P2x7受體在癲癇中的作用

程鵬，綜述，王東軍，審校

(廣東醫(yī)學院，廣東湛江524000)

P2x7受體在癲癇中的作用

程鵬，綜述，王東軍*，審校

(廣東醫(yī)學院，廣東湛江524000)

P2x7受體結(jié)構(gòu)和功能獨特，在炎性反應與免疫反應中對機體具有重要作用。在癲癇的發(fā)生發(fā)展過程中，P2x7受體表達迅速上調(diào)并介導多種信號級聯(lián)反應(包括TNF-α和IL-1β的啟動和快速釋放)。本文將就P2x7受體通過調(diào)控TNF-α、IL-1β影響癲癇發(fā)生發(fā)展的機制進行綜述。

P2x7受體；腫瘤壞死因子α；白細胞介素1β；癲癇

P2x7受體(P2x7 receptor)主要在大腦內(nèi)的激活的膠質(zhì)細胞和神經(jīng)細胞上表達。應用敏感的RT-PCR技術(shù)，發(fā)現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中多個部位表達P2x7 mRNA，例如大鼠海馬、皮質(zhì)及人類腦組織[1]。此外，免疫組化研究從光鏡和電鏡水平顯示大鼠的海馬、小腦、丘腦、紋狀體及杏仁核的興奮性神經(jīng)元末梢均表達P2x7受體。P2x7受體具有多種生理功能：包括調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，刺激細胞因子、趨化因子的表達和釋放，參與炎性反應和免疫反應，誘導細胞損傷甚至凋亡。匹羅卡品誘導的癲癇模型中，大鼠腦內(nèi)的膠質(zhì)細胞和谷氨酸能神經(jīng)末梢有大量P2x7受體表達，表明P2x7受體參與了癲癇的炎癥與神經(jīng)細胞毒性損傷過程[2]。因此，P2x7受體與癲癇的關系逐漸受到學者們的重視。本文將就P2x7受體在癲癇發(fā)生發(fā)展中的作用機制予以綜述。

1 細胞因子與癲癇

癲癇是一種常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，免疫-神經(jīng)-內(nèi)分泌網(wǎng)絡信息交流系統(tǒng)與癲癇的發(fā)生發(fā)展密切相關。細胞因子在癲癇的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要生物學效應，TNF-α和IL-1β是其中兩個重要的促炎細胞因子，在癲癇發(fā)作的早期即被誘導，促進了癲癇的發(fā)生發(fā)展。

1.1 TNF-α與癲癇TNF-α是一種具有廣泛生物學功能的細胞因子，參與腦內(nèi)炎性反應和免疫反應，TNF-α的含量與癲癇的發(fā)作呈明顯正相關。正常情況下，腦組織中TNF-α的含量很低，但癲癇狀態(tài)下，神經(jīng)細胞和膠質(zhì)細胞釋放大量的TNF-α。TNF-α可激活神經(jīng)元使其突觸前膜釋放Glu等興奮性遞質(zhì)，Glu引起局部神經(jīng)元過度興奮，誘導癲癇發(fā)作。此外，TNF-α也可協(xié)同干擾素-γ(IFN-γ)對腦組織產(chǎn)生免疫性損傷，TNF-α抗體可抑制這種作用。但也有相反的觀點，Marchetti等[3]報道TNFp75R誘發(fā)的NF-κB持續(xù)性激活可以避免神經(jīng)細胞興奮性毒性損傷，對維持神經(jīng)細胞的生存至關重要。TNF-α依靠其特殊的受體亞型(TNFp55R和TNFp75R)、局部組織濃度和靶細胞類型對大腦功能產(chǎn)生多種影響。一般來說，腫瘤壞死因子信號轉(zhuǎn)導通路(涉及NF-κB與TNFp55R相結(jié)合)促進神經(jīng)細胞的死亡；TNFp75R信號轉(zhuǎn)導通路(涉及p38絲裂原活化蛋白激酶的激活)減輕神經(jīng)細胞的損傷[4]。因此，TNF-α具有雙重作用：TNF-α既能促進神經(jīng)細胞死亡，也能減輕神經(jīng)細胞損傷。

1.2 IL-1β與癲癇IL-1有IL-1α和IL-1β兩種亞型，在腦組織中主要是IL-1β起作用。IL-1β作為一種神經(jīng)調(diào)節(jié)遞質(zhì)，能促進Glu對NMDA受體的激活，導致細胞內(nèi)Ca2+濃度升高，提高神經(jīng)細胞的興奮性。在海人酸致大鼠癲癇模型中，腦組織中IL-1β mRNA的表達顯著升高，而IL-1受體拮抗劑能夠明顯抑制癲癇發(fā)作。Wang等[5]曾報道：IL-1β通過激活某些激酶而抑制海馬神經(jīng)細胞的GABA受體，導致中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮性顯著提高，推測IL-1β是導致癲癇發(fā)生的一個重要炎前細胞因子。王玉等[6]也報道過：內(nèi)源性IL-1β可以提高癲癇大鼠腦皮質(zhì)及海馬神經(jīng)細胞的興奮性，并調(diào)節(jié)神經(jīng)細胞中Ca2+濃度。此外，IL-1β還可以增加致癇劑對神經(jīng)細胞的興奮性毒性損傷，其作用機制是：IL-1β通過抑制GABA-R，促進腦內(nèi)主要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)Glu的釋放，誘發(fā)癲癇發(fā)作；IL-1β也可以激活NMDA受體導致神經(jīng)細胞內(nèi)Ca2+濃度升高，從而誘導Glu大量釋放，引起腦內(nèi)局部神經(jīng)元過度興奮，是誘導癲癇發(fā)作的一個重要機制。

2 P2x7受體結(jié)構(gòu)和功能特點

P2x7受體由595個氨基酸構(gòu)成，其C端區(qū)為239氨基酸，遠長于其他P2x家族成員C端區(qū)(27～129氨基酸)，可能是其獨特生理功能的分子基礎。P2x7受體為膜受體，能與ATP選擇性結(jié)合，一般以三聚體形式分布在細胞膜上，不和其他P2x受體形成聚合體。

P2x7受體唯一的天然激動劑是ATP[7]，至今，還未發(fā)現(xiàn)理想的特異性P2x7受體激動劑或拮抗劑。P2x7受體藥理學特性獨特：(1)ATP與P2x7受體親和力較低；(2)BzATP對P2x7受體的激活能力是ATP的10～100倍，是最強的P2x7受體激動劑；(3)OxATP、Brilliant Blue G(BBG)、KN-62是3個有效的P2x7受體拮抗劑。OxATP與P2x7受體的ATP結(jié)合位點共價結(jié)合后形成schiff堿，不可逆性抑制P2x7受體激活的全部效應；nmol/L濃度的BBG選擇性拮抗P2x7受體，μmol/L濃度的BBG才能阻斷其他P2x受體；KN-62是已知最強的P2x7受體拮抗劑，但僅選擇性拮抗人類P2x7受體，對大鼠P2x7受體無效。

3 P2x7受體在癲癇中的作用機制

P2x7受體在癲癇發(fā)生發(fā)展中具有十分重要的作用，但其作用機制十分復雜，至今還未完全清楚，可能是通過介導多種信號級聯(lián)反應對癲癇產(chǎn)生影響。

3.1 P2x7受體與小膠質(zhì)細胞小膠質(zhì)細胞(microglial)上存在3種嘌呤受體亞型：P2x7R、P2y2R和P2y12R[8]，P2x7受體的含量十分豐富，提示ATP可能通過P2x7受體作用于小膠質(zhì)細胞。生理條件下，細胞外液ATP含量很少，而細胞內(nèi)液ATP含量很高，大約是細胞外液的1 000倍。P2x7受體一般處于靜止狀態(tài)，而癲癇狀態(tài)下，ATP大量釋放，集聚在局部，與小膠質(zhì)細胞上P2x7受體結(jié)合后，使P2x7受體激活并迅速上調(diào)[9]。

3.2 P2x7受體與TNF-α小膠質(zhì)細胞釋放的ATP激活P2x7受體后誘發(fā)TNF-α的釋放。Hide等曾報道：BzATP能有效誘導小膠質(zhì)細胞釋放TNF-α[10]。其具體機制為：ATP(或BzATP)與P2x7受體結(jié)合后，促使細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)活化，除P2x7受體外，其他幾種P2x受體也可以激活ERK。在大鼠腦內(nèi)膠質(zhì)細胞中，釋放的ATP與P2x2受體和P2y1受體結(jié)合后，通過P2Y-Ca2+非依賴型蛋白激酶C-磷脂酶D信號傳導通路激活ERK[11]。P2X7受體N端在ERK的激活中發(fā)揮關鍵的作用，而P2X7受體C端與Ca2+的通透性有關。ERK的活化在TNF-α的啟動和釋放過程中起到關鍵的作用[12]。綜上所述，P2x7受體通過激活ERK誘導TNF-α的啟動和釋放，最終影響癲癇的發(fā)生發(fā)展過程。

3.3 P2x7受體與IL-1β癲癇狀態(tài)下，損傷的細胞釋放大量ATP，P2x7受體與ATP結(jié)合后活化，引起離子通道開放，Ca2+大量內(nèi)流，觸發(fā)K+外流，導致胞內(nèi)K+濃度降低，繼而誘導caspase-l活化并將IL-1β前體蛋白酶切為成熟體；同時胞內(nèi)K+濃度降低也引起Ca2+非依賴性的磷脂酶A2活性升高，誘導IL-1β從分泌溶酶體釋放至胞漿中[13]。此外，胞內(nèi)Ca2+濃度升高也能誘導Ca2+依賴性磷脂酶A2和鈣調(diào)素依賴性蛋白激酶Ⅱ活化，誘發(fā)IL-1β成熟體蛋白以胞吐方式從分泌溶酶體釋放至胞漿中。激活的P2x7受體通道孔徑逐漸增大，允許蛋白分子較小的IL-1β成熟體自由通過，釋放至細胞外；而IL-1β前體蛋白分子較大，很難通過P2x7受體通道而滯留在胞內(nèi)[14]。

3.4 P2x7受體其他機制P2x7受體是一種細胞毒性受體和凋亡受體，ATP激活P2x7受體可引起核染色質(zhì)的濃縮，DNA的降解，最終誘導細胞凋亡。P2x7受體活化激活細胞內(nèi)Caspase而誘導的細胞凋亡，此為ATP誘發(fā)的細胞不可逆性死亡過程，K+外流可能在其中發(fā)揮了關鍵作用。P2x7受體活化引起iNOS mRNA表達上調(diào)，誘導NO生成；激活P2x7受體可誘發(fā)cAMP應答原件結(jié)合蛋白(CREB)磷酸化負性調(diào)控小膠質(zhì)細胞的炎性反應，以Ca2+依賴方式使T細胞核因子(NFAT)活化，誘導NF-κB核轉(zhuǎn)錄。NF-κB是控制細胞因子表達和細胞凋亡的轉(zhuǎn)錄因子。絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)級聯(lián)信號傳遞通路是生物界最基本的信號傳遞途徑，在多種胞外刺激信號傳遞中發(fā)揮關鍵作用，P2x7受體通過激活MAPK介導胞外刺激信號傳遞，誘導細胞增殖、分化和凋亡。此外，P2x7受體活化既能誘導Glu的釋放，調(diào)節(jié)胞內(nèi)Ca2+濃度，誘發(fā)促炎細胞因子釋放和細胞膜穿孔的形成；P2x7受體活化也可以釋放活性氧引起神經(jīng)細胞的損傷[15]。

4 展望

P2x7受體介導多種信號級聯(lián)反應并發(fā)揮關鍵的生物學效應。P2x7受體與癲癇之間的關系日益受到關注，特異性P2x7受體拮抗劑為癲癇治療藥物的研制開辟了一個全新的應用前景。但至今，P2x7受體的功能及相關作用機制仍有許多問題尚待進一步研究。

[1]Cheewatrakoolpong B,Gilchrest H,Anthes JC,et al.Identification and charaeterization of splice variants of the human P2x7 ATP chan-nel[J].Biochem Biophys Res Commun,2005,332(1)：17-27.

[2]Dona F,Ulrich H,Persike DS,et al.AIteration of purinergic P2X4 and P2X7 receptor expression in rats with temporal-lobe epilepsy induced by pilocarpine[J].Epilepsy Res,2009,83(2-3)：157-167.

[3]Marchetti L,Klein M,Schlett K,et al.Tumor necrosis factor (TNF)-mediated neuroprotection against glutamate-induced excitotoxicity is enhanced by N-methyl-D-aspartate receptor activation. Essential role of a TNF receptor 2-mediated phosphatidylinositol 3-kinase-dependent NF-κB pathway[J].J Biol Chem,2004,279 (31)：32869-32881.

[4]Yang L,Lindholm K,Konishi Y,et al.Target depletion of distinct tumor necrosis factor receptor subtypes reveals hippocampal neuron death and survival through different signal transduction pathways [J].J Neurosci,2002,22(8)：3025-3032.

[5]Wang S,Cheng Q,Malik S,el al.Interleukin-1beta inhibits gamma-aminobutyric acid type A[GABA(A)]receptor current in cultured hippocampal neurons[J].J Pharmacol Exp Ther,2000,292 (2)：497-504.

[6]王玉,阮旭中,何小華,等.側(cè)腦室注射IL-1β、IL-1ra對癲癇大鼠腦皮質(zhì)、海馬Fos蛋白表達的影響[J].中國神經(jīng)免疫學和神經(jīng)病學雜志,2000,7(1)：11-14.

[7]Wang CM,Chang YY,Sun SH.Activation of P2X7 purinoreceptor-stimulated TGF-beta l mRNA expression involves PKC/MAPK signalling pathway in a rat brain-derived type-2 astrocyte cell line, RBA-2[J].Cell Signal,2003,15(12)：1129-1137.

[8]Inoue K.Microglial activation by purines and pyrimidines[J].Glia, 2002,40(2)：156-163.

[9]Colomar A,Marty V,Medina C,et al.Maturation and release of interleukin-1 beta by lipopolysaccharide-primed mouse Schwann cells require the stimulation of P2X7 receptors[J].J Biol Chem, 2003,278(33)：30732-30740.

[10]Kim JE,Ryu HJ,Kang TC.P2X7 receptor activation ameliorates CA3 neuronal damage via a tumor necrosis factor-α-mediated pathway in the rat hippocampus following status epilepticus[J].J Neuroinflammation,2011,8(62)：1742-2094.

[11]Suzuki T,Hide I,Ido K,et al.Production and release of neuroprotective tumor necrosis factor by P2X7 receptor-activated microglia[J]. J Neurosci,2004,24(1)：1-7.

[12]Bezzi P,Domercq M,Brambilla L,et al.CXCR4-activated astrocyte glutamate release via TNF alpha：amplification by microglia triggers neurotoxicity[J].Nat Neurosci,2001,4(7)：702-710.

[13]Andrei C,Margiocco P,Poggi A,et al.Phospholipases C and A2 control lysosome-mediated IL-1 beta secretion：implications for inflammatory processes[J].Proc Natl Acad Sci USA,2004,101(26)：9745-9750.

[14]Virginio C,MacKenzie A,North RA,et al.Kinetics of cell lysis, dye uptake and permeability changes in cells expressing the rat P2X7 receptor[J].J Physiol,1999,519(2)：335-346.

[15]Skaper SD,Facci L,Culbert AA,et al.P2X(7)receptors on microglial cells mediate injury to cortical neurons in vitro[J].Glia,2006, 54(3)：234-242.

Protective role of P2x7 receptor in epilepsy.

CHENG Peng,WANG Dong-jun.Guangdong Medical College,Zhanjiang 524000,Guangdong,CHINA

P2x7 receptor is structurally and functionally unique and has important effect in immune response and inflammatory response.In the development of epilepsy,P2x7 receptor is rapidly up-regulated and engages in diverse signal cascades,including initiation and rapid release of TNF-α and IL-1β.This article summarizes the effect of P2x7 receptor through TNF-α and IL-1β induction on the occurrence and development of epilepsy.

P2x7 receptor;TNF-α;IL-1β;Epilepsy

R742.1

A

1003—6350（2012）04—127—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2012.04.056

2011-09-16)

程鵬(1982—)，男，河南省焦作市人，主治醫(yī)師，碩士。

*通訊作者：王東軍（1966—），男，廣東醫(yī)學院，教授，主任醫(yī)師，醫(yī)學博士，E-mail：wdjywwys@163.com