诺贝尔化学奖保湿机制—水通道蛋白(Aquaporin)

活细胞外面有一层由磷脂组成双层膜,称为双磷脂细胞膜。它将细胞的内环境物质及细胞器等与外部环境区分开。水、离子以及其他极性分子一般不能透过这层双磷脂细胞膜。但是细胞生命活动经常需要有选择性地对这些物质进行快速跨膜传输。这是通过镶嵌在细胞膜上具有输运化学物质功能的膜蛋白来实现的,不同膜蛋白具有输运不同化学物质的能力。

1988年Agre在分离纯化红血球细胞膜上的Rh血型抗原时,发现了一个疏水性跨膜蛋白,称为CHIP28,1991年,Agre将CHIP28的mRNA注入非洲爪蟾卵中,在低张溶液中,卵迅速膨胀,并于5 分钟内破裂,纯化CHIP28置入脂质体,也得到同样结果。细胞这种吸水膨胀现象会被Hg2+抑制,而这是已知的抑制水通透处理措施。这一发现揭示细胞膜上确实存在水通道,Agre因此与离子通道的研究者Roderick MacKinnon共享2003年诺贝尔化学奖。

目前在人类细胞中已发现此类蛋白至少11种,被命名为水通道蛋白Aquaporin,AQP,均具有选择性的让水分子通过的特性。水分子虽然可以以简单渗透扩散方式通过细胞膜, 但是扩散速度非常缓慢。科学研究证明,水分子跨越细胞膜的快速输运是通过细胞膜上的一种水通 道蛋白( aquaporin,AQP) 实现的。一个AQP1水通道蛋白分子每秒钟可以允许30亿个水分子通过。水通道蛋白大量存在于动物、植物等多种生物中。在哺乳动物中,水通道蛋白大量存在于肾脏、血细胞和眼睛等器官中,对体液渗透、泌尿等生理过程非常重要。在植物当中,水通道蛋白直接参与根部水分吸收及整个植物的水平衡。由于水通道蛋白的存在,细胞才可以快速调节自身体积和内部渗透压。由此可见,水通道蛋白对于生命活动至关重要。

国际学术界乐观估计,水通道技术的研究和应用将会打开人类长生不老的神秘大门。目前该技术已经开始使用于化妆品领域和纺织品技术领域。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。该技术的应用将会引发人类第一次关于自身的科学革命。目前瑞士苏黎世大学这方面的应用研究在全球处于领先位置。

至此理论上最有效的补水方式,就是激活水通道蛋白或增多水通道蛋白,从水库真皮层中运输水分到稀水区域表皮层。目前从哺乳动物组织中获得了13种水通道蛋白,其中与人类皮肤表达量最丰富的是水通道蛋白-3(AQP3),它除了对水分子通透外,还对甘油等溶质具有通透性。缺失了AQP3的皮肤表皮甘油含量及含水量会降低,还会影响表皮弹性、屏障功能及损伤修复的功能。

而且不是所有的水分子团都能通过水通道蛋白!自然界中的水分子多以水分子团的形式存在,分有大分子团水和小分子团水。由于水通道蛋白形状(沙漏状,通道狭窄)的原因,决定了分子小的水分子才能在蛋白的静电力作用下,一个一个地穿过通道进入细胞。然后进行水合作用,使细胞能够对营养物和代谢物进行吸收和排放。这就更能说明:通过激活水通道蛋白实现补水的这个途径是真的很有必要。

下面我们就来看看甘油葡糖苷是怎样补水的吧!

甘油葡糖苷,最早则是从复活草中提取出来的一种物质,相关研究表明,它具有激活水通道蛋白-3,维持了细胞渗透平衡和为肌肤细胞补充必须水分的功效。

此外,甘油葡糖苷还具有强效激活丝聚蛋白,促进水分停留在角质层的作用。

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