P2X7嘌呤能受體在自身免疫性疾病中的作用

代曉娟，陶金輝，李向培

嘌呤能受體P2X配體門控離子通道7(purinergic receptor P2X ligand-gated ion channel 7，P2X7R)屬于嘌呤能受體P2X家族，是ATP門控的陽離子通道，普遍表達于人體的所有組織和器官中，主要涉及呼吸、循環(huán)、消化、泌尿生殖、骨骼肌系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)，其生理功能具有多樣性，在人體的固有免疫中發(fā)揮重要作用。研究表明，P2X7R在多種炎癥狀態(tài)下表達上調(diào)，調(diào)控炎癥介質(zhì)的表達和釋放，并可激活多種細胞內(nèi)信號通路，誘導細胞產(chǎn)生炎癥細胞因子，介導細胞毒性，誘導細胞損傷甚至凋亡，從而參與炎癥反應和免疫應答，在自身免疫性疾病的發(fā)生和發(fā)展中均發(fā)揮重要作用，近年來備受關注。本文就P2X7R在自身免疫性疾病中的作用及研究進展進行綜述。

1 P2X7R生物學特征及其在免疫性炎癥反應中的作用

P2X7R是P2X家族的重要成員，由595個氨基酸組成且細胞內(nèi)氨基和羧基末端有兩個大的跨膜區(qū)域，P2X7R獨特的長羧基末端(239AA)使其區(qū)別于家族中其他受體。P2X7R是ATP門控的陽離子通道，普遍分布于人體各種組織和器官，主要表達于單核細胞或巨噬細胞，樹突狀細胞(dendric cells，DCs)、T淋巴細胞、B淋巴細胞以及中性粒細胞也可見其表達[1]，在固有免疫中起著重要作用。P2X7R不僅可以被ATP激活，形成非選擇性陽離子通道而允許鈉、鉀、鈣等陽離子跨膜流動，而且在持續(xù)ATP的刺激下P2X7R還具有形成非選擇性膜孔的能力，如巨噬細胞可允許分子量為900 000的物質(zhì)跨膜通過[2]。P2X7R是P2XRs家族中與炎癥反應關系最為密切的嘌呤受體，可激活NOD樣受體家族蛋白(nucleotide binding oligomerization domain-like receptors，NLR)來調(diào)節(jié)NLRP3炎癥小體的激活過程，促進成熟的白細胞介素(interleukin，IL)-1β的釋放。研究發(fā)現(xiàn)，類風濕關節(jié)炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡以及與炎癥反應相關的肺間質(zhì)纖維化等多種免疫性炎癥性疾病都涉及P2X7R信號通路[3-5]。

巨噬細胞是固有免疫反應的重要組成部分，可遷移到局部損傷或感染部位，參與急性和慢性炎癥過程。從炎癥組織損傷細胞中釋放的ATP對單核細胞具有趨化性，其激活單核細胞上不同的嘌呤受體，促使單核細胞極化轉(zhuǎn)變?yōu)榇傺装Y(M1)巨噬細胞或抗炎(M2)巨噬細胞。胞外ATP作用于M1巨噬細胞上P2X7R有助于激活NLRP3炎癥小體和半胱天冬酶-1(caspase-1)，以引發(fā)IL-1β和IL-18前體的水解和成熟[6]。在炎性條件下P2X7R可調(diào)節(jié)單核細胞的融合，參與細胞間信息的傳遞，如激活P2X7R可促進胞膜上非選擇性膜孔的形成，有利于單核細胞間的信息交流。

細胞因子IL-1家族由11個成員組成，在炎癥反應中發(fā)揮著不同的作用，其中IL-1β和IL-18主要起著促炎的作用。IL-1β由活化的單核細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞產(chǎn)生，誘導趨化因子、細胞因子[如腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和IL-6]或蛋白酶[如基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)]的分泌，在炎癥反應、固有免疫應答和纖維化中起重要作用。IL-1β由未成熟的IL-1β前體經(jīng)caspase-1催化裂解為具有生物活性的成熟IL-1β，其釋放到細胞外的過程需要P2X7R的參與[7]。激活P2X7R可促進單核細胞或巨噬細胞膜上非選擇性膜孔的形成，介導細胞內(nèi)大量K+的外流，使胞內(nèi)K+濃度降低，誘導核因子-κB(neuclear factor-κB, NF-κB)介導的 caspase-1活化，進而促進成熟IL-1β的釋放[8]。IL-18也主要由外周血單核細胞和巨噬細胞所產(chǎn)生，一般是以無活性的前體形式存在，經(jīng)caspase-1催化剪切后生成有生理活性的IL-18并分泌至細胞外，該過程也依賴于P2X7R的激活[9]。

在炎癥反應部位，抗原遞呈細胞及其共刺激分子如CD80和CD86上的同源肽-主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex，MHC)復合物作用于T細胞受體(T cell receptor，TCR)，使T細胞活化。T細胞本身可充當細胞外ATP的來源，即激活TCR可誘導ATP的釋放。在效應T細胞中，細胞外ATP激活P2XR通道使Ca2+內(nèi)流，促進Ca2+鈣調(diào)蛋白(Ca2+calmodulin，CAM)依賴性活化T細胞核因子(nuclear factor of activated T cell，NFAT)的活化和pannexin-1通道開放等[6]。此外，P2X7R也直接或間接參與調(diào)控Treg和Th17細胞的分化。Deaglio等[10]認為小鼠調(diào)節(jié)性T細胞(T regulatory cell，Treg)表達高水平的胞外酶，如CD39和CD73，在降低促炎ATP濃度的同時增加局部微環(huán)境中抗炎腺苷濃度。在急性炎癥期間，ATP激活Treg細胞上的P2X7R，使Treg細胞的抗炎能力降低及促進其凋亡(與P2X7R的膜孔形成有關)[11]。急性組織損傷不僅導致ATP的釋放，還促進大量細胞因子IL-6的釋放，由此導致的P2X7R介導的信號傳導的增加有利于T細胞體內(nèi)分化為Th17細胞[11-12]。

總之，P2X7R參與激活固有免疫和適應性免疫的多種信號通路，介導了免疫活性細胞的增生、分化、凋亡并誘導炎癥細胞因子等參與自身免疫性炎癥反應。

2 P2X7R與自身免疫性疾病

自身免疫性疾病發(fā)病機制復雜，多種免疫細胞異常及細胞因子分泌紊亂導致異常炎癥的發(fā)生和發(fā)展，造成多器官組織損傷。P2X7R在多種自身免疫性疾病的發(fā)病機制中發(fā)揮作用。

2.1 P2X7R與類風濕關節(jié)炎

類風濕關節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)是以關節(jié)炎癥和關節(jié)破壞為特征的慢性自身免疫性炎癥疾病，其發(fā)病機制與多種因素有關。已知IL-1β在RA的發(fā)病機制中起重要作用，Niemi等[3]通過體外實驗分別培養(yǎng)人和小鼠巨噬細胞，發(fā)現(xiàn)血清淀粉樣蛋白A(serum amyloid A protein，SAA)即一種急性時相蛋白，可誘導組織IL-1β前體的表達并通過P2X7R激活NLRP3炎癥小體促進成熟IL-1β的分泌，而P2X7R抑制劑可減少IL-1β的產(chǎn)生，緩解由SAA引起的系統(tǒng)性炎癥，表明SAA可通過P2X7R調(diào)節(jié)IL-1β的分泌，進而參與RA的發(fā)病。Th17是RA發(fā)病機制中的主要效應細胞，F(xiàn)an等[13]通過II型膠原誘導的小鼠關節(jié)炎模型來探究P2X7R對Th17細胞分化的體外和體內(nèi)作用，用Ⅱ型膠原誘導小鼠骨髓DCs和DC/CD4+T共培養(yǎng)細胞，發(fā)現(xiàn)用P2X7R拮抗劑預處理后使促進Th17分化的細胞因子[如IL-1β、轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)和IL-6等)]明顯減少，即阻斷P2X7R可減少誘導Th17細胞分化的促炎細胞因子的分泌；在小鼠關節(jié)炎模型中，阻斷P2X7R可顯著減輕小鼠的后爪腫脹，改善Ⅱ型膠原誘導的踝關節(jié)炎癥狀。該研究表明P2X7R信號可調(diào)節(jié)Ⅱ型膠原誘導的Th17細胞分化的新功能，阻斷P2X7R信號可間接抑制Th17的分化，該機制可能在RA患者的治療中具有潛在作用。RA患者的免疫細胞上P2X7R的單核苷酸多態(tài)性，如His155Tyr(489C> T)可使P2X7R功能增強[14]；P2X7R基因多態(tài)性也可能影響患者對RA的易感性(如阿曼人)，但仍需要在大型RA隊列中做進一步研究[15]。在炎癥的發(fā)展與消退過程中，通過P2X7R起作用的細胞外ATP信號傳導是復雜且不斷變化的，這種信號傳導部分由胞外核苷酸酶調(diào)節(jié)，而胞外核苷酸酶可以降解細胞外ATP以產(chǎn)生其他活性分子如腺苷或焦磷酸鹽。研究表明，在炎癥消退過程中ATP在細胞外代謝產(chǎn)生的焦磷酸鹽可通過改變巨噬細胞活化來抑制促炎信號傳導。雙膦酸鹽是代謝穩(wěn)定的焦磷酸鹽類似物，與焦磷酸鹽有相似的抗炎功能。因此，雙膦酸鹽可能作為治療RA的新型抗炎藥物，其與P2X7R拮抗劑共同治療RA的慢性炎癥可能更有效[16]。

2.2 P2X7R與系統(tǒng)性紅斑狼瘡

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)是一個慢性且復雜的多臟器損害的全身性自身免疫性疾病。Zhao等[4]將P2X7R抑制劑BBG注射到SLE模型鼠腹腔內(nèi)8周后發(fā)現(xiàn)與對照組比較，注射組小鼠體內(nèi)抗dsDNA抗體水平、Th17與Treg細胞的比例均明顯降低，NLRP3炎癥小體合成減少及小鼠的存活率升高，表明P2X7R介導的NLRP3 炎癥小體可促進 IL-1β產(chǎn)生并間接誘導Th17細胞分化，進而加速SLE鼠腎炎的發(fā)展。因此，以P2X7R/NLRP3炎癥小體軸可作為狼瘡腎炎患者的新型治療靶點。Chen等[17]收集535例SLE患者和532例健康者作為對照，分別檢測P2X7R基因多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)rs1718119與SLE最相關，而攜帶A等位基因和AA/AG/(AA+AG)基因型可使患病風險降低，表明P2X7R基因多態(tài)性可能與中國人群的SLE易感性有關。嗜中性粒細胞胞外誘捕網(wǎng)(neutrophil extracellular traps，NETs)代表了機體抗微生物的重要防御機制。Kahlenberg等[18]認為，SLE患者NETs的清除作用受損，NETs及其胞外抗菌蛋白LL-37可激活巨噬細胞內(nèi)參與炎癥小體組成的caspase-1，進而促進IL-18和IL-1β的分泌，而LL-37是通過激活巨噬細胞上P2X7R介導的K+的外流來激活NLRP3炎癥小體的。SLE患者的巨噬細胞中NETs和LL-37介導的炎癥小體激活增強，IL-18也可刺激人中性粒細胞周圍病態(tài)NETs增多，進一步促進促炎細胞因子的產(chǎn)生，導致SLE患者疾病的復發(fā)或機體器官受損。因此，P2X7R在SLE患者病情進展方面可能具有潛在的調(diào)節(jié)作用。

2.3 P2X7R與原發(fā)性干燥綜合征

原發(fā)性干燥綜合征(primary Sj?gren syndro-me，pSS)患者外分泌腺如唾液腺和淚腺有淋巴細胞和漿細胞浸潤，體內(nèi)產(chǎn)生多種自身抗體，引起口眼干燥等癥狀及多臟器受累。P2X7R-NLRP3炎癥小體可能參與pSS的發(fā)病，Baldini等[19]研究發(fā)現(xiàn)pSS患者唾液腺中P2X7R表達水平明顯高于單純干燥癥和正常對照者，此外，與對照組及干燥癥組相比，pSS患者唾液腺標本中炎癥小體NLRP3、凋亡相關點樣蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD，ASC)和caspase-1蛋白表達水平顯著升高而IL-18缺失表達，且與其唾液中IL-18的表達增加相一致，表明pSS患者的唾液腺周圍單核細胞/巨噬細胞浸潤更為嚴重，P2X7R-NLRP3炎癥小體參與pSS外分泌病變的發(fā)展，這一發(fā)現(xiàn)為研究pSS的發(fā)病機制以及開發(fā)新的治療策略提供了依據(jù)。在前期研究的基礎上，Baldini等[20]選取147名干燥綜合征(Sj?gren’s syndrome，SS)患者進行52個月的觀察研究，發(fā)現(xiàn)黏膜相關淋巴組織非霍奇金淋巴瘤(mucosa associ-ated lymphoid tissue type-non-hodgkin lymphoma，MALT-NHL)的發(fā)生率較高，IL-18在MALT-NHL腺體中的表達比對照組或其他SS患者高3倍，因此提出P2X7R-NLRP3炎癥小體可能是參與SS外分泌病變和淋巴細胞生成的新途徑。Yu等[21]納入新診斷的pSS患者和健康對照者各20人，檢測受檢者服用芍藥苷后外周血單個核細胞(peripheral blood mononuclear cells，PBMCs)，發(fā)現(xiàn)pSS患者PBMCs上P2X7R的表達量明顯高于對照組，而芍藥苷可下調(diào)pSS患者體內(nèi)P2X7R的表達，這可能有益于pSS的治療。

2.4 P2X7R與系統(tǒng)性硬化癥

系統(tǒng)性硬化癥(systemic sclerosis，SSc)也稱為硬皮病，是一種以局限性或彌漫性皮膚增厚和纖維化為特征的全身性自身免疫病，目前尚無有效的治療方法。Gentile 等[22]認為，P2X7R可能參與組織纖維化過程。該研究分別對9例SSc患者和8名健康對照者進行皮膚活檢，然后分離成纖維細胞，以Ca2+內(nèi)流、α-平滑肌激動蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)、細胞遷移和膠原釋放作為評估P2X7R的表達與功能的主要指標，分別用P2X7R激動劑BzATP刺激SSc患者和健康者的成纖維細胞，發(fā)現(xiàn)SSc患者成纖維細胞上P2X7R表達能力和Ca2+滲透性明顯強于對照組，此外α-SMA的表達、細胞遷移及膠原釋放均明顯增多，表明SSc患者成纖維細胞上P2X7R呈過表達，并且其刺激誘導的Ca2+內(nèi)流、細胞遷移和膠原產(chǎn)生增加可促進組織纖維化，提示P2X7R可作為SSc患者過度膠原沉積和組織纖維化的潛在治療靶點。

綜上所述，免疫性炎癥部位單核細胞或巨噬細胞上P2X7R的激活有助于介導NLRP3炎癥小體的激活，促進IL-1β和其他細胞因子的蛋白水解、成熟及釋放，這些細胞因子可調(diào)控Treg和Th17細胞的分化，從而直接或間接地參與自身免疫性疾病的發(fā)生和發(fā)展。此外，P2X7R的基因多態(tài)性也影響疾病的發(fā)生和發(fā)展。自身免疫性炎癥疾病發(fā)病機制復雜，P2X7R信號通路究竟通過何種途徑促進疾病的發(fā)生和發(fā)展仍需要進一步研究，從而探索以P2X7R為靶點的自身免疫性疾病治療的新途徑。

(收稿日期：2017-11-14)

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文章題目錯誤頁碼正確頁碼中性粒細胞參與大皰性類天皰瘡發(fā)生的相關機制 5254環(huán)狀RNA與自身免疫性疾病 5658間充質(zhì)干細胞對破骨細胞形成的影響6264肥大細胞在肺纖維化中的作用6769Ⅱ型固有淋巴細胞及其在支氣管哮喘中的作用7274食物過敏:流行病學、發(fā)病機制、診斷、預防與治療手段綜述及更新8385食物蛋白誘導性小腸結(jié)腸炎綜合征:一項基于澳大利亞普通人群的研究9799食物蛋白誘導性小腸結(jié)腸炎綜合征:并非真的罕見105107食物蛋白誘導性小腸結(jié)腸炎綜合征診斷和治療國際共識指南107109食物過敏治療122124Role of neutrophils in the pathogenests of bullous pemphigoid5254Pathogenesis of circular RNAs in autoimmune disease5658Modulatory effects of mesenchymal stem cells on osteoclast formation6264Role of mast cells in the pathogenesis of pulmonary fibrosis6769Type Ⅱ innate lymphoid cells and its role in the pathogenesis of asthma7274