P2X7受體在病理性疼痛中的研究進展

郭 凱，鄒 婷，張 鴿，孫志宏,2*

(1.延安大學生命科學學院；2.陜西省區(qū)域生物資源保育與利用工程技術(shù)研究中心，陜西延安716000)

嘌呤ATP在機體中大量存在，是一種必不可少的供能物質(zhì)，同時也是興奮性神經(jīng)傳遞的介質(zhì)。嘌呤受體又稱為胞外核苷酸受體(P2受體)是神經(jīng)退行性過程和慢性炎癥的主要介質(zhì)，分為P2X受體和P2Y受體兩大類。其中，P2X受體包括P2X1-7的7種亞型，是介導各類痛覺調(diào)控機制的主力軍，參與中樞神經(jīng)系統(tǒng)外周傷害性纖維炎癥反應的放大、產(chǎn)生疼痛相關(guān)信號[1]。已有研究表明，P2X7受體參與神經(jīng)退行性疾病、慢性炎癥和慢性疼痛，在神經(jīng)系統(tǒng)中有重要作用。病理性疼痛指在傷害性刺激消除后仍然有疼痛的持續(xù)存在，按病因可分為神經(jīng)病理性痛、炎癥性痛和癌痛三類，主要表現(xiàn)為持續(xù)性自發(fā)痛、觸誘發(fā)痛、痛覺過敏[2]。由于P2X7受體在病理性疼痛的發(fā)生與發(fā)展中具有重要的調(diào)節(jié)作用，有可能成為治療病理性疼痛的新靶點，近年來成為疼痛領域的研究熱點。由于之前已有文章對P2X7受體在病理性疼痛上的研究機理做以概述，本文僅就P2X7受體與病理性疼痛的最新研究進展作一簡要綜述。

1 P2X7受體的結(jié)構(gòu)和分布

P2X7受體位于12號染色體上，由595個氨基酸組成。圖1為利用在線軟件(http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/)對P2X7受體的跨膜結(jié)構(gòu)域預測圖譜。P2X7受體具有兩個跨膜結(jié)構(gòu)域，NH4+和COOH-均在胞內(nèi)，N末端較短，C末端有240個殘基，連接跨膜結(jié)構(gòu)域的胞外環(huán)約有270個殘基，殘基形成二硫鍵穩(wěn)定空間結(jié)構(gòu)[3]。P2X7受體高表達在膠質(zhì)細胞上，其在神經(jīng)細胞、星形膠質(zhì)細胞、少突膠質(zhì)細胞、成骨細胞、成纖維細胞、內(nèi)皮細胞和上皮細胞上均有分布。

圖1 P2X7受體2次跨膜結(jié)構(gòu)域預測圖

2 P2X7受體的生理功能和特性

P2X7受體屬ATP生理性、配體門控的離子通道型受體，可通過與胞外ATP受體結(jié)合可逆的開啟陽離子通道，引起Na+、Ca2+內(nèi)流和K+外流。P2X7受體在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的信號通路中，介導產(chǎn)生活性氧簇(ROS)。在神經(jīng)細胞上，P2X7受體介導ROS的產(chǎn)生，加強傷害性疼痛;在巨噬細胞和小膠質(zhì)細胞上，P2X7的活化也可以產(chǎn)生ROS。為此，通過研究脊髓神經(jīng)細胞P2X7受體激活下游傷害性刺激的效應發(fā)現(xiàn)：在脊髓背角神經(jīng)細胞上，由ATP介導產(chǎn)生ROS，通過活性氧清除劑N-叔丁基-α-苯基硝酸靈和P2X7受體抑制劑A438079可抑制此機制；在小鼠的鞘內(nèi)注射P2X7受體激動劑BzATP導致脊髓產(chǎn)生ROS和脊髓背角神經(jīng)細胞DNA氧化性損傷，表明P2X7受體參與傷害性信號的介導和傳遞[4]。這些發(fā)現(xiàn)可能對于神經(jīng)性炎性疾病的鑒定與預防提供了新方法和治療手段。

在含有鈣和鎂的生理濃度中，P2X7受體的ATP半數(shù)有效濃度(EC50)為0.3～1 mm，明顯高于其他P2X受體亞型的EC50[5]。EC50數(shù)值越大，藥物安全度越高。為更好更安全的研究P2X7受體的藥性奠定了基礎。

3 P2X7受體與病理性疼痛

3.1 P2X7受體與神經(jīng)性疼痛

P2X7受體在神經(jīng)病理性痛疼中扮演重要角色。研究表明，在脊神經(jīng)結(jié)扎大鼠模型中，P2X7受體在脊髓小膠質(zhì)細胞上的表達和產(chǎn)量增加，產(chǎn)生痛覺過敏，鞘內(nèi)注射嘌呤受體抑制劑綠鴨烏頭可使機械痛覺過敏呈劑量依賴型減弱。由此推斷：脊髓小膠質(zhì)細胞P2X7受體的活化受綠鴨烏頭抑制，削弱其對神經(jīng)病理性疼痛的痛覺超敏作用[6]。Ryutaro Ochi-ishi實驗證明：在紫杉醇誘導的周圍神經(jīng)病模型中，脊髓小膠質(zhì)細胞上P2X7的表達上調(diào)，其機械性痛覺過敏程度越高[7]。在人體中研究P2X7受體發(fā)現(xiàn)：神經(jīng)病理性疼痛志愿者較健康志愿者的淋巴細胞和單核細胞中P2X7受體mRNA和蛋白水平顯著增加[8]。P2X7存在于紋狀體多巴胺能末梢，可通過突觸毒性、神經(jīng)膠質(zhì)過多癥和神經(jīng)毒素三方面影響帕金森綜合征的發(fā)病機制。通過紋狀體突觸和多巴胺分化的神經(jīng)母細胞瘤SH-SY5Y細胞體外模型探究發(fā)現(xiàn)：P2X7受體抑制劑BBG可阻止6-OHDA誘導的突觸功能障礙，說明P2X7參與6-OHDA誘導的突觸功能障礙的過程[9]。為治療帕金森綜合征提供了更加全面的思路。Daniel Ursu證實了P2X7受體單核甘酸多態(tài)性與糖尿病神經(jīng)病理性疼痛有關(guān)，其功能的獲得與缺失和實際通道蛋白的表達有關(guān)[10]。Yung-Hui Kuan研究了用艾灸治療內(nèi)臟通后背根神經(jīng)節(jié)(DRG)上的P2X7受體表達效果，發(fā)現(xiàn)DRG上的P2X7受體表達下調(diào)，痛感降低[11]。在此基礎上，Anindya Bhattacharya等[12]在中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)病理性疼痛的嚙齒類動物模型上驗證了一種新型P2X7受體抑制劑JNJ-47965567的作用，得出JNJ-47965567具有集中滲透、高親和性的特點。以上結(jié)果均提示：P2X7受體在神經(jīng)病理性疼痛的中發(fā)揮作用，以P2X7受體為靶點治療可能幫助這類患者減輕痛苦。

3.2 P2X7受體與炎性疼痛

P2X7受體是已知的調(diào)節(jié)促炎信號，被認為是危險信號，被激活后能夠觸發(fā)分泌幾種促炎性反應物質(zhì)：如白細胞介素-1β(IL-1β)、白細胞介素-18(IL-18)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)和一氧化氮。在炎癥、細胞損傷及壞死中胞外ATP可升高至mm水平去激活受體[5]，參與慢性傷害性病理生理過程。在巨噬細胞中，P2X7受體刺激激活炎性體、IL-1β的分泌和免疫受體[13]。在P2X7基因敲除小鼠的小膠質(zhì)細胞和利用P2X7受體抑制劑A-804598處理的炎性小膠質(zhì)細胞上，BzATP誘導白細胞介素-1(IL-1)細胞因子家族釋放白細胞介素-1α、 IL-1β 和IL-18的功能被抑制。同時發(fā)現(xiàn)，P2X7受體激活與AKT和ERK信號通路有聯(lián)系，BzATP可導致小鼠小膠質(zhì)細胞凋亡[14]。通過研究P2X7受體在IL-1家族細胞因子釋放的具體作用，揭示了P2X7靶向治療炎性疾病的潛力。

P2X7受體的敏化是導致炎性痛敏反應的機制之一。在2%硝基苯磺酸導致的慢性胰腺炎大鼠內(nèi)臟痛模型中，P2X7受體在脊髓上的表達顯著上調(diào)，通過鞘內(nèi)注射BBG會明顯抑制脊髓P2X7受體的表達、痛覺過敏和脊髓小膠質(zhì)細胞的活化；通過鞘內(nèi)注射siRNA敲除脊髓上P2X7受體將會抑制慢性胰腺炎大鼠的傷害性行為的表達。說明P2X7受體通過脊髓小膠質(zhì)細胞介導慢性內(nèi)臟痛的中樞敏化[15]。Francisco R.利用膠原誘導的關(guān)節(jié)炎早期模型，評估了小膠質(zhì)細胞反應性和脊髓興奮性的變化及其對疼痛樣行為的影響，發(fā)現(xiàn)機械性痛覺過敏與中樞致敏有關(guān)，這依賴于小膠質(zhì)細胞介導的1L-1β在脊髓中的釋放。急性抑制脊髓P2X7受體可降低膠原免疫所致的肌電反應增強，提示中樞神經(jīng)系統(tǒng)穿透性藥物對小膠質(zhì)靶點的抑制可能為治療類風濕關(guān)節(jié)炎患者的疼痛提供了新的治療機會[16]。因此，P2X7受體在介導炎性疼痛敏感中發(fā)揮重要作用。

3.3 P2X7受體與癌性疼痛

疼痛是癌癥患者最常見的癥狀之一，給癌癥患者帶來巨大的折磨?？拱┲委熗殡S著鎮(zhèn)痛治療。一直以來，雖然關(guān)于P2X7受體與癌性疼痛的研究眾多，但可能由于P2X7受體在癌癥中比其他疾病病理情況更復雜，導致其在癌性疼痛中的作用并沒有其在炎性痛和神經(jīng)病理性疼痛中明確。例如，在大鼠脛骨骨癌痛模型建模3d至14d中，延髓頭端腹內(nèi)側(cè)區(qū)(RVM)P2X7受體表達顯著上調(diào)；RVM內(nèi)注射BBG或si RNA可緩減大鼠骨癌痛[17]。在大鼠骨癌痛模型的中腦導水管周圍灰質(zhì)腹外側(cè)區(qū)(vlPAG)，P2X7受體表達輕度升高，注射阿片類鎮(zhèn)痛藥物曲馬多后，vlPAG中P2X7受體進一步表達上調(diào)受到抑制，骨癌痛大鼠的疼痛相關(guān)行為呈劑量依賴性減弱[18]。然而，在小鼠骨癌痛中，敲除P2X7受體后對小鼠骨癌痛覺敏化行為的發(fā)展無影響，但骨癌敲除P2X7受體小鼠Cat walk步態(tài)分析參數(shù)的變化較野生型小鼠發(fā)生的更早，提示敲除P2X7受體可能加速癌痛的進程[19]。以上結(jié)果提示P2X7受體在大、小鼠骨癌痛中可能通過不同的機制發(fā)揮不同的作用。

P2X7受體在前列腺癌細胞中高度表達，通過siRNA技術(shù)使P2X7受體表達下調(diào)，顯著抑制ATP或BzATP誘導的前列腺癌細胞體外遷移和侵襲，同時也抑制裸鼠的腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移[20]。P2X受體介導的癌癥中，疼痛感知和腫瘤生長之間可能存在聯(lián)系，P2X7受體拮抗劑混合物或組合的校準將可能成為理想的抗癌策略。

4 展望

P2X7受體的作用機制還待深入，抑制劑的研究尚不全面，因此還需我們共同努力。病理性痛覺調(diào)控在生命活動中具有重要的作用，隨著人類科學的進步，研究的方向會更加明確，探究的領域會更加廣泛。嘌呤受體及其抑制劑的應用研究隊伍也會日益壯大。為臨床上預防、鑒定、緩解、治療人類疾病奠定更多理論知識和實驗基礎。