Aquaporin4Wasserkanäle

Aquaporin-4 (AQP4), auch als Wasserkanal im Zentralnervensystem bezeichnet, ist ein Protein der Aquaporin-Familie, das den transversal geöffneten Transport von Wasser durch Zellmembranen erleichtert. In Säugetieren kommt es vor allem im Zentralnervensystem vor, wo es der dominante Wasserkanal in Astrozyten ist und sich in den Endfüßen der Zellen an Blutgefäßen konzentriert. Dadurch spielt es eine zentrale Rolle bei der Gehirnwasserhomöostase und dem interstitiellen Wasseraustausch.

Struktur und Isoformen: AQP4 besteht aus vier Transmembrandomänen und bildet Tetramere in der Plasmamembran. Es existieren die Isoformen M1 und M23; M23 fördert die Bildung orthogonaler Arrays von Partikeln (OAPs) in der Membran, während M1 deren Größe beeinflusst. Das Verhältnis von M23 zu M1 bestimmt die Anwesenheit und Größe der OAPs, was Wasserleitfähigkeit und Interaktionen mit Membranproteinen beeinflusst.

Lokalisation und Funktion: AQP4 kommt vorrangig in Astrozyten-Endfüßen vor, insbesondere an der Blut-Hirn-Schranke und an ependymalen Flächen. Es arbeitet eng mit Kaliumkanälen wie Kir4.1 zusammen und beteiligt sich an der glymphatischen Abflussbahn, über die interstitieller Abfall aus dem Hirngewebe entfernt wird. Außerhalb des Gehirns findet es sich in Niere, Retina und anderen Geweben, mit teils gewebespezifischen Funktionen.

Pathologie: Antikörper gegen AQP4 (AQP4-IgG) stehen im Zusammenhang mit dem Neuromyelitis optica-Spektrum (NMOSD), einer Autoimmunerkrankung, bei der Astrozyten geschädigt und sekundäre Demyelinisierung verursacht wird. Die AQP4-IgG-assoziierte Erkrankung dient als diagnostischer Marker; Behandlungen umfassen Immunmodulation und, in schweren Fällen, Plasmapherese.

Forschung und Relevanz: Tiermodelle mit AQP4-Verlust zeigen veränderte Wasserverteilung und Ödemreaktionen. Forschungsmethoden umfassen Immunhistochemie, bildgebende Verfahren und funktionelle Assays, um Verteilung, OAP-Strukturen und glymphatische Aktivität zu untersuchen.