1、CFTR and Cystic Fibrosis囊性纖維化跨膜傳導調節因子囊性纖維化CFTR(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) 兩個跨膜結構域(membrane-spanning domains, MSDs) 兩個核苷酸結合域(nucleotide-binding domains, NBDs) 一個特殊的調控域(regulatory domain, RD) 6個跨膜的袢( loop )1CFTRcAMP激活的ATP門控性氯離子通道 cAMP介導的磷酸激酶磷酸化R區 ATP 結合NBDs, 當NBD1末端的磷酸基被剪切, C

2、FTR立體構象改變, 通道打開,氯離子流出 CFTR 的去磷酸化 NBD2的ATP被水解, 通道關閉1CFTRcAMP激活的ATP門控性氯離子通道特點氯離子通道主要介導的是氯離子的被動運輸ATP的結合是通道打開所必需的，ATP的結合和隨后的水解有效的調節了通道的門控，ADP可以抑制通道的打開NBD除了具有ATP酶活性外，還具有腺苷酸激酶活性，腺苷酸激酶主要催化ATP+AMP2ADP的反應，因此盡管需要大量的ATP，但在生理條件下是腺苷酸激酶活性而不是ATP酶活性主要調節了門控，因此并不耗費太多能量2CFTR與其他離子通道間的相互作用外向糾正性氯離子通道( outwardly rectifyin

3、g chloride channel, ORCC) 鈣依賴性氯離子通道( calcium-dependent Cl- channels)上皮細胞鈉離子通道( epithelial sodium channel, ENaC)水通道蛋白(AQP)參與碳酸氫根離子的分泌和轉運CFTR與其他離子通道間的相互作用當CFTR被激活時，排入腺體管腔中的ATP能激活一系列氯離子通道，包括ORCC和鈣依賴性氯離子通道。4ENaC的激活需完整的CFTR的參與，并且它的表達也依賴于CFTR的輔助。ENaC的活性依賴于CFTR，并隨著CFTR的活性的增加而增強。CFTR的激活引起的氯離子運輸增加也增強了鈉離子通過EN

4、aC的能力。使用電生理實驗證明CTFR與ENaC之間存在著協同作用。2CFTR功能分泌性上皮在基底膜側Na+/K+-ATPase和Na+/K+/2Cl-共轉運體的協同作用下，氯離子在細胞內積累，然后通過頂膜側的CFTR進入管腔，從而帶動水份向胞外的運輸,即產生液體的分泌3CFTR功能吸收性上皮基底膜側Na+/K+-ATPase將鈉離子泵出細胞，造成細胞內鈉離子濃度降低，此時頂膜側的ENaC再將管腔內的鈉離子運輸進細胞，同時氯離子由CFTR進入細胞, 從而帶動水份向胞內的運輸,即產生液體的吸收3CFTR與肺部感染及炎癥3正常狀態下，肺部氣道表面存在一層厚度為100 M 左右的液體（airway

5、surface liquid, ASL）。Na+過度吸收和Cl-分泌不足ASL 變薄、粘稠肺絨毛清潔能力喪失粘液在粘膜下腺導管產生后無法排出腺體阻塞、增生細菌入侵造成感染纖維化修復肺氣體交換能力的下降甚至喪失CFTR遺傳常染色體隱性遺傳但是，CFTR 基因對人類的生殖有非常深遠的影響。 3它可使健康男性出現先天性雙側輸精管都缺失而喪失生殖能力或者精子質量低下，造成男性不育，此外CF 病也可以造成雄性生殖器管道阻塞，導致男性不育。女性CF 患者常伴有月經失調，宮頸缺乏CFTR 表達而導致生育力低下。CFTR 功能障礙還會導致女性宮頸黏液黏稠，抑制精子獲能并因此影響了CF 女性患者的生育能力。常見

6、CFTR基因突變F508（70%）2,4CFTR基因缺失3個堿基對CFTR蛋白第508位上的苯丙氨酸殘基缺失CFTR在第二個跨膜結構域錯誤折疊內質網加工時被相關泛素連接酶復合物識別而降解CFTR蛋白無法到達細胞膜形成氯離子通道氯離子運輸嚴重障礙CFTR遺傳（以F508為例）F508相關F508突變最可能發生于50000年前的北歐。F508的純合子會患囊性纖維化，他們通常不能生育。F508的雜合子在霍亂時會減少失水，這大大增加了存活的可能性。本例CFTR基因突變第4外顯子，缺失8個堿基對(451458, GCTTCCTA) ，移碼突變第16外顯子，3041堿基GA，970氨基酸甘氨酸GGT天冬氨

7、酸GAT（G970D），位于第三胞質袢 (933990，在TMD 6和7之間)“The 8-bp deletion is expected to eliminate all functional CFTR expressed from that chromosome, whereas G970D retains partial function.”5G970D突變 檢測胰腺分泌功能 iodide efflux assay碘流出實驗125I G970D1/2WT G970 (WT)甘氨酸 丙氨酸 蛋氨酸 谷氨酸 精氨酸 賴氨酸 對照組 甘氨酸、丙氨酸為非極性氨基酸 蛋氨酸、天冬氨酸為極性中性氨基

8、酸 谷氨酸為酸性氨基酸 精氨酸、賴氨酸為堿性氨基酸5G970D突變5CF的治療方案61、抗身素治療。采用鍛煉和呼吸道衛生等的方式逐漸恢復2、黏液溶解劑（產生呼吸道痙攣，不推薦用于CF患者的化痰作用）3、支氣管擴張劑（改善肺功能）4、肺移植5、基因治療6、干細胞治療7、刺激氯化物的分泌或者抑制鈉的吸收。其中4、5、6、7四種方法比較新穎，是最新的方法CF的基因治療4多次支氣管上皮細胞給予攜帶野生型CFTR基因的腺相關病毒載體（不會引起免疫反應）應用于CF患者鼻部的攜帶野生型CFTR基因的納米載體（安全的且可以部分糾正鼻上皮細胞的氯離子轉運缺陷）參考文獻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關鍵詞：ATP 結合轉運體超家族；囊性纖維化跨膜轉運調節體；囊性纖維化跨膜轉運調節體相互作用蛋白；囊性纖維化跨膜轉運調節體相關疾病

10、；囊性纖維化病；氯離子通道；跨上皮離子轉運；大分子信號復合體；分泌性腹瀉2 GUO Xiaoqiang, The progress in CFTR chloride ion channel, CHINESE BULLETIN OF LIFE SCIENCES, Apr. 2007,19(2): 189-193關鍵詞：囊性纖維化跨膜傳導調節因子；氯通道；囊性纖維化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.關鍵詞：CFTRCl-通道；突變；六種生物堿類單體化合物；對羥基苯甲酸丁酯；激活劑參考文獻4 WANG Rui, LI Xuejun, CFTR and cystic fibrosis, International Journal of Pathology and Clinical Medicine, Apr 2006, 26 (2): 142-145關鍵詞：囊性纖維化 囊性纖維跨膜電導調節因子 ATP結合盒 F508 基因療法 藥物治療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