・诺贝尔奖工作回顾・细胞膜上的水通道——＿２００３年诺贝尔物理奖工作介绍郭昊李学军（成都学院基础医大学毒理学系，上海１０００８３）２００３年１０月８日，西班牙皇家科大学将２００３年诺贝尔物理奖授予时为ＴｈｅＪｏｈｎｓＨｏｐｋｉｎｓｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｄｉｃｉｎｅ生物物理系的ＰｅｔｅｒＡｇｒｅ院士，以嘉奖他发觉细胞膜水通道并证明其功能这一开创性贡献。２００６年７月２日～７日第１５届世界毒理学会议在南京举行，现为Ｄｕｋｅｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ医学中心副所长，细胞生物学系的ＰｅｔｅｒＡｇｒｅ院士也应邀参加这次会议，并专程到天津学院医学部开展了水通道的专场讲堂。为了让更多的研究者才能更充分了解水通道的发觉过程、ＰｅｔｅｒＡｇｒｅ院士的研究工作，以及水通道蛋白的研究进程，特写此文，亦即对读者们今后的工作有所启示。图ｌＰｅｔｅｒＡ铲ｅ院士（摘自杜克学院网站）图２左图为ＰｅｔｅｒＡｇｒｅ院士的诺贝尔奖证书；下图为Ｐｅｔ”ＡＦｅ院士在斯德哥尔摩音乐厅从英国国王卡尔十六世古斯塔夫手中接过诺贝尔奖时的情境（图片摘自诺贝尔官方网站）一、ＰｅｔｅｒＡｇｒｅ早年的研究１９７４年至１９７５年，ＰｅｔｅｒＡ铲ｅ在ＪｏｈｎｓＨｏｐｋｉｎｓ毒理学系Ｐｅｄｒｏｃｕａｔｒｅｃａｓａｓ的实验室进行博士后的研究。
１９８４年，Ｐｅｔｅｒ在ＴｈｅＪｏｈｎｓＨｏｐｋｉｎｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ的ｔｈｅｏｌｄＢｌａｌｏｃｋＢｕｉｌｄｉｎｇ构建了第一个自己的实验室。当时作为血液学家，Ｐｅｔｅｒ和助手ＡｎｄｙＡｓｉ—ｍｏｓ开始研究球状红细胞增多症（ｓｐｈｅｒｏｃｙｔｏｓｉｓ）细胞膜通道，并分别与１９８５年和１９８６年在Ｎａｔｕｒｅ和ＮｅｗＥｎｇｌａｎｄＪｏｕｍａｌｏｆＭｅｄｉｃｉｎｅ上发表了相关文章，证明血影蛋白（ｓｐｅｃｔｒｉｎ）缺少与临床上球状细胞增多症（ｓｐｈｅｒ０一ｃｙｔｏｓｉｓ）的严重程度有关。二、细胞膜水转运的研究导论２０世纪２０年代，随着对细胞膜的脂类双分子结构的认识，人们普遍觉得水是以简单扩散的方式通过细胞的脂类双分子层——即水份子的简单扩散学说。研究水的私密性有两个指标，扩檐口私密性（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎａｌｗａｔｅｒｐｅｍｅａｂｉｌｉｔｙ，Ｐｄ）和渗透水私密性（ｏｓｍｏｔｉｃｗａｔｅｒｐｅｒｎｌｅａｂｉｌｉｔｙ，Ｐｆ）。
所有组织细胞膜都容许水的简单扩散。不同组织的Ｐｄ值不同，但变异不大。Ｐｄ值较低，约为１０恤ｔｎ／ｓ，并呈现出室温依赖性；水份子的简单扩散须要较高的阿仑尼乌斯活化能（ＡＨｈｅｎｉｕｓａｃｔｉｖａｔｉｏｎｅｎｅ唱ｙ，以下简称Ｅａ）细胞膜通道，Ｅａ＞１０ｋｃａＬ／ｍｏｌ。膜脂类的分子组成和流动性影响水的扩散，故水份子的简单扩散不能被汞等通道蛋白阻断剂所抑制¨Ｊ。渗透水私密性Ｐｆ反映的是水在跨膜梯度存在下的渗透情况。假如Ｐｆ／Ｐｄ值近似为１则表明水的跨膜运动是通过简单扩散完成的。但是水份子简单扩散理论不能解释一些生理现象，如尿的浓缩、Ｐ￡／Ｐｄ＞１时水的转运，及有些细胞水转运可被通道蛋白阻断剂抑制等，所以就形成了另一种理论，觉得细胞膜上存在水份子转运的特殊通道，即水通道学说。水通过水通道时须要的Ｅａ较低，通常Ｅａ＜５ｋｃａＬ／ｍｏｌ。这些通道具有高度的万方数据