenenbaum等［21］研究發(fā)現(xiàn)鏈球菌感染可導(dǎo)致CP上皮處TJ蛋白ZO-1，閉合蛋白，密蛋白-1發(fā)生大規(guī)模地重排，游離端細(xì)胞肌動(dòng)蛋白消失，誘發(fā)形成基底應(yīng)力纖維，使TJs由不溶性Triton X變成可溶性Triton X片斷，另外還能使閉合蛋白去磷酸化甚至降解。地塞米松能夠阻止鏈球菌導(dǎo)致的這種蛋白以及TJ形態(tài)學(xué)的改變，抑制胞外受體活化激酶活化及基質(zhì)金屬硫蛋白酶-3的表達(dá)。

最近的研究均顯示了連接蛋白的復(fù)雜性和主動(dòng)調(diào)節(jié)性，連接蛋白的表達(dá)與分布變化主要通過信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路實(shí)現(xiàn)。而何種蛋白的改變對(duì)連接蛋白破壞起主要作用、連接蛋白改變后的主要表現(xiàn)及相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路對(duì)連接蛋白的具體作用等仍然存在許多亟待解決的問題。隨著對(duì)屏障連接蛋白的研究日趨深入，使得通過調(diào)控屏障連接蛋白這些特殊分子瞬間可逆地改變屏障通透性成為了可能，進(jìn)而為人為地阻止毒物進(jìn)入腦組織或調(diào)節(jié)藥物經(jīng)腦屏障轉(zhuǎn)運(yùn)的相關(guān)研究帶來了希望。

一些中樞神經(jīng)藥物(如蛋白質(zhì)類和多肽類藥物)由于其較差的腦屏障透過性，而無法到達(dá)作用部位或者無法達(dá)到起效濃度。如果通過一些外源性物質(zhì)可控、可逆地調(diào)節(jié)腦屏障的緊密連接，提高藥物的胞旁通路吸收率，從而提高這些藥物的腦內(nèi)分布，可最終達(dá)到治療的目的。

3 脈絡(luò)叢表達(dá)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白

圖4 ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，有機(jī)陰/陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽在腦內(nèi)皮細(xì)胞(A)和腦脈絡(luò)叢上皮細(xì)胞(B)中的分布及轉(zhuǎn)運(yùn)方向［10］.Mrp:多藥耐藥相關(guān)蛋白;P-gp:膜糖蛋白;BCRP:乳腺癌耐藥蛋白;Oatp:SLC21家族有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)體;Oat:SLC22家族有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白;Oct:有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白.*:提示有研究發(fā)現(xiàn)這些蛋白在上皮細(xì)胞中表達(dá)，但其具體功能和細(xì)胞定位尚不清楚.

圖4結(jié)果顯示，長(zhǎng)期以來，一直認(rèn)為BBB是人體內(nèi)最重要的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)屏障，但隨著對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的深入研究，發(fā)現(xiàn)BCB不但有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，而且BCB上還分布有很多轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，在維持腦內(nèi)的環(huán)境穩(wěn)定、代謝物外排、保護(hù)腦不受外源物質(zhì)傷害等方面起著不容忽視的重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，CP上存在多種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，能夠參與藥物代謝，具有抗氧化以及調(diào)節(jié)各種藥物和毒物攝取的功能，進(jìn)而影響藥物在腦內(nèi)的分布，故對(duì)這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)行深入研究有助于了解其功能特性，為進(jìn)一步設(shè)計(jì)開發(fā)腦靶向和非腦靶向的藥物提供理論依據(jù)。CP中涉及到藥物和代謝物轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白主要是ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ATP-binding cassette，ABC)和溶質(zhì)載體轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(solute carrier，SLC)，以及金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和其他的一些脈絡(luò)叢自身合成的蛋白等。

3.1 ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白

ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白存在于血-腦屏障交界處，通過積極地將復(fù)合物從腦轉(zhuǎn)入血液發(fā)揮解毒功能，分為7個(gè)不同的亞系，它們的底物多樣化，包括許多藥物、毒物，為腦神經(jīng)保護(hù)功能提供了一個(gè)重要的機(jī)制。其中P-糖蛋白(P-glycoprotein，P-gp)和多藥耐藥相關(guān)蛋白(multidrug resistance-related proteins，Mrps)依賴能量將藥物和外源化學(xué)物由CSF單向轉(zhuǎn)入血液，以清除CSF中的有害物質(zhì)，發(fā)揮解毒功能。Ek等［22］在胎兒和新生大鼠大腦血管(BBB處)和脈絡(luò)叢(BCB處)發(fā)現(xiàn)了4種ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，分別是P-gp，Mrp1，Mrp4以及乳腺癌耐藥蛋白(breast cancer resistance protein，BCRP)，并證實(shí) ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在早期胚胎階段已在腦屏障處出現(xiàn)。BCRP在發(fā)育的CP中高水平表達(dá)，并且僅在胎鼠階段的上皮細(xì)胞向血面被檢測(cè)到，這提示BCRP在腦早期外排機(jī)制中發(fā)揮著特殊作用。

3.1.1 P-糖蛋白

P-gp屬于膜糖蛋白，分子結(jié)構(gòu)包括位于中間的連接區(qū)以及N端和C端2個(gè)同源功能區(qū)，每個(gè)功能區(qū)各含有6個(gè)疏水的跨膜通道位點(diǎn)和1個(gè)位于胞漿內(nèi)的親水性ATP結(jié)合位點(diǎn)。P-gp一直被認(rèn)為是BBB的一種重要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，是目前了解最為深入的一種ABC家族成員，可廣泛運(yùn)輸中性或者陽性親脂性復(fù)合物，包括不同的化療藥物和艾滋病毒蛋白酶抑制劑，通過積極的轉(zhuǎn)出運(yùn)輸防止這些物質(zhì)在胞內(nèi)積累，常被看作陽離子外排泵。早在1999年，Rao等［23］便通過對(duì)培養(yǎng)的脈絡(luò)叢原代細(xì)胞進(jìn)行蛋白印跡和免疫組織化學(xué)分析發(fā)現(xiàn)了P-gp和Mrps的存在，且只在脈絡(luò)叢上皮細(xì)胞上表達(dá)。但是腦部P-gp依賴性外排的主要場(chǎng)所是在BBB，而不是CP［24］。

3.1.2 多藥耐藥相關(guān)蛋白

Mrps屬于膜固定性轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，有2個(gè)含6個(gè)α螺旋結(jié)構(gòu)的跨膜域、1個(gè)胞質(zhì)結(jié)合域和2個(gè)位于胞內(nèi)的ATP結(jié)合位點(diǎn)，是多特性的有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，更多的是接受親水性物質(zhì)如谷胱甘肽和磺酸基的共軛物，常被認(rèn)為是陰離子外排泵，從而補(bǔ)充由胞內(nèi)外排共軛代謝物的藥物代謝過程，這些蛋白也接受各種陰離子化合物為底物，其中一些與谷胱甘肽一起被轉(zhuǎn)運(yùn)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)Mrps有7個(gè)成員，但在CP中只發(fā)現(xiàn)了Mrp1和Mrp4這兩個(gè)成員。Marques等［25］利用免疫熒光染色技術(shù)發(fā)現(xiàn)Mrp1和Mrp4位于側(cè)腦室脈絡(luò)叢的基底側(cè)面。Mrp1在產(chǎn)后早期便能達(dá)到成年表達(dá)水平，并且在CP中的濃度是腦毛細(xì)血管的25倍［26］。它是一種重要主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，需要消耗2個(gè)ATP分子才能啟動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，與白細(xì)胞三烯C4和非結(jié)合膽紅素有非常高的親和力，對(duì)葡糖醛酸化或硫酸化的復(fù)合物也有較低的親和力。Mrp4比Mrp1小，同樣需要兩個(gè)ATP分子才能啟動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，它能混雜運(yùn)輸葡糖醛酸化或硫酸化的復(fù)合物，以及某些核苷化合物類似物與甲氨蝶呤。兩者均能被丙磺舒抑制，與Mrp1不同的是，Mrp4能轉(zhuǎn)運(yùn)前列腺素。Mrp1和Mrp4能轉(zhuǎn)運(yùn)化療藥物，因此常用于臨床治療［27］。

3.1.3 乳腺癌耐藥蛋白

BCRP是一種新型的ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，結(jié)構(gòu)上最主要的特點(diǎn)是只有1個(gè)ATP結(jié)合結(jié)構(gòu)域和1個(gè)疏水性跨膜結(jié)構(gòu)域，位于各種組織細(xì)胞包括腦內(nèi)皮細(xì)胞。它的組織定位與P-gp相似，被認(rèn)為是通過本身或其他轉(zhuǎn)運(yùn)分子形成二聚體或多聚體而發(fā)揮作用。有研究顯示，在高效抗逆轉(zhuǎn)錄治療中，BCRP與體內(nèi)藥物間存在交互作用，對(duì)運(yùn)送抗HIV藥物到達(dá)脈絡(luò)叢頗具價(jià)值［28］。由于BCRP主要定位于BBB，且只在胎鼠階段CP上皮細(xì)胞的基底膜上表達(dá)［22］，故在此不多做描述。

3.2 溶質(zhì)載體轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白

SCL超級(jí)家族轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白只能特異性地接受相當(dāng)窄范圍內(nèi)的生理性底物，CP中所存在的SLC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白多數(shù)屬于SLC21和SLC22家族，能以藥物和外源化學(xué)物作為底物呈現(xiàn)較寬的選擇性。

3.2.1 SLC21 家族

SLC21家族成員主要是有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽(organic anion transporting polypeptide，Oatp)，可運(yùn)送多肽及相對(duì)較大的兩性物如膽鹽、牛黃膽酸鈉、甲狀腺激素、白細(xì)胞三烯和類固醇的各種共軛物，藥物或者其他外源性化學(xué)物。其中Oatp1存在于脈絡(luò)叢頂膜［29］，可作為攝取載體介導(dǎo)雌二醇-17β2D2葡萄糖醛酸苷、兩性有機(jī)陰離子、肽類以及甲狀腺素的轉(zhuǎn)運(yùn)［30］;Oatp2存在于脈絡(luò)叢基底外側(cè)膜上，能夠?qū)⑽镔|(zhì)從脈絡(luò)叢上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)入血［31］，也有研究表明，Oatp2可能具有雙向轉(zhuǎn)運(yùn)功能［32］;Oatp3存在于脈絡(luò)叢的頂端膜上，具有廣泛的底物專屬性，參與CP上皮細(xì)胞有機(jī)陰離子的攝取，其底物包括兩性有機(jī)陰離子如膽酸、硫酸雌酮、脫氫表雄酮硫酸鹽與甲狀腺激素［33］。有研究證實(shí)Oatpa在大腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞中大量表達(dá)，且與Oatp2及Oatp3具有高度同源性［32］，但在目前尚未在脈絡(luò)叢上發(fā)現(xiàn)Oatpa的表達(dá)。

3.2.2 SLC22 家族

SLC22家族主要包含有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(organic anion transporter，Oat)和有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(organic cation transporter，Oct)兩種類型，二者具有很強(qiáng)的同源性。其中Oat是聚乙烯有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，與SLC21家族相比，它接受分子量較小、親水性較高的底物;Oat的代表性底物包括內(nèi)源性分子，外源化學(xué)物質(zhì)和許多藥物，其中也包括一些陽離子。目前已證實(shí)有3種Oat mRNA在脈絡(luò)叢頂膜表達(dá)，其中Oat3在脈絡(luò)叢中表達(dá)最多，其次是Oat1與Oat2［34］;Oct的底物包括內(nèi)源性和外源性陽離子，Sweet等［35］利用逆轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù)在脈絡(luò)叢發(fā)現(xiàn)Oct2和Oct3的mRNA，但并未發(fā)現(xiàn)Oct1 mRNA的表達(dá)，用rOct2/綠熒光蛋白融合轉(zhuǎn)染完整CP可在頂膜處檢測(cè)到很強(qiáng)的熒光而在基底和側(cè)面未見。Choudhuri等［34］發(fā)現(xiàn)脈絡(luò)叢中存在大量的Octn2，以及少量Octn1。Octn1能將有機(jī)陽離子和質(zhì)子進(jìn)行交換轉(zhuǎn)運(yùn)，可以介導(dǎo)吡拉明、奎尼丁和維拉帕米的轉(zhuǎn)運(yùn)，Octn2為Na+依賴性肉毒堿轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。它們?cè)贑P中的其他功能尚未見更多報(bào)道。

3.3 金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白

CP組織還可表達(dá)幾種與金屬轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)的蛋白以及蛋白受體，其中轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(transferrin receptor，TfR)存在于毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞和CP上皮細(xì)胞細(xì)胞核周圍的囊泡中，可通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用調(diào)節(jié)鐵離子的攝入;二價(jià)金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(divalent metal-ion transporter 1，DMT1)位于上皮細(xì)胞頂膜下，擔(dān)負(fù)二價(jià)金屬離子的內(nèi)流;金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(metal transporter protein 1，MTP1)在細(xì)胞質(zhì)中彌散，介導(dǎo)金屬離子的外流［36-37］。也有研究證實(shí)CP擁有ATP7A轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，這種蛋白可以控制血液與腦脊液間的銅運(yùn)輸［38］。Wang等［39］運(yùn)用免疫化學(xué)技術(shù)證實(shí)大鼠CP上皮有Zn轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1，它可作為一個(gè)鋅離子外排泵調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)Zn2+的濃度。正常生理狀態(tài)下，這幾種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的數(shù)量及分布的協(xié)調(diào)對(duì)稱性對(duì)細(xì)胞生存和正常功能發(fā)揮著非常重要的作用。

3.4 營養(yǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白

肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(peptide transporter，PEPT)為續(xù)發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，以質(zhì)子濃度梯度差為驅(qū)動(dòng)力將物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞內(nèi)。Shu等［40］在大鼠脈絡(luò)叢上皮細(xì)胞刷狀緣檢測(cè)出PEPT2，但未檢測(cè)出PEPT1，PEPT2轉(zhuǎn)運(yùn)二肽、三肽以及類肽藥物如氨基乙酰肌氨酸與頭孢羥氨芐等。葡萄糖對(duì)維持腦的功能十分重要，它透過BCB是由特殊的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白體1來完成的，葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白體1是一種高效易化轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，對(duì)腦部物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)十分重要，也是BBB以及BCB上研究得最清楚的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)之一。其在腦內(nèi)皮細(xì)胞中廣泛存在，也可在上皮膜如腎集尿管，脈絡(luò)叢和胎盤合胞體滋養(yǎng)層的基底膜位置以及近第三腦室底部室管膜上皮頂膜存在［41］。

3.5 其他

除上述轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白外，脈絡(luò)叢本身還能合成轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合蛋白(transferrin-binding protein，TfBP)。TfBP最早是在雞輸卵管中被發(fā)現(xiàn)，經(jīng)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)其在脈絡(luò)叢上皮細(xì)胞也有表達(dá)，盡管其生理功能到目前還不是很明朗，但可初步推測(cè)其在轉(zhuǎn)鐵蛋白與鐵的儲(chǔ)存方面發(fā)揮著作用［42-43］。CP中的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白遠(yuǎn)不止這些，還可能存在一些重要但未知的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，需要進(jìn)一步更深入的研究。

4 脈絡(luò)叢轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的藥理學(xué)與毒理學(xué)意義

近年來，人們對(duì)BCB的研究日益增多，通過體外細(xì)胞培養(yǎng)及基因克隆等技術(shù)對(duì)CP中轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白有了較深入的理解。由于CP中這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的特殊功能，其在各種疾病的藥理毒理學(xué)機(jī)制研究中的重要作用越來越引起人們的重視。如Behl等［44-45］發(fā)現(xiàn)急性鉛暴露后，CP中原本定位于胞質(zhì)的低密度脂蛋白受體蛋白1和蛋白激酶C向頂膜轉(zhuǎn)移，并且鉛可以通過影響CP中金屬內(nèi)肽酶活性及減少CP中LRP1的表達(dá)，導(dǎo)致β-淀粉樣蛋白肽在腦中不斷累積，進(jìn)而導(dǎo)致阿爾茨海默病的發(fā)生。鐵和錳可導(dǎo)致大鼠CP金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(如MTP1，TfR)亞細(xì)胞分布重新定位。體外實(shí)驗(yàn)表明，錳能穩(wěn)固鐵調(diào)節(jié)蛋白與TfR mRNA及DMT1 mRNA的結(jié)合，從而增加CP上皮細(xì)胞TfR和DMT1的mRNA和蛋白水平的表達(dá)。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也表明，錳暴露后TfR mRNA表達(dá)明顯增加，鐵蛋白mRNA的表達(dá)略微降低［36-37，46］，增加 DMT1與TfR介導(dǎo)的鐵轉(zhuǎn)入，可導(dǎo)致CSF鐵離子濃度增高［47-48］，這種腦內(nèi)鐵濃度的改變可能是錳導(dǎo)致神經(jīng)退行性帕金森病的原因之一［49］。

毒性物質(zhì)可影響CP中轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)與分布，反過來轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白也可限制藥物與毒物的轉(zhuǎn)運(yùn)與代謝。有研究發(fā)現(xiàn)使用P-gp抑制劑可提高BBB對(duì)紫杉醇的通透性，從而使紫杉醇在腦內(nèi)的濃度明顯增高［50］。也有研究發(fā)現(xiàn)Mrp抑制劑丙磺舒能夠增高大鼠腦細(xì)胞間液中苯妥英鈉水平，在癲癇激發(fā)模型中，同時(shí)應(yīng)用丙磺舒能明顯增強(qiáng)苯妥英鈉的抗驚厥效果［51］，Gibbs等［52］應(yīng)用小劑量 Mrp 抑制劑吲哚美辛和丙磺舒后，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞對(duì)丙戊酸鈉攝取增加;應(yīng)用較大劑量時(shí)攝取卻減少，這種雙相反應(yīng)說明，Mrp抑制劑對(duì)攝取轉(zhuǎn)運(yùn)體和外排轉(zhuǎn)運(yùn)體同時(shí)具有抑制作用，但敏感性不同，也就是說外排轉(zhuǎn)運(yùn)體對(duì)Mrp抑制劑的作用可能更敏感，可以肯定的是Mrp在丙戊酸鈉的外排轉(zhuǎn)運(yùn)中發(fā)揮著作用，但也不排除其他轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制。轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的研究是復(fù)雜的，同時(shí)也是非常必要的。如腦和CSF內(nèi)的HIV與HIV導(dǎo)致的艾滋癡呆綜合征有著直接關(guān)系。為了減少艾滋癡呆的發(fā)生，抗病毒藥物必須到達(dá)腦、CP和CSF，并且達(dá)到一定的濃度。若中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)抗HIV藥物治療水平不足可能會(huì)導(dǎo)致耐藥病毒株向外周組織轉(zhuǎn)移，目前HIV治療的熱點(diǎn)卻還停留在藥物穿過CP到達(dá)CSF的能力上。作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的藥物需要通過腦屏障在腦內(nèi)達(dá)到有效的治療濃度才能起作用，毒性物質(zhì)以及病毒可以影響CP中轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的分布，進(jìn)而對(duì)治療藥物的轉(zhuǎn)運(yùn)產(chǎn)生一定的影響。全面系統(tǒng)地了解CP上皮的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，明確轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與底物以及底物與底物之間的交互作用，可以為毒性物質(zhì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)前沿防御屏障的毒性機(jī)制研究以及治療藥物的選擇與研發(fā)提供必要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

綜上所述，脈絡(luò)叢在保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、維持腦穩(wěn)態(tài)、以及物質(zhì)運(yùn)輸方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，全面深入地研究CP的連接蛋白以及轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的功能和作用可為中樞神經(jīng)系統(tǒng)的藥物研發(fā)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療帶來新的希望。

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