朱進飄 鐘琦 陳暢 張宗澤

1978年Buenstock等研究發(fā)現ATP通過作用嘌呤受體P2發(fā)揮作用，并將對ATP敏感的P2受體劃分為配體門控離子通道P2X型(the ligand-gated P2X type)和G蛋白偶聯(lián)P2Y型(the G-protein-coupled P2Y type)兩類。根據P2X型受體組件以及信號轉導差異性，在哺乳動物細胞中可克隆出7種亞型(P2X1-7)。

P2X型受體具有最基本的結構，均由胞內氨基末端(N端)與羧基末端(C端)和胞外半胱氨酸殘基環(huán)兩個跨膜區(qū)組成。不同的是，P2X7受體全長由595個氨基酸殘基組成，其C端是所有家族成員中最長的(由239個氨基酸構成)[1]。這一獨特的分子結構基礎，決定了其不但具有離子通道功能，而且在激活狀態(tài)下可由離子通道向大的細胞孔徑轉化，參與機體遞質釋放、信號轉導、炎性反應等生理病理過程[2]。大量研究表明，P2X7受體廣泛表達于中樞神經系統(tǒng)(CNS)中，不但是神經元和膠質細胞發(fā)揮多種生理機制的基礎，而且參與多種CNS疾病的發(fā)生發(fā)展?，F就P2X7受體在CNS中介導神經遞質的釋放、調節(jié)軸突延伸與分支、神經元-星形膠質細胞相互作用和參與炎性反應的生理機制以及在CNS相關疾病中的作用研究進展做一綜述，為CNS相關疾病的治療提供新靶點。

1 P2X7受體在CNS中的生理作用

1.1介導神經遞質釋放Zhang等[3]在小鼠島葉皮質(insular cortex，IC)觀察到P2X7受體表達于突觸前膜，P2X7受體激動劑BZATP〔2’-3’-O-(4-benzoylbenzoyl)-adenosine 5’-triphosphate〕可增加神經元自發(fā)興奮性突觸后電流頻率(sEPSC)和微小興奮性突觸后電流(mEPSC)，而抑制劑BBG可阻斷sEPSC和mEPSC的發(fā)生，提示P2X7受體可能參與突觸前膜遞質的釋放。通過體外培養(yǎng)P2X7受體基因敲除小鼠小腦神經元細胞發(fā)現，P2X7受體使突觸前膜Ca2+內流增強，從而促進軸突遠端區(qū)域遞質的出胞[4-5]。大量研究結果顯示，激活的突觸前膜P2X7受體可引起海馬釋放谷氨酸和γ氨基丁酸(GABA)，下丘腦-神經垂體系統(tǒng)釋放精氨酸加壓素。P2X7受體除引起細胞Ca2+內流外，還可使胞內囊泡向各個方向運動，參與遞質釋放的早期階段[6]；P2X7受體也可通過誘導磷酸化突觸蛋白-I參與遞質出胞的最后階段[7]。

關于P2X7受體介導神經遞質的出胞方式，最初認為激活狀態(tài)的P2X7受體可使非選擇性膜通道向大孔徑轉化，可使相對分子質量900的有機分子自由通過細胞膜，此可能為遞質的一種出胞釋放。但Moores 等[8]觀察到，BZATP可顯著促進神經遞質通過胞吐的方式出胞，并非通過上述大孔徑途徑。隨后研究證實，谷氨酸依賴P2X7受體出胞既有胞吐作用，也可通過P2X7受體形成的膜大孔徑完成出胞[9-10]。

1.2調節(jié)軸突延伸與分支P2X7受體激活可使軸突最遠端區(qū)域Ca2+濃度急劇增加[11]，Ca2+充當胞內信號轉導的第二信使，使酪氨酸蛋白磷酸化增加，進而激活促分裂原活化蛋白(MAPK)，促進神經軸突的延伸[12-13]。Deaz-Hernandez等[11]研究認為，這一通路可促進神經元生長及分支，但Huang等[13]研究表明，這一通路只是促進軸突沿特定方向延伸，神經元生長主要由PI3K/Akt信號通路調控，而這一過程僅僅發(fā)生在神經元本身，與膠質細胞無關；但也有研究顯示，神經元軸突的延伸僅發(fā)生基于膠質細胞包被(glial carpet)的環(huán)境下[14]。 雖然上述研究結果存在矛盾，但P2X7受體對軸突發(fā)生的影響除了由自身信號通路調節(jié)之外，組織非特異磷酸酶(TNAP)也可通過P2X7受體調節(jié)軸突的生理過程。在體外培養(yǎng)海馬神經元中，可觀察到TNAP不但能減少胞外ATP的水平，也可水解ATP阻止P2X7受體的激活，從而促進軸突的生長與分支[15]。

1.3神經元-星形膠質細胞相互作用“三重突觸(the tripartite synapse)”由神經元突觸前膜、神經元突觸后膜、與前后膜密切接觸的星形膠質細胞突起組成[16]，P2X7受體在這一結構環(huán)路中發(fā)揮重要的作用。

鄰近的星形膠質細胞可感受并整合多個微小突觸活動改變，從而引起小、快速且局部的Ca2+內流[17]。星形膠質細胞內Ca2+濃度的增加可引起相應的神經膠質出胞，特別是ATP和谷氨酸既可通過胞吐出胞[18]，也可通過Pannexin-1半通道(pannexin-1 hemichannels)釋放，兩種途徑的出胞取決于ATP對星形膠質P2X7受體刺激的強度[19]。神經元-膠質細胞間ATP增加，既可作用于神經元突觸的P2X7受體，引起神經元相應的生理病理過程，也可作用星形膠質細胞P2X7受體，進一步調整信息的強度，從而反饋給緊挨著的突觸，甚至遠端的其他突觸。同時，釋放的谷氨酸與CNS的谷氨酸受體結合，進而對突觸后效應進行調節(jié)。

1.4參與中樞神經炎性反應P2X7受體可參與神經元和膠質細胞下游信號通路的級聯(lián)反應。P2X7受體激活使胞內酪氨酸蛋白磷酸化，除通過MAPK信號通路調節(jié)軸突生長外，還可參與細胞因子的調控過程；P2X7受體也可激活Jun-氨基端激酶(JNK)信號通路，JNK增強轉錄因子復合物活化蛋白-1(AP-1)活性，活化的AP-1可調節(jié)炎性反應因子基因的轉錄和促進細胞凋亡蛋白的表達。

另外，激活的P2X7受體可促使小膠質細胞釋放白細胞介素-1β(IL-1β)，激發(fā)下游免疫應答。Pelegrin等[20]研究發(fā)現，阻斷膜孔蛋白pannexin-1，P2X7受體介導的IL-1β釋放也受到抑制，提示這一過程需要pannexin-1和P2X7受體共同參與。Karatas等[21]研究顯示，偏頭痛發(fā)作后，神經元pannexin-1通過緊密耦合神經元P2X7受體形成復合體(pannexin-1-P2X7R)，激活caspase-1進而使IL-1β成熟和釋放；而這種復合體的抑制劑可抑制大腦皮層中IL-1β、環(huán)氧合酶-2等的產生與釋放[22]。

2 P2X7受體介導神經系統(tǒng)相關疾病

2.1P2X7受體與睡眠障礙Blanco-Centurion等[23]通過使用基底前腦層面的腺苷敏感生物傳感器，可觀察到胞外腺苷的白晝濃度與睡眠-覺醒周期有關；而腺苷主要由胞內ATP經過出胞后，迅速在胞外水解而來，暗示睡眠-覺醒周期可能與P2X7受體有關。

Krueger等[24]實驗證明，P2X7受體被胞外ATP激活后，觸發(fā)膠質細胞釋放IL-1，IL-1則反過來影響睡眠；而且給予BZATP處理可增加非快速動眼睡眠(NREMS)，敲除小鼠的P2X7受體可減緩前述作用，表示睡眠障礙可能與P2X7受體有密切聯(lián)系。進一步研究表明，P2X7受體表達增加可能是睡眠剝奪的應激性反應，而這一過程可能與通過P2X7受體通道的谷氨酸水平有關[25]。Kovalzon等[26]研究發(fā)現，與對照組C57Bl/6小鼠比較，pannexin-1敲除小鼠覺醒活動的時間顯著延長，而NREMS時間減少，這一表現可能與P2X7受體顯著延長pannexin-1-P2X7R復合體通道有關。最新研究證明，雜合子基因型的P2X7受體可以改變睡眠質量，而單純P2X7受體密碼子460的單核苷酸多態(tài)性代替物并不影響志愿者的睡眠[27]。未來臨床上，通過改變P2X7受體基因在CNS中的表達進而改善睡眠質量，可能會是一種全新的干預措施。

2.2P2X7受體與神經退行性疾病

2.2.1P2X7受體與帕金森病(PD)：PD的病理機制主要為黑質-紋狀體多巴胺能神經系統(tǒng)明顯受損。Marcellino等[28]通過觀察6-羥多巴胺大鼠PD模型證明 ，P2X7受體可能介導黑質中小膠質細胞、星形膠質細胞的炎性反應，且P2X7受體競爭性拮抗劑A-438079可部分防止由6-羥多巴胺引起的紋狀體多巴胺消耗，緩解黑質神經元損傷。另外，由于P2X7受體在膠質細胞高表達，活化P2X7受體可激活星形膠質細胞和小膠質細胞合成與分泌多種細胞因子和信號分子，加劇多巴胺能神經元的退變。有文獻指出，P2X7受體可破壞細胞內離子平衡、調節(jié)IL-1的生成與釋放，進而影響黑質多巴胺能神經元損傷。此外，損傷的黑質多巴胺能神經元P2X7受體在胞外高濃度的ATP刺激下形成大孔徑通道，導致這種損傷進一步加劇[29]。因此，通過藥物抑制小膠質細胞過度表達P2X7受體和炎性反應下游信號的轉導，將會是治療神經退行性疾病的另一選擇[30]。

2.2.2P2X7受體與阿爾茨海默病(AD)：AD是一種與年齡有關的大腦神經退行性疾病，其典型病理改變是β-淀粉樣蛋白(amyloid β-protein，Aβ)沉積形成老年斑、Tau蛋白過度磷酸化形成神經纖維纏結(NFTs)。

盡管AD確切的誘發(fā)因素尚不清楚，但研究提示，P2X7受體可能參與AD的病理過程[31]。Aβ可通過P2X7受體激活小膠質細胞，激活后的小膠質細胞釋放活性氧和炎性介質可引起神經元損傷，促進AD的發(fā)展[29]；此外，激活的P2X7受體可改變淀粉樣前體蛋白(APP)切割酶(α、β和γ)的產生，但主要影響切割酶α。有研究證明，BZATP激活P2X7受體，抑制分泌酶α對APP的切割，減少Aβ的生成。使用拮抗劑阻斷P2X7受體后，或在P2X7 基因敲除小鼠中，則未觀察到P2X7 受體激動劑BZATP對α切割酶的抑制作用[32]。

2.2.3P2X7受體與肌萎縮性脊髓側索硬化癥(ALS)：ALS是一種快速進行性疾病，其特點是運動神經元的退化和丟失，引起肌肉功能障礙與麻痹。在ALS發(fā)生的過程中，P2X7受體可能發(fā)揮雙重作用，而這種作用可能為臨床治療ALS開辟新途徑。Gandelman 等[33]通過在體外共同培養(yǎng)運動神經元和表達人類超氧化物歧化酶(1SOD1G93A)星形膠質細胞或非轉基因的星形膠質細胞的研究表明，脊髓膠質細胞的P2X7受體激活可引起運動神經元的死亡，而且1SOD1G93A顯著加劇這種神經毒性。進一步研究證實，在1SOD1G93A星形膠質細胞培養(yǎng)中，BZATP對P2X7受體刺激可激發(fā)潛在的神經毒性傳導通路，而這一通路可被敲除P2X7受體或者P2X7受體的拮抗劑所阻斷[34]。然而，在敲除P2X7受體的1SOD1G93小鼠中觀察到ALS的發(fā)病進程明顯被加劇，提示P2X7受體可能使ALS患者獲益[35]。

綜上所述，P2X7受體在神經元和膠質細胞中均有表達，是兩者多種生理病理的溝通橋梁。P2X7受體與睡眠障礙、神經退行性疾病等疾病密切相關，提示通過調控P2X7受體信號通路治療CNS疾病具有廣泛的應用前景。但目前臨床上P2X7受體選擇性阻斷劑缺乏，因此深入研究P2X7受體的發(fā)生機制與CNS疾病進展的關系，尋找新的治療方案，可為治療CNS疾病開辟新思路。

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