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水通道蛋白(AQPs)：AQP3在角质形成细胞中是一个完整的跨膜蛋白通道，它的分子量为28kDa。一个AQPs分子每秒钟可以允许30亿个水分子通过，汞离子可以阻止水通过红细胞膜以抑制细胞溶胀现象。由于AQPs的存在，细胞才可以快速调节自身体积和内部渗透压。AQPI的结构非常独特，其单体含有6个跨膜区域，N端和C端都在胞内，分子两端具有高的内在同源性，分别处于双层磷脂膜的两侧，同时含有一个3氨基酸基序—Asn—Pro—Ala（NPA），所有的水通道都含有这样的3氨基酸基序结构；与C端相近的189位的半胱氨酸对汞化合物很灵敏，对环绕任何一个NPA基序的氨基酸残基进行诱变，减少水的通透性，从而证明NPA与水孔的形成有关。 水的跨膜输送与氢键的破坏有关，HB和HE两个螺旋以及相邻的NPA上的Asn残基对于水的过膜输送起关键作用。根据分子轨道排布，两个氢原子与孔的轴心垂直，在水的单列排列中，使水分子无法与相邻的水分子形成氢键，又因孔内是疏水的，水分子也无法与孔壁形成氢键，从而使水分子通过膜的能垒最低而容易通过膜，但质子无法与大量水形成氢键，也就不能输送过膜。 水通过两种机制穿过膜。一种是通过脂双层的扩散。因为脂双层虽是疏水的，其中并非没有空间，水分子可以通过氢键在其中形成类似冰的结构，从而穿过膜。水通道蛋白是一个非同寻常的发现：因为水通道是水进出细胞的关键，许多生理过程涉及体液的流动，例如出汗、排尿、发炎红肿以及流泪等等。水通道蛋白的功能使我们在炎热的夏天浓缩尿液而不致发生脱水，也能让我们在饥饿时把储存在脂肪组织的水释放出来。2003年12月，诺贝尔奖化学委员会主席本特 · 诺登这样评价:阿格雷的发现与生命有密不可分的关系，水通道蛋白是一个决定性的发现，它为人类打开一个新的领域，去研究细菌、哺乳动物和植物水通道的生物学、生理学和遗传学。目前有10多个水通道蛋白发现，它们存在于血液、肾脏、大脑。AQPs家族成员主要存在于动物和植物中，目前哺乳动物中已发现l3种AQPs，其中六种位于肾。 根据AQP的特性可分为三类： 第一类为能透水的AQPO至AQP6，没有AQP3， 第二类为能透水、甘油和尿素以及小分子的AQP3和AQP7、AQP9， 第三类为能透水和中性物质的AQP9和AQPIO，其中分布于皮肤的主要是AQP3 。AQP3不仅能转运水，而且也能转运尿素和甘油等物质进出皮肤，是维持皮肤水合作用的一个关键因素，AQP3与细胞的迁移以及皮肤的创伤愈合有密切的关系。研究还表明：紫外线可导致AQP3表达下调，从而损伤皮肤的屏障功能。每天肾脏能从原尿中再吸收150-200毫升水，就是由于AQP1、AQP2的作用，AQP1在近端小管中和下垂直管中表达，AQP2在集合管中表达，AQP2在细胞膜中的表达受血管加压素控制，其水平的升高和降低与肾源性糖尿病以及充血性心衰等病变有关，此外在呼吸系统中发现4种离子通道，分布较为复杂，极有可能是水通道参与了维持肺中水的动态平衡，AQP1在脑脊液的生成中也起着一定作用，另外水通道在眼和其他腺体中也有很重要的作用。各种细胞对水的通透性的大小是不同的，将细胞放在溶液中，若溶质不能透过细胞膜，而仅有水透过膜的现象，称为渗透，此时细胞膜看做半透膜，水的渗透速率与细胞膜内外的渗透压力差有关，溶液渗透压P与浓度c和绝对温度T成正比，表示成P=cRT，R为气体常数。通过水通道技术，将人类需要的矿物金属元素通过化妆品和衣物面料和人体皮肤接触的机会渗透进人体组织之内。许多非电解质也能够通过细胞膜，如把红细胞放入乙二醇的高渗溶液，起初红细胞因失水而皱缩，但随乙二醇透入细胞，胞骨渗透压升高，水重新进入红细胞，细胞膨胀到一定程度就产生溶血，高渗葡萄糖溶液，也有类似效应，但溶血慢一些。 天然保湿因子(natural moisturizing factorNMF)：NMF是存在于角质层内能与水结合的一些低分子量物质的总称，包括氨基酸、乳酸盐、尿素等及其他未知的物质，由角质层细胞中中间丝相关蛋白不断降解并最终由多种氨基酸产物衍化而成，其代谢周期为48h。它是参与减少皮肤透皮水分丢失的重要生物分子，水溶性极强，很容易随着水分移出细胞外。 |
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