嘌呤能離子通道型受體7與類風濕關節(jié)炎的相關性

何文潔，杜小正，王娜娜，張馨予，鄭欣，李夢莘

(甘肅中醫(yī)藥大學 針灸推拿學院，蘭州 730000)

RA是一種復雜的慢性多系統(tǒng)自身免疫性疾病，炎癥級聯(lián)反應導致血管痙攣和破骨細胞形成，最終導致骨和軟骨的破壞[1]。據(jù)統(tǒng)計，RA的全球患病率約為1%[2]，而我國發(fā)病率為0.26%～0.50%，且女性發(fā)病率高于男性[3]，該病最終導致關節(jié)畸形和功能喪失，致殘率高，嚴重影響患者的生活質量。目前對于RA的發(fā)病機制尚未明確，但有研究發(fā)現(xiàn)，炎癥反應貫穿RA發(fā)病的始終，炎性因子引起的滑膜成纖維細胞增殖是該疾病病理的核心[4]。嘌呤能離子通道型受體7(purinergic ligand-gated ion channel 7 receptor，P2X7R)是嘌呤受體P2X家族受體亞型之一，屬三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)門控的非選擇性陽離子通道，其激活導致多種促炎因子的釋放[5]。近年來，大量證據(jù)表明，P2X7R與RA的發(fā)病密切相關[6]，參與免疫和炎癥的發(fā)生及進展，有望成為疾病診斷和預后的生物標志物。因此，探究P2X7R與RA的相關性，可進一步了解RA的發(fā)病機制并為其提供新的診療思路。

1 P2X7R的結構和生物學功能

人類P2X7R最初是從人單核細胞cDNA文庫中克隆出來的，其信息來自于克隆大鼠的P2X7R基因序列[7]。P2X7R基因位于染色體12q24上，53 kb，具有高度多態(tài)性，編碼由595個氨基酸組成的多肽鏈。P2X各亞型的基本結構均由胞內的氨基端(N端)與羧基端(C端)、2個跨膜結構域和1個胞外環(huán)組成。其N端序列結構高度保守，由395個氨基酸構成；C端包含蛋白質和脂質的結合模序，由239個氨基酸構成，是P2X受體家族成員中最長的序列[8]，這種結構賦予P2X7R獨特的生理功能。P2X7R的胞外結構域是一個包含18～21個氨基酸殘基、3個N-糖基化位點和1個含有10個半胱氨酸的區(qū)域，此區(qū)域是ATP的結合位點[9]。研究發(fā)現(xiàn)，P2X7R廣泛表達于巨噬細胞、DC、T細胞、肥大細胞等多種免疫細胞，影響免疫細胞功能[10]。

ATP是P2X7R的天然配體，P2X7R對高濃度ATP及其激動劑BzATP異常敏感。在激活狀態(tài)下可由離子通道轉化為大的細胞孔徑，參與機體遞質釋放、信號轉導、炎癥反應等生理病理過程[11]。P2X7R為雙向功能受體，其通道開放程度與ATP濃度及作用時間密切相關。短時間較低濃度ATP刺激P2X7R時引起非選擇性陽離子通道開放，介導Na+、Ca2+內流和K+外流；較高濃度或持續(xù)ATP刺激時細胞膜表面形成大的質膜孔道，允許相對分子質量900以下的有機陽離子和細菌代謝物通過，最終可誘導炎性因子釋放和細胞凋亡[12]。

2 P2X7R與RA

2.1 P2X7R誘導炎性因子的釋放細胞因子作為一類免疫調節(jié)介質，在RA的發(fā)病、進展及預后中起到重要作用[13]。其中，IL-1、IL-6、IL-17及TNF-α等在RA滑膜病變中起關鍵作用，是RA發(fā)病的重要促炎因子。大量證據(jù)表明，P2X7R水平在多種炎癥病理條件下均有上調。P2X7R的激活可誘導與炎癥損傷密切相關的IL-6、IL-1β、TNF-α等炎性因子的產生和釋放[14]。

研究發(fā)現(xiàn)，P2X7R在人單核與吞噬細胞中功能性表達，同時也可以偶聯(lián)IL-1β和IL-18的釋放[15]。Chen等[16]發(fā)現(xiàn)，P2X7R在RA患者滑膜組織中高表達，其表達與炎性因子IL-1β、IL-6、IL-18的水平呈正相關，阻斷P2X7R可抑制炎性因子分泌，抑制炎癥反應，對RA有較好的治療價值。Shieh等[17]發(fā)現(xiàn)P2X7R被ATP及激動劑BzATP激活后可誘導IL-6、TNF-α、CCL2 mRNA表達，并能促進炎性因子IL-6、TNF-α及趨化因子CCL2的釋放，與P2X7R基因被敲除細胞有顯著差異。動物研究也表明，P2X7R在鏈球菌細胞壁誘導的大鼠關節(jié)炎滑膜組織中高表達，而抑制P2X7R可緩解關節(jié)炎癥和糜爛進展[18]。這些研究均提示，P2X7R與炎癥的發(fā)生密切相關，通過調控炎性因子的分泌，進而參與RA的發(fā)病。

2.2 P2X7R參與炎性疼痛有研究發(fā)現(xiàn)，神經膠質ATP受體P2X7R參與了對病理性疼痛的調節(jié)[19]。在炎癥與細胞損傷時，P2X7R被胞外ATP激活，誘導細胞產生IL-6、IL-18及TNF-α等[20]，進而參與病理性疼痛的發(fā)展。關節(jié)疼痛是關節(jié)炎的主要癥狀之一，炎癥性疼痛與P2X7R的激活密切相關。研究發(fā)現(xiàn)，在大鼠關節(jié)內注射碘乙酸鈉引起的關節(jié)疼痛與脊髓ATP釋放和P2X7R的特異性上調有關，阻斷P2X7R可預防和逆轉機械性異位性疼痛[21]。動物研究表明，P2X7R可以增強蜂毒誘導下慢性約束應激引起的炎癥性疼痛，而使用P2X7R拮抗劑全身預處理后機械痛縮足閾值升高，同時可緩解炎癥性疼痛[22]。類似的研究發(fā)現(xiàn)，給神經病理性疼痛大鼠模型注射P2X7R拮抗劑A740003能減輕其引起的急性疼痛，還可抑制甲醛引起的二相痛[23]。由上可知，P2X7R在炎癥性疼痛敏感中扮演了重要角色，P2X7R的激活可能參與了RA的炎癥性疼痛，其具體作用機制有待進一步研究。

2.3 P2X7R促進Th17存活和分化Th17在自身免疫性疾病和機體防御反應中具有重要意義，P2X7R通過介導Th的存活和分化，誘導炎性因子的分泌，在RA的發(fā)病中起到重要作用。Fan等[24]通過Ⅱ型膠原(Ⅱ collagen，CⅡ)誘導的實驗性關節(jié)炎模型發(fā)現(xiàn)，CⅡ通過介導P2X7R信號來調控Th17的分化，阻斷P2X7R信號可使促進Th17分化的細胞因子(如IL-1β、TGF-β1和IL-6)的分泌減少，同時可以減輕CⅡ介導的小鼠關節(jié)損傷。另外，P2X7R參與CⅡ誘導DC釋放ATP，發(fā)現(xiàn)在CⅡ作用下ATP釋放與P2X7R之間存在相互關系，CⅡ誘導的P2X7R活化通過膜孔的形成促進ATP釋放，同時ATP的強化刺激增強了P2X7R的表達。因此，P2X7R信號促進了DC衍生細胞因子發(fā)展，促進T細胞存活和分化，進而起到促炎作用。

2.4 P2X7R激活細胞內多種信號轉導途徑RA的發(fā)病與細胞內多種信號轉導通路相關，而這些信號通路是炎癥反應的核心。P2X7R的激活可通過多種特異性信號轉導途徑影響細胞功能，包括Nod樣受體蛋白3 (Nod-like receptor protein 3， NLRP3)炎性小體的活化、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)等通路，其下游可介導炎性因子的轉錄和激活，在免疫及炎癥反應中發(fā)揮重要作用。

2.4.1 激活NLRP3炎性小體 NLRP3炎性小體是一種廣泛存在于細胞胞質中的多蛋白復合物，被激活后可促使Caspase-1活化，誘導IL-1β及IL-18的生成和分泌，從而發(fā)揮對細胞的調控作用，在機體的固有免疫系統(tǒng)中發(fā)揮重要的調節(jié)作用[25]。研究證實，P2X7R的激活促使下游NLRP3炎性小體的形成，這是細胞內參與危險信號轉導和炎癥啟動的主要復合物[26]。炎癥或細胞損傷時胞外ATP激活P2X7R，使細胞膜上的離子通道開放，形成非特異性的孔道Pannexin-1，細菌及其產物通過該孔道進入胞質內與NLRP3蛋白的LRR結合，使得NLRP3炎性小體被激活，活化的NLRP3進而激活Caspase-1，從而促使IL-1β由前體蛋白轉換為有活性的IL-1β，大量IL-1β釋放至機體，導致炎癥反應進一步加劇[27]。因此，P2X7R膜孔的形成是激活炎性小體的必要條件。此外，細胞內K+濃度的改變也是NLRP3炎性小體激活的一個重要信號。研究發(fā)現(xiàn)，LL-37能夠激活人類和小鼠巨噬細胞中炎性小體的中心酶Caspase-1，介導IL-1β和IL-18的釋放，其激活NLRP3炎性小體是通過P2X7R介導的K+外流引起的[28]。NLRP3炎性小體的激活與RA的炎癥活動密切相關，Niemi等[29]發(fā)現(xiàn)血清淀粉樣蛋白A可通過P2X7R激活NLRP3炎性小體促進IL-1β的分泌，進而參與RA的發(fā)病。另有研究發(fā)現(xiàn)，NLRP3炎性小體的一些基因多態(tài)性與RA的遺傳易感性、疾病早期活動情況有著密切的聯(lián)系[30]。

2.4.2 激活MAPK信號通路 MAPK是細胞質內一類高度保守的絲氨酸蛋白激酶，其作為細胞內重要信號轉導通路，介導了細胞的生長、分化、發(fā)育、凋亡等多種生理過程。有研究發(fā)現(xiàn)，其在RA滑膜中活化明顯增強，參與了關節(jié)炎癥及骨質破壞[31]。p38/MAPK信號通路是介導RA滑膜炎癥的核心機制，能被TNF-α、IL-1等細胞因子激活，而活化后又可產生細胞因子，促進炎癥反應，由此使關節(jié)炎癥遷延進展[32]。研究發(fā)現(xiàn)，P2X7R可通過p38/MAPK信號通路調控炎癥介質的釋放[33]，P2X7R激動劑BzATP刺激人單核細胞，能引起MAPK、NF-κB、COX2和組織因子的激活，進而參與炎癥反應，此過程與膜孔形成、信號轉導和介導子形成有關[34]。當P2X7R被激活時，離子通道開放，促進Na+、Ca2+內流，K+外流，胞內Ca2+濃度的升高使Ca2+非依耐性磷脂酶A2活性升高，從而誘導溶酶體內的成熟IL-1β釋放至胞質中[35]，IL-1β進一步作用于下游p38/MAPK信號通路，p38MAP激酶磷酸化導致其活化，從而促進炎性因子的表達。P2X7R阻滯劑可通過抑制p38/MAPK通路降低p38MAP激酶的活化，減少促炎因子的分泌，從而減輕炎癥反應。Lan等[36]通過動物研究表明，抑制MAPK信號通路可以抑制RA大鼠的炎癥反應。綜上所述，P2X7R通過激活p38/MAPK信號轉導途徑，增強炎性因子轉錄，在免疫反應中發(fā)揮了重要作用。

2.5 P2X7R基因多態(tài)性與RA的相關性人類P2X7R基因具有高度多態(tài)性，其編碼區(qū)的單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)影響其表達和功能。Al-Shukaili等[37]研究發(fā)現(xiàn)，1513A/C基因型與RA患者中RF和抗突變型瓜氨酸波形蛋白自身抗體的存在密切相關，實驗發(fā)現(xiàn)RA組1068 A/A基因型頻率與對照組相比明顯增加(為對照組的2倍)，這種多態(tài)性與RA患者CRP的平均濃度顯著相關。P2X7R基因中第1068位和第1513位的多態(tài)性可能是RA的發(fā)病機制之一。已有研究發(fā)現(xiàn)，P2X7R基因多態(tài)性與IL-1β的表達相關聯(lián)，其有利于促炎因子的分泌，不同位點的SNP對IL-1β的分泌影響各不相同[38-39]。綜上所述，P2X7R基因多態(tài)性可能與RA的易感性相關，參與了RA的發(fā)病。

3 結語

P2X7R與RA的炎癥反應密切相關，其被胞外ATP激活后介導炎性因子的釋放、參與病理性炎癥性疼痛、激活胞內多種信號通路，從而發(fā)揮一列生物學效應，對RA的發(fā)病起著重要的調控作用。此外，P2X7R基因多態(tài)性可能與RA的易感性有關，其具體作用機制有待進一步研究證實。目前，P2X7R在RA中的具體表達及分子調控機制尚未明確。因此，未來應重點關注P2X7R在RA治療與康復中的變化規(guī)律，明確其在RA發(fā)病及康復中的分子調控機制，以期為RA的靶向治療提供理論依據(jù)。