P2X7受體與感染性疾病＊

部紹晉 綜述，閔 蘇審校

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院麻醉科 400016）

P2X7 受體是以三磷酸腺苷（ATP）為配體的離子門控通道，是P2X 受體家族中最獨(dú)特的成員，因其具有廣泛的病理生理作用而備受關(guān)注。近年研究表明P2X7受體是機(jī)體對抗病原體入侵的重要組成部分，參與了機(jī)體的防御啟動，以去除病原體，尤其是可被巨噬細(xì)胞吞噬的病原體。此外，P2X7受體基因的多態(tài)性與機(jī)體對細(xì)菌和寄生蟲的易感性明確相關(guān)，顯示了P2X7受體在感染性疾病中發(fā)揮著重要作用。本文就P2X7 受體與感染性疾病的關(guān)系做一綜述。

1 P2X7受體的結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)及其在體內(nèi)的分布

P2X7受體由3～6個同質(zhì)的亞單位組成，而這些亞單位由595個氨基酸組成，為二次跨膜蛋白，N 端和C 端都在細(xì)胞內(nèi)，與其 他6 種P2X 受 體 亞 型 具 有35% ～40% 的 同 源 性。P2X1～P2X7受體的相似之處在于都具有兩個跨膜區(qū)（transmembrane，TM1、TM2）和一個胞外環(huán)，ATP 結(jié)合位點(diǎn)位于M1和M2跨膜區(qū)之間富集半胱氨酸的胞外反向平行的6條鏈的β折疊片中。不同的是P2X7受體的C 端更長，由239個氨基酸殘基構(gòu)成，這可能是其獨(dú)特功能的分子學(xué)基礎(chǔ)［1］。P2X7受體具有其獨(dú)特的功能特性：（1）ATP是P2X7受體的唯一天然激動劑，但與受體的親和力較低，激活P2X7受體需要高濃度的ATP；（2）較高濃度ATP 長時間或反復(fù)刺激時，激活的P2X7受體可在細(xì)胞膜上形成質(zhì)膜孔道，能允許相對分子質(zhì)量達(dá)90×103的大分子物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞，誘發(fā)細(xì)胞死亡。最新的研究表明，P2X7受體上的質(zhì)膜孔道可允許尺寸達(dá)1.4納米的分子通過［2］。P2X7 受體在體內(nèi)的分布極為廣泛，在血液中表達(dá)最為顯著，如巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞和淋巴細(xì)胞。在神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)P2X7 受體首先在小膠質(zhì)細(xì)胞與星形膠質(zhì)細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，并且在大鼠大腦中被克隆。P2X7 受體在人的胰腺、肝臟、心臟和胸腺中高表達(dá)，在腦、肌肉、脾臟、腸、前列腺、胎盤表達(dá)中等或較低。

2 P2X7受體參與免疫反應(yīng)的細(xì)胞內(nèi)信號通路

P2X7受體激活后打開一個特定的陽離子通道，Na＋、Ca2＋內(nèi)流和K＋外流，在高濃度ATP或長時間刺激下，細(xì)胞膜上將形成孔通道，從而允許大分子物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，并進(jìn)一步增加細(xì)胞內(nèi)Ca2＋濃度。細(xì)胞離子環(huán)境的改變將繼而激活下游信號通路，引發(fā)一系列級聯(lián)反應(yīng)，包括：（1）外流的K＋刺激炎性體的形成，從而激活半胱天冬酶-1，半胱天冬酶-1裂解IL-1β和IL-18的前體，導(dǎo)致IL-1β和IL-18的產(chǎn)生和釋放［2］；（2）K＋外流和Na＋的內(nèi)流也可激活應(yīng)激活化蛋白激酶（stress-activated protein kinase，SAPK）／氨基末端激酶（Jun N-Terminal kinase，JNK）信號通路，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；（3）內(nèi)流的Ca2＋還可以激活絲裂原活化蛋白激酶（mmitogen activited protein kinase，APKs）p38，p38的磷酸化導(dǎo)致質(zhì)膜上還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）氧化酶的組裝，促進(jìn)超氧陰離子等活性氧物質(zhì)生成增多，并上調(diào)核因子κB（nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells，NF-κB）的表達(dá)，促進(jìn)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）、一氧化氮（nitric oxide，NO）、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和IL-6的生成［3-4］；（4）內(nèi)流的Ca2＋還能激活磷脂酶D，導(dǎo)致吞噬小體／溶酶體融合繼而殺死細(xì)胞內(nèi)的病原體。

3 P2X7受體與感染性疾病

ATP是一種免疫系統(tǒng)的細(xì)胞外信號，特別是在炎性反應(yīng)過程中。P2X7受體感受炎癥，且促炎細(xì)胞因子能使它表達(dá)上調(diào)。P2X7受體可以作為一種有效的殺滅巨噬細(xì)胞內(nèi)微生物（包括結(jié)核分枝桿菌、衣原體和利什曼原蟲等）的觸發(fā)受體，可以啟動機(jī)體防御機(jī)制，從而有效去除細(xì)胞內(nèi)的細(xì)菌和病原體，尤其是可被巨噬細(xì)胞吞噬的病原體［5］。近來研究顯示，P2X7受體基因多態(tài)性與機(jī)體對細(xì)菌和寄生蟲的易感性有關(guān)，表明P2X7受體在感染性疾病中發(fā)揮著重要作用［6］。

4 P2X7受體與細(xì)菌

4.1 P2X7受體與分枝桿菌 研究顯示，人類P2X7受體基因的多態(tài)性與機(jī)體對結(jié)核分枝桿菌的易感性有關(guān)，表明P2X7受體在殺滅結(jié)核分枝桿菌上發(fā)揮著重要作用。對兩個獨(dú)立的東南亞族群進(jìn)行1513A＞C 多態(tài)性流行病學(xué)調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)1513A＞C多態(tài)性與肺外結(jié)核密切相關(guān)。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，在其他眾多民族群體中，1513C等位基因多態(tài)性是結(jié)核病發(fā)病的一個重要危險因素［7-8］。Sambasivan等［9］研究表明，除1513C之外，其他等位基因包括P2X7-762C和P2X7-1729T 的基因多態(tài)性也與肺結(jié)核的發(fā)病相關(guān)聯(lián)，并進(jìn)一步證明了攜帶-762C 位點(diǎn)的P2X7受體對肺結(jié)核患者是一個保護(hù)因素。其他研究者進(jìn)一步評估了其他P2X7受體基因多態(tài)性的影響，結(jié)果表明幾個P2X7受體多態(tài)性（946G＞A，1729T＞A，155＋1g＞t）導(dǎo)致巨噬細(xì)胞凋亡減少和殺滅分枝桿菌的效能降低，這種效應(yīng)在復(fù)合雜合子捐助者身上進(jìn)一步放大（復(fù)合雜合子捐助者指在P2X7受體基因上多于一個以上位點(diǎn)的雜合子喪失了功能多態(tài)性）。對于P2X7受體基因多態(tài)性與我國漢族人群肺結(jié)核發(fā)病之間的關(guān)聯(lián)，Xiao等［10］研究結(jié)果提示，P2X7受體基因1513C和-762C多態(tài)性與漢族人群結(jié)核易感性都不相關(guān)。不過，總的來說，最近的一項(xiàng)薈萃分析揭示1513A＞C多態(tài)性與結(jié)核病易感性之間存在很強(qiáng)相關(guān)性［11］。

遺傳易感基因的表征研究可以幫助更好地了解結(jié)核病發(fā)病，在體外研究中的證據(jù)解釋了人P2X7受體基因多態(tài)性與結(jié)核病易感性之間關(guān)聯(lián)的潛在機(jī)制。對感染卡介苗野生型和純合子1513C 的巨噬細(xì)胞分析發(fā)現(xiàn)，P2X7受體活化后，野生型巨噬細(xì)胞發(fā)生了凋亡，細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌被殺死。然而，在加入ATP的情況下，喪失1513A＞C功能的純合子巨噬細(xì)胞并未發(fā)生凋亡，分枝桿菌繼續(xù)存活［12］。最近證實(shí)自噬作用有控制分枝桿菌感染的作用，結(jié)核分枝桿菌通過抑制巨噬細(xì)胞吞噬體與溶酶體的融合，從而能夠在吞噬體內(nèi)生存和復(fù)制。Santos等［13］研究表明，ATP通過結(jié)合P2X7 受體，引起人類單核巨噬細(xì)胞快速自溶，可以克服吞噬體與溶酶體融合的障礙，使巨噬細(xì)胞內(nèi)的結(jié)核分枝桿菌噬菌體活性增強(qiáng)，從而殺滅細(xì)胞內(nèi)分枝桿菌。對于P2X7受體缺失的巨噬細(xì)胞，其殺菌活性明顯降低，表明P2X7 受體激動劑對結(jié)核病具有潛在的治療作用。這一過程依賴于P2X7受體的激活和Ca2＋內(nèi)流，同時還涉及磷脂酶D的活化，磷脂酶D 受體阻滯劑也能抑制ATP對細(xì)胞內(nèi)分枝桿菌的殺滅作用［14］。另外，自噬已經(jīng)被證實(shí)在控制分枝桿菌感染方面發(fā)揮著重要作用，ATP 治療能夠迅速的誘導(dǎo)自噬并殺死細(xì)胞內(nèi)的分枝桿菌，這一過程需要P2X7受體的激活和Ca2＋內(nèi)流［15］。

4.2 P2X7受體與衣原體 巨噬細(xì)胞是衣原體的一種重要宿主和傳染源，與巨噬細(xì)胞內(nèi)的分枝桿菌相似，衣原體對ATP治療敏感。這似乎與P2X7受體依賴性激活磷脂酶D 和隨后吞噬溶酶體融合有關(guān)。對于巨噬細(xì)胞P2X7受體基因敲除的小鼠，沒有顯示磷脂酶D 的活化，在接受ATP治療后，也無法引起ATP依賴的衣原體死亡。對于正常小鼠，抑制巨噬細(xì)胞磷脂酶D 的活化，衣原體屬細(xì)菌的感染水平將上升約50%。另外，用P2X7受體激動劑治療感染衣原體的上皮細(xì)胞，也有顯著的療效，同樣與激活磷脂酶D 有關(guān)。雖然衣原體對P2X7受體依賴性殺傷敏感，但它會對這種殺傷逐步形成抵抗，未受感染的細(xì)胞可通過P2X7受體依賴的途徑發(fā)生凋亡，而感染衣原體的J774小鼠巨噬細(xì)胞則對ATP治療不敏感［16］。對于衣原體感染將導(dǎo)致P2X7受體活性降低的現(xiàn)象，其機(jī)制目前尚不清楚，需要進(jìn)一步的研究。

4.3 P2X7受體與其他細(xì)菌 鏈球菌和軍團(tuán)菌主要通過促進(jìn)宿主細(xì)胞凋亡，從而減少循環(huán)免疫細(xì)胞的數(shù)目來增加生存機(jī)會。與衣原體類似，軍團(tuán)菌能夠阻止吞噬溶酶體的融合，這可能與P2X7受體活性相關(guān)［17］。細(xì)胞外病原體，包括銅綠假單胞菌以及霍亂弧菌，能夠分泌多種ATP 調(diào)節(jié)酶，如腺苷酸激酶、ATP酶等，這些酶通過參與調(diào)控細(xì)胞外ATP 水平，從而影響P2X7受體功能。有研究證實(shí)，胞外細(xì)菌介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞凋亡，如金黃色葡萄球菌和大腸埃希菌，與P2X7受體依賴的半胱天冬酶-1的激活和隨后的IL-1β分泌有關(guān)［18］。

4.4 P2X7受體與細(xì)胞內(nèi)寄生蟲 在清除細(xì)胞內(nèi)的寄生蟲方面，P2X7受體可能也發(fā)揮了一定作用。感染利什曼原蟲的小鼠，皮膚病灶細(xì)胞對P2X7受體介導(dǎo)的膜孔道形成更敏感，從而能抑制細(xì)胞內(nèi)寄生蟲生長，這與宿主細(xì)胞凋亡相關(guān)［19-20］。新近研究顯示P2X7受體與感染弓形蟲介導(dǎo)的免疫反應(yīng)也相關(guān)，“野生型”人或鼠的巨噬細(xì)胞受ATP激活后，能夠殺滅弓形蟲的強(qiáng)毒菌株和弱毒菌株速殖子。對缺失巨噬細(xì)胞1513A＞C功能的人類或敲除巨噬細(xì)胞P2X7受體基因的小鼠，ATP治療對寄生蟲生長發(fā)育沒有影響。對弓形蟲的殺傷與P2X7受體介導(dǎo)的吞噬溶酶體的形成，以及伴隨的氧自由基產(chǎn)生或宿主細(xì)胞凋亡有關(guān)［21］。因此，P2X7受體介導(dǎo)的對弓形蟲、分枝桿菌、衣原體和利什曼原蟲的殺傷有許多共同之處。對于眼弓形蟲病的易感性與P2X7受體基因多態(tài)性，以及P2X7受體是否對弓形蟲感染具有調(diào)控作用尚存爭議［22-23］。在一項(xiàng)研究中，用無毒弓形蟲ME49株2型速殖子感染不同品系的小鼠，其小鼠感染寄生蟲的比例與P2X7受體的活性呈負(fù)相關(guān)。然而，使用相同的寄生蟲和感染途徑，觀察到P2X7受體基因敲除小鼠與親本株在體內(nèi)感染寄生蟲的情況無差異［22-24］。有趣的是，弓形蟲既能誘導(dǎo)又可以抑制細(xì)胞的凋亡，這取決于這些細(xì)胞是否允許它持續(xù)性感染［25］。

5 小 結(jié)

P2X7受體是機(jī)體對抗病原體入侵的重要組成部分，許多細(xì)菌和寄生蟲可以通過破壞P2X7受體途徑來求得生存，研究不同病原體的免疫逃避策略中是否都有P2X7受體的參與將是一件很有意義的事情。同時，進(jìn)一步揭示P2X7受體在各種感染性疾病中的調(diào)節(jié)機(jī)制，尋找相應(yīng)的干預(yù)和治療措施，將有助于臨床感染性疾病的控制。目前在這方面已進(jìn)行了許多體外研究，但采用基因敲除小鼠研究病原體感染中P2X7受體在體內(nèi)如何發(fā)揮作用將尤為重要。

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