武汉大学CMG病例二

1、CFTR and Cystic Fibrosis囊性纤维化跨膜传导调节因子囊性纤维化CFTR(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) 两个跨膜结构域(membrane-spanning domains, MSDs) 两个核苷酸结合域(nucleotide-binding domains, NBDs) 一个特殊的调控域(regulatory domain, RD) 6个跨膜的袢( loop )1CFTRcAMP激活的ATP门控性氯离子通道 cAMP介导的磷酸激酶磷酸化R区 ATP 结合NBDs, 当NBD1末端的磷酸基被剪切, C

2、FTR立体构象改变, 通道打开,氯离子流出 CFTR 的去磷酸化 NBD2的ATP被水解, 通道关闭1CFTRcAMP激活的ATP门控性氯离子通道特点氯离子通道主要介导的是氯离子的被动运输ATP的结合是通道打开所必需的，ATP的结合和随后的水解有效的调节了通道的门控，ADP可以抑制通道的打开NBD除了具有ATP酶活性外，还具有腺苷酸激酶活性，腺苷酸激酶主要催化ATP+AMP2ADP的反应，因此尽管需要大量的ATP，但在生理条件下是腺苷酸激酶活性而不是ATP酶活性主要调节了门控，因此并不耗费太多能量2CFTR与其他离子通道间的相互作用外向纠正性氯离子通道( outwardly rectifyin

3、g chloride channel, ORCC) 钙依赖性氯离子通道( calcium-dependent Cl- channels)上皮细胞钠离子通道( epithelial sodium channel, ENaC)水通道蛋白(AQP)参与碳酸氢根离子的分泌和转运CFTR与其他离子通道间的相互作用当CFTR被激活时，排入腺体管腔中的ATP能激活一系列氯离子通道，包括ORCC和钙依赖性氯离子通道。4ENaC的激活需完整的CFTR的参与，并且它的表达也依赖于CFTR的辅助。ENaC的活性依赖于CFTR，并随着CFTR的活性的增加而增强。CFTR的激活引起的氯离子运输增加也增强了钠离子通过EN

4、aC的能力。使用电生理实验证明CTFR与ENaC之间存在着协同作用。2CFTR功能分泌性上皮在基底膜侧Na+/K+-ATPase和Na+/K+/2Cl-共转运体的协同作用下，氯离子在细胞内积累，然后通过顶膜侧的CFTR进入管腔，从而带动水份向胞外的运输,即产生液体的分泌3CFTR功能吸收性上皮基底膜侧Na+/K+-ATPase将钠离子泵出细胞，造成细胞内钠离子浓度降低，此时顶膜侧的ENaC再将管腔内的钠离子运输进细胞，同时氯离子由CFTR进入细胞, 从而带动水份向胞内的运输,即产生液体的吸收3CFTR与肺部感染及炎症3正常状态下，肺部气道表面存在一层厚度为100 M 左右的液体（airway

5、surface liquid, ASL）。Na+过度吸收和Cl-分泌不足ASL 变薄、粘稠肺绒毛清洁能力丧失粘液在粘膜下腺导管产生后无法排出腺体阻塞、增生细菌入侵造成感染纤维化修复肺气体交换能力的下降甚至丧失CFTR遗传常染色体隐性遗传但是，CFTR 基因对人类的生殖有非常深远的影响。 3它可使健康男性出现先天性双侧输精管都缺失而丧失生殖能力或者精子质量低下，造成男性不育，此外CF 病也可以造成雄性生殖器管道阻塞，导致男性不育。女性CF 患者常伴有月经失调，宫颈缺乏CFTR 表达而导致生育力低下。CFTR 功能障碍还会导致女性宫颈黏液黏稠，抑制精子获能并因此影响了CF 女性患者的生育能力。常见

6、CFTR基因突变F508（70%）2,4CFTR基因缺失3个碱基对CFTR蛋白第508位上的苯丙氨酸残基缺失CFTR在第二个跨膜结构域错误折叠内质网加工时被相关泛素连接酶复合物识别而降解CFTR蛋白无法到达细胞膜形成氯离子通道氯离子运输严重障碍CFTR遗传（以F508为例）F508相关F508突变最可能发生于50000年前的北欧。F508的纯合子会患囊性纤维化，他们通常不能生育。F508的杂合子在霍乱时会减少失水，这大大增加了存活的可能性。本例CFTR基因突变第4外显子，缺失8个碱基对(451458, GCTTCCTA) ，移码突变第16外显子，3041碱基GA，970氨基酸甘氨酸GGT天冬氨

7、酸GAT（G970D），位于第三胞质袢 (933990，在TMD 6和7之间)“The 8-bp deletion is expected to eliminate all functional CFTR expressed from that chromosome, whereas G970D retains partial function.”5G970D突变 检测胰腺分泌功能 iodide efflux assay碘流出实验125I G970D1/2WT G970 (WT)甘氨酸 丙氨酸 蛋氨酸 谷氨酸 精氨酸 赖氨酸 对照组 甘氨酸、丙氨酸为非极性氨基酸 蛋氨酸、天冬氨酸为极性中性氨基

8、酸 谷氨酸为酸性氨基酸 精氨酸、赖氨酸为碱性氨基酸5G970D突变5CF的治疗方案61、抗身素治疗。采用锻炼和呼吸道卫生等的方式逐渐恢复2、黏液溶解剂（产生呼吸道痉挛，不推荐用于CF患者的化痰作用）3、支气管扩张剂（改善肺功能）4、肺移植5、基因治疗6、干细胞治疗7、刺激氯化物的分泌或者抑制钠的吸收。其中4、5、6、7四种方法比较新颖，是最新的方法CF的基因治疗4多次支气管上皮细胞给予携带野生型CFTR基因的腺相关病毒载体（不会引起免疫反应）应用于CF患者鼻部的携带野生型CFTR基因的纳米载体（安全的且可以部分纠正鼻上皮细胞的氯离子转运缺陷）参考文献1 Hongyu LI, Zhiwei CA

9、I, Jeng-Haur CHEN, Min JU, Zhe XU, David N. SHEPPARD, The cystic fibrosis transmembrane conductance regulator Cl- channel: a versatile engine for transepithelial ion transport, Acta Physiologica Sinica, August 25, 2007, 59 (4): 416-430关键词：ATP 结合转运体超家族；囊性纤维化跨膜转运调节体；囊性纤维化跨膜转运调节体相互作用蛋白；囊性纤维化跨膜转运调节体相关疾病

10、；囊性纤维化病；氯离子通道；跨上皮离子转运；大分子信号复合体；分泌性腹泻2 GUO Xiaoqiang, The progress in CFTR chloride ion channel, CHINESE BULLETIN OF LIFE SCIENCES, Apr. 2007,19(2): 189-193关键词：囊性纤维化跨膜传导调节因子；氯通道；囊性纤维化3 Hong GE, Ting-ting HOU, Juan-juan SUN, et al. CFTR chloride channel activator screening and molecular pharmacology r

11、esearching J. Acta Pharmaceutica Sinica, 2009, 44 (1-3): 3237.关键词：CFTRCl-通道；突变；六种生物碱类单体化合物；对羟基苯甲酸丁酯；激活剂参考文献4 WANG Rui, LI Xuejun, CFTR and cystic fibrosis, International Journal of Pathology and Clinical Medicine, Apr 2006, 26 (2): 142-145关键词：囊性纤维化 囊性纤维跨膜电导调节因子 ATP结合盒 F508 基因疗法 药物治疗5 John A. Wagner, Athina Vassilakis, Kevin Yee, Mei Li, Gregory Hurlock, Mauri E. Krouse, Richard B. Moss, Jeffrey J. Wine, Two novel mutations in a cystic fibrosis patient of Chinese origin, Hum Genet, 1999 ,104 :511515Key words: 8