《Cells》：Targeting Soluble VCAM1 and GSK3β Improves Cerebrovascular Function and Reduces Stroke Pathology in Diabetic Mice
Masuma Akter Brishti,
Mousumi Mandal,
Udai Pratap Singh,
Tauheed Ishrat and
M. Dennis Leo
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本综述系统阐述了水通道蛋白(AQPs)在皮肤正常生理（维持水合、细胞增殖、免疫调节）及其在皮肤癌（非黑色素瘤皮肤癌NMSC和恶性黑色素瘤MM）中的关键作用，聚焦AQP1、AQP3、AQP8、AQP9等亚型在肿瘤发生、进展、侵袭及治疗抵抗中的功能，并探讨了其作为新型生物标志物和靶向治疗靶点的潜力。
Aquaporins in Skin Physiology and Cancer: From Hydration Regulators to Therapeutic Targets
1. Introduction
水通道蛋白(AQPs)是一个小分子整合膜蛋白家族，其主要功能是介导水及甘油、过氧化氢(H2O2)等小溶质的被动、选择性跨膜运输。在人类中已鉴定出13种亚型(AQP0-AQP12)，根据通透性可分为正统型(orthodox)、甘油水通道蛋白(aquaglyceroporins)和非正统型(unorthodox)。在皮肤组织中，多种AQP亚型在表皮、真皮、皮下组织等所有主要皮肤隔室中均有表达，在维持皮肤水合、屏障功能、角质形成细胞和成纤维细胞增殖、调节炎症反应及组织完整性方面扮演关键角色。越来越多的证据表明，异常的AQP表达或功能参与皮肤癌变过程，影响肿瘤的发生、局部侵袭、转移及对微环境应激的反应。本综述旨在整合现有分子、细胞及体内研究证据，系统阐述各AQP亚型在皮肤癌发病机制和进展中的作用，以期为开发靶向干预措施提供支持。
2. Materials and Methods
本研究遵循系统综述和荟萃分析(PRISMA)报告规范。通过在PubMed、Scopus、Web of Science和Cochrane等主要数据库中进行全面文献检索，使用“Aquaporins”、“Skin Cancer”、“Melanoma”、“Non-Melanoma Skin Cancer”等关键词及其布尔运算符组合。初步检索获得3258篇文章，经过去重、标题和摘要筛选后，最终有39项研究符合纳入标准并被用于综述的整合分析。
3. Aquaporins in Normal Skin
3.1. Expression Patterns
在正常皮肤中，已鉴定出八种AQP亚型(AQP1, 3, 5, 7, 8, 9, 10, 11)，它们在整个表皮、真皮和皮下组织中呈差异性分布。AQP1在真皮中由真皮毛细血管内皮细胞和成纤维细胞表达，在表皮中则表达于基底层黑色素细胞。AQP3主要定位于基底层和棘层的角质形成细胞质膜及胞内区室，也存在于皮脂腺。AQP5发现于外泌汗腺细胞的顶膜和基底侧膜，在掌部表皮颗粒层也强表达。AQP7在皮下组织的脂肪细胞、朗格汉斯细胞和真皮树突状细胞中表达。AQP9在表皮颗粒层及培养的分化角质形成细胞中表达。AQP10表达于表皮角质层，但其确切功能尚不十分明确。
3.2. Physiological Roles
AQPs在皮肤中的主要功能是维持适当水合。AQP1在血管内皮细胞中表达，介导血管与真皮间的水交换，确保皮肤水分，并参与内皮细胞和角质形成细胞的迁移。AQP3是甘油和水从表皮基底层向角质层转运的关键，对维持皮肤水合、促进伤口愈合、角质形成细胞迁移、增殖和分化至关重要。AQP5在掌部表皮中起支持作用，维持抵抗强机械应力所需的水合。AQP7参与皮下脂肪细胞的肥大、初级免疫反应及表皮细胞迁移。AQP9同样参与皮肤水合、伤口愈合和角质形成细胞分化。
4. Aquaporins in Skin Cancer
4.1. Non-Melanoma Skin Cancer
非黑色素瘤皮肤癌(NMSC)，包括基底细胞癌(BCC)和鳞状细胞癌(SCC)，是全球最常见的恶性肿瘤。AQPs的功能失调被认为在其发生发展中起作用。
4.1.1. AQP1
AQP1在多种实体瘤中表达升高并与不良预后相关。然而，在NMSCs中的研究有限。一项针对15例BCC和15例SCC标本的免疫组化分析显示，AQP1在肿瘤细胞中未检测到，但在周围基质、血管区室及SCC中的浸润淋巴细胞中可见。这表明AQP1可能在肿瘤相关炎症和免疫监视中发挥作用。
4.1.2. AQP3
AQP3在皮肤癌中的作用已被广泛研究，但结果有时存在矛盾。在人类SCC样本和诱导的小鼠SCC模型中，AQP3在基底角质形成细胞中强表达，AQP3缺陷(AQP3-/-)小鼠表现出对癌症发生的抵抗性，细胞增殖、ATP含量及甘油和葡萄糖水平均降低。类似地，在光化性角化病(AK)、鲍温病(BD)和SCC样本中，AQP3表达显著高于正常皮肤。然而，有研究发现AQP3在BCC和恶性黑色素瘤(MM)中缺失，在SCC中表达呈“斑片状”且与Ki67表达下调相关，提示AQP3可能具有抗增殖特性。也有研究显示AK和SCC中AQP3表达显著降低，而BCC中表达与健康对照相似。另有研究发现大部分BCC和SCC样本AQP3免疫组化染色阳性，但表达强度低于正常皮肤，且存在从细胞膜向细胞质的易位。这些研究表明AQP3在皮肤癌变中扮演复杂且具有情境依赖性的角色。
4.2. Melanoma
恶性黑色素瘤(MM)是一种起源于黑色素细胞的高度侵袭性皮肤癌，具有高转移潜力和显著的死亡率。
4.2.1. AQP1
研究显示，AQP1在所有检查的普通黑色素细胞痣中强表达，但在正常黑色素细胞、发育不良痣的非典型细胞及所有检测的黑色素瘤肿瘤细胞中均未检测到表达，不过该蛋白存在于肿瘤内小新生血管、瘤周基质和肿瘤周围的噬黑色素细胞中。在78例黑色素瘤患者中，66.7%的患者AQP1表达阳性，其表达与BRAF V600突变显著相关。另一项研究显示AQP1在25%的浅表扩散性黑色素瘤(SSM)中表达，而所有结节性黑色素瘤(NM)均为阴性。在67例转移性黑色素瘤患者中，发生脑转移（生存期较短）的患者其原发肿瘤中AQP1表达显著高于仅有颅外转移的患者。小鼠黑色素瘤模型中，沉默AQP1可减少新生血管形成并损害肿瘤进展。
4.2.2. AQP3
在体外，AQP3在黑色素瘤细胞系中的过表达可通过调节甘油代谢和激活抗凋亡信号通路，增强对氧化应激和化疗药物的抵抗。AQP3可上调抗凋亡基因（如Bcl-2、XIAP）并下调促凋亡基因（如P53、Bax），从而抑制砷剂(arsenite)的治疗效果。然而，其作用仍有争议。有研究发现AQP3在具有血管趋向性(angiotropic)特征的原发性黑色素瘤中表达下调。另一项研究在所有28例黑色素瘤样本中均未检测到AQP3表达，而26例良性痣中有8例呈局灶阳性。相反，另有研究显示良性、非典型黑色素细胞痣及所有被检黑色素瘤中均存在强烈的AQP3表达。这些不一致的结果凸显了AQP3在黑色素细胞病变中调控的复杂性。
4.2.3. AQP5
AQP5在黑色素瘤中的作用仍不明确。体外研究显示其在一部分人黑色素瘤细胞系中表达，但临床黑色素瘤样本分析表明其在患者肿瘤中基本缺失，与某些良性黑色素细胞痣中可检测到的表达形成对比。
4.2.4. AQP8 and AQP9
在包含58例黑色素瘤患者（14例NM，44例SSM）的队列中，AQP8在50%的NM和77%的SSM中表达阳性，AQP9在57.1%的NM和83.7%的SSM中表达阳性。AQP8表达与阴性前哨淋巴结活检显著相关，提示其有良好的预后意义。AQP9表达则与较低的Breslow厚度和无溃疡相关。在8年随访期内，AQP表达阳性的患者无病生存期更佳。这些发现表明AQP8和AQP9可能作为黑色素瘤的潜在预后标志物。
4.3. Functional Implications in Tumor Biology
研究表明AQPs通过多种分子机制参与皮肤癌进展。AQP1可促进小鼠黑色素瘤细胞系B16F10的迁移，导致肺转移。在AQP1缺失小鼠中，皮下黑色素瘤发展因血管生成受损而减缓。在A375黑色素瘤细胞系中，UVB照射24小时后，AQP1、8、9的二聚体形式表达升高，伴随活性氧(ROS)水平升高、细胞周期改变和细胞活力降低。在黑色素瘤细胞系MNT-1和A375中敲低AQP3会降低H2O2和甘油的流入及ROS水平，并减少细胞粘附、增殖和迁移。在黑色素瘤细胞系WM266.4中过表达AQP3和AQP9，可通过下调p53和Bax并激活Bcl-2来抑制砷剂诱导的细胞凋亡，从而促进黑色素瘤的化疗抵抗。在正常角质形成细胞中，AQP3与Notch1的相互作用控制细胞分化，而在角质形成细胞癌细胞系中，两者的表达均失调。
4.4. AQPs as Pharmacological Targets
AQPs作为潜在治疗靶点受到关注。多种分子（如乙酰唑胺、抗癫痫药、重金属离子抑制剂、小分子和单克隆抗体）已被提议作为AQP抑制剂。在皮肤癌领域，金基和铜基化合物可有效抑制AQP3，从而减少黑色素瘤和角质形成肿瘤细胞系的增殖和迁移。例如，Auphen等金化合物抑制AQP3介导的甘油流，从而削弱MNT1和A375细胞的增殖、迁移和粘附。多氧钨酸盐(POTs)对AQP3的抑制可显著降低MNT1细胞的生长和迁移。铜基化合物Cuphen可有效抑制AQP3活性，降低MNT1、A431、HaCaT和B16F10细胞系的活力。针对AQP1的siRNA沉默在黑色素瘤小鼠模型中可导致肿瘤生长和转移形成减少，主要原因是血管生成受损。
5. Conclusions
综上所述，现有证据表明水通道蛋白是皮肤生理的关键调节因子，也是皮肤癌生物学的重要参与者。除了在维持表皮水合和组织稳态方面的基本作用外，特定的AQP亚型（尤其是AQP1、AQP3、AQP8和AQP9）似乎影响着细胞增殖、迁移、血管生成、氧化应激调节和凋亡抵抗等肿瘤相关过程。尽管在不同肿瘤类型和研究模型中，AQP的表达模式和功能角色各异，但其调控改变是NMSC和黑色素瘤中共有的特征。AQP表达谱与临床或预后参数之间的关联进一步支持了它们作为生物标志物和治疗靶点的潜在用途。然而，研究间的差异凸显了标准化方法和更大规模、特征明确的患者队列的必要性。未来的研究应侧重于阐明亚型特异性机制、肿瘤阶段依赖性及微环境影响，以更清晰地界定AQPs在皮肤癌预防、诊断和治疗中的临床意义。
