Аквапорины

Аквапорины — это белки клеточной мембраны, которые образуют каналы для быстрого прохождения воды через оболочку клетки. Они есть почти во всех тканях, но особенно важны в почках, где позволяют возвращать в кровь большую часть воды из первичной мочи.

Название происходит от латинского «аква» — вода и греческого «порос» — проход. Без аквапоринов вода проникает через жировую оболочку клетки медленно. Открытие первого аквапорина американским учёным Питером Агром было отмечено Нобелевской премией по химии в 2003 году. У человека известно 13 аквапоринов, их обозначают AQP0–AQP12.

⚙️ Как устроены и работают

Аквапорины в мембране собраны по четыре молекулы, и каждая образует отдельную узкую пору. Пора устроена так, что молекулы воды проходят по ней цепочкой по одной, а ионы и протоны задерживаются. Благодаря этому клетка быстро обменивается водой, не теряя заряда и не нарушая кислотно-щелочного баланса.

Сами аквапорины не перекачивают воду. Направление её движения определяет осмотический градиент: вода идёт туда, где концентрация растворённых веществ выше. Каналы лишь многократно ускоряют этот процесс. Часть аквапоринов, называемых акваглицеропоринами, пропускает также глицерин и некоторые другие небольшие молекулы.

📍 Где находятся основные аквапорины

Важнейшие аквапорины человека

💧 Аквапорин-2 и антидиуретический гормон

Самый известный регулируемый аквапорин — AQP2. Когда повышается осмоляльность крови, гипоталамус и гипофиз выделяют антидиуретический гормон (вазопрессин). Он связывается с рецепторами второго типа на клетках собирательных трубочек почек. Внутри клетки растёт уровень циклического АМФ, и запасённые в пузырьках молекулы AQP2 за минуты встраиваются в ту часть мембраны клетки, которая обращена к просвету трубочки с мочой.

Вода проходит из мочи в клетку через AQP2 и уходит в кровь через AQP3 и AQP4. Моча становится концентрированной, а организм сохраняет воду. Когда гормона становится меньше, AQP2 возвращаются внутрь клетки, и почки выделяют много разбавленной мочи. При длительном действии гормона синтез AQP2 дополнительно усиливается.

⚠️ Нарушения, связанные с аквапоринами

• Нефрогенный несахарный диабет: мутации гена AQP2 или рецептора гормона, а также приём лития, высокий кальций и низкий калий нарушают встраивание каналов, и почки не могут концентрировать мочу.
• Задержка воды при сердечной недостаточности, циррозе печени и синдроме неадекватной секреции антидиуретического гормона: количество AQP2 в мембране избыточно, развивается снижение натрия в крови.
• Заболевания спектра оптиконевромиелита: иммунная система вырабатывает антитела к AQP4, которые повреждают зрительные нервы и спинной мозг. Анализ на эти антитела помогает поставить диагноз.
• Отёк мозга при инсульте и травме: AQP4 участвует в накоплении и выведении воды в мозговой ткани.
• Наследственная катаракта при мутациях AQP0.

На путь «гормон — рецептор — AQP2» действуют лекарства. Ваптаны блокируют рецепторы вазопрессина второго типа и уменьшают встраивание каналов, поэтому их применяют при некоторых формах снижения натрия в крови. Десмопрессин, напротив, усиливает этот путь. Сведения приведены в ознакомительных целях.