塔里木兔(Lepus yarkandensis)是新疆特有的物种,极为适应新疆特有的干旱环境。塔里木兔对环境的适应机制目前研究还比较少有报道。水通道蛋白(aquaporins,AQPs)是存在于细胞膜上能促进水分子快速跨膜转运的孔道蛋白。AQPs在机体的很多组织器官上表达,在机体内发挥重要的生理功能,如肾脏AQPs参与肾小管水的通透性和尿液浓缩,肺AQPs参与吸入气体的湿润,消化道AQPs参与消化液分泌和排泄粪便中水分的重吸收。为了探讨塔里木兔适应干旱环境的机制,由于AQPs在组织与细胞中的重要生理功能,有必要研究AQPs在塔里木兔适应干旱环境中的作用。因此,了解和确定AQPs在塔里木兔组织中的分布和表达是十分必要的。本研究首先利用基因表达谱芯片技术对塔里木兔和家兔肾脏组织进行差异表达基因(differential expression gene,DEGs)分析,筛选出与水保留有关的DEGs,结果显示肾脏AQPs转录水平在塔里木兔和家兔之间差异显著。进一步采用RACE(rapid-amplification of cDNA ends)技术克隆获得塔里木兔AQP2基因全长cDNA序列,分析其氨基酸序列发现与家兔的相似性达到99%。然后应用免疫组织化学(IHC)、实时荧光定量PCR(qRT-PCR)和免疫印迹(Western blot)分别检测了AQPs在家兔和塔里木兔维持水分的组织器官中的表达。肾脏中,AQP1大量分布在肾小球毛细血管的内皮细胞和近端小管及细段降支的上皮细胞上,AQP2分布在集合管主细胞的顶质膜上,AQP3和AQP4分布在集合管主细胞的基底膜上。与家兔相比,塔里木兔肾脏AQP1、AQP2、AQP3和AQP4的表达量升高,促进肾小管对小管液水分的重吸收能力,从而减少体水的排出。肺脏中,AQP1分布在围绕在终末细支气管和肺泡周围的小静脉和毛细血管的内皮细胞上,AQP5分布在终末细支气管的纤毛柱状细胞和Ⅰ型肺泡上皮细胞。与家兔相比,塔里木兔末端肺中AQP1和AQP5的表达量显著升高,有利于弥补由于吸入干燥空气引起的气道表面的水分丢失。消化道中,AQP1、AQP3和AQP4分布在胃小凹、胃底腺、小肠腺、结肠上皮上。与家兔相比,AQP3在塔里木兔结肠的表达显著升高,加强了对粪便中水分的重吸收,从而减少体水的外排。这些结果表明,在主要保持水平衡的各种器官中,塔里木兔AQPs的表达与家兔AQPs的表达有着显著的不同,因而AQPs对于塔里木兔保留体水有着重要的作用。总之,本研究通过基因表达谱芯片、IHC、qRT-PCR和Western blot等方法,研究了AQPs在塔里木兔组织器官中的表达,并与生活在水源充足的家兔进行比较研究,明确了AQPs的高表达与塔里木兔的环境适应有着密切的关系。