?諾貝爾獎工作回顧?細胞膜上的水通道——＿２００３年諾貝爾物理獎工作介紹郭昊李學軍（成都學院基礎醫大學毒理學系，上海１０００８３）２００３年１０月８日，西班牙皇家科大學將２００３年諾貝爾物理獎授予時為ＴｈｅＪｏｈｎｓＨｏｐｋｉｎｓｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｄｉｃｉｎｅ生物物理系的ＰｅｔｅｒＡｇｒｅ院士，以嘉獎他發覺細胞膜水通道并證明其功能這一開創性貢獻。２００６年７月２日～７日第１５屆世界毒理學會議在南京舉行，現為Ｄｕｋｅｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ醫學中心副所長，細胞生物學系的ＰｅｔｅｒＡｇｒｅ院士也應邀參加這次會議，并專程到天津學院醫學部開展了水通道的專場講堂。為了讓更多的研究者才能更充分了解水通道的發覺過程、ＰｅｔｅｒＡｇｒｅ院士的研究工作，以及水通道蛋白的研究進程，特寫此文，亦即對讀者們今后的工作有所啟示。圖ｌＰｅｔｅｒＡ鏟ｅ院士（摘自杜克學院網站）圖２左圖為ＰｅｔｅｒＡｇｒｅ院士的諾貝爾獎證書；下圖為Ｐｅｔ”ＡＦｅ院士在斯德哥爾摩音樂廳從英國國王卡爾十六世古斯塔夫手中接過諾貝爾獎時的情境（圖片摘自諾貝爾官方網站）一、ＰｅｔｅｒＡｇｒｅ早年的研究１９７４年至１９７５年，ＰｅｔｅｒＡ鏟ｅ在ＪｏｈｎｓＨｏｐｋｉｎｓ毒理學系Ｐｅｄｒｏｃｕａｔｒｅｃａｓａｓ的實驗室進行博士后的研究。
１９８４年，Ｐｅｔｅｒ在ＴｈｅＪｏｈｎｓＨｏｐｋｉｎｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ的ｔｈｅｏｌｄＢｌａｌｏｃｋＢｕｉｌｄｉｎｇ構建了第一個自己的實驗室。當時作為血液學家，Ｐｅｔｅｒ和助手ＡｎｄｙＡｓｉ—ｍｏｓ開始研究球狀紅細胞增多癥（ｓｐｈｅｒｏｃｙｔｏｓｉｓ）細胞膜通道，并分別與１９８５年和１９８６年在Ｎａｔｕｒｅ和ＮｅｗＥｎｇｌａｎｄＪｏｕｍａｌｏｆＭｅｄｉｃｉｎｅ上發表了相關文章，證明血影蛋白（ｓｐｅｃｔｒｉｎ）缺少與臨床上球狀細胞增多癥（ｓｐｈｅｒ０一ｃｙｔｏｓｉｓ）的嚴重程度有關。二、細胞膜水轉運的研究導論２０世紀２０年代，隨著對細胞膜的脂類雙分子結構的認識，人們普遍覺得水是以簡單擴散的方式通過細胞的脂類雙分子層——即水份子的簡單擴散學說。研究水的私密性有兩個指標，擴檐口私密性（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎａｌｗａｔｅｒｐｅｍｅａｂｉｌｉｔｙ，Ｐｄ）和滲透水私密性（ｏｓｍｏｔｉｃｗａｔｅｒｐｅｒｎｌｅａｂｉｌｉｔｙ，Ｐｆ）。
所有組織細胞膜都容許水的簡單擴散。不同組織的Ｐｄ值不同，但變異不大。Ｐｄ值較低，約為１０恤ｔｎ／ｓ，并呈現出室溫依賴性；水份子的簡單擴散須要較高的阿侖尼烏斯活化能（ＡＨｈｅｎｉｕｓａｃｔｉｖａｔｉｏｎｅｎｅ唱ｙ，以下簡稱Ｅａ）細胞膜通道，Ｅａ＞１０ｋｃａＬ／ｍｏｌ。膜脂類的分子組成和流動性影響水的擴散，故水份子的簡單擴散不能被汞等通道蛋白阻斷劑所抑制¨Ｊ。滲透水私密性Ｐｆ反映的是水在跨膜梯度存在下的滲透情況。假如Ｐｆ／Ｐｄ值近似為１則表明水的跨膜運動是通過簡單擴散完成的。但是水份子簡單擴散理論不能解釋一些生理現象，如尿的濃縮、Ｐ￡／Ｐｄ＞１時水的轉運，及有些細胞水轉運可被通道蛋白阻斷劑抑制等，所以就形成了另一種理論，覺得細胞膜上存在水份子轉運的特殊通道，即水通道學說。水通過水通道時須要的Ｅａ較低，通常Ｅａ＜５ｋｃａＬ／ｍｏｌ。這些通道具有高度的萬方數據