P2X7受體與年齡相關(guān)性黃斑變性

戴樂舒，王詩惠，宋劍濤

年齡相關(guān)性黃斑變性 （age-related macular degeneration,AMD）是一種以中心視力損害為表現(xiàn)并可導(dǎo)致不可逆性視力嚴(yán)重下降的眼病。據(jù)統(tǒng)計全世界有3000萬～5000萬AMD患者[1]。在發(fā)達(dá)國家AMD患病率在9.1%～20.9%之間，發(fā)展中國家是3.1%～10.6%[2]。有資料表明在1990年～2010年，AMD是全球第三位致盲原因[3]，預(yù)計到2020年將有1.96億人受到AMD的影響，到2040年數(shù)值將增加到2.88億[4]。AMD的危險因素包括吸煙、飲酒、高血壓、肥胖等[5]，AMD的發(fā)生與多種因素有關(guān)，其形成機制可能與視網(wǎng)膜色素上皮 （retinal pigment epithelium,RPE）的衰老、代謝、光損傷、氧化損傷、免疫炎癥因素、遺傳及基因突變[6-8]等有關(guān)，但仍未完全明了。目前的治療方法有光動力學(xué)療法和抗血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）藥物等[9]，但這主要針對濕性AMD，且需要重復(fù)治療，治療后脈絡(luò)膜新生血管（choroidal neovascularization，CNV）可能復(fù)發(fā)，不能從根本上解決問題，因而深入研究AMD有重要意義。我們曾經(jīng)綜述P2X4受體在視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞及光損傷作用[10]，P2X7受體與 P2X4受體為P2X同一亞型，視網(wǎng)膜神經(jīng)感覺層及RPE層中均有表達(dá)，P2X7受體作為一種非選擇性的陽離子通道受體，涉及氧化應(yīng)激、細(xì)胞凋亡、炎癥過程[6]，而這些過程與AMD的形成密切相關(guān)，現(xiàn)將有關(guān)內(nèi)容綜述如下。

1 P2X7受體

P2X7受體（P2X7R）是嘌呤受體的一個亞型，嘌呤受體是以嘌呤和嘧啶為配體的膜分子。依據(jù)配體的差異，嘌呤受體分為P1和P2兩大類，依據(jù)分子結(jié)構(gòu)和信號傳導(dǎo)方式的差異，P2型受體又分為P2X和P2Y兩類受體，P2X型受體共發(fā)現(xiàn)有7型，即P2X1～P2X7[11]。P2X受體是響應(yīng)于細(xì)胞外腺苷三磷酸（adenosine triphosphate,ATP）的結(jié)合而打開的膜離子通道，脊椎動物中的7個基因編碼P2X受體亞基，其氨基酸序列中40%～50%相同，每個亞基具有兩個跨膜結(jié)構(gòu)域，被細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域（大約280個氨基酸）隔開。P2X受體具有與其他離子通道蛋白家族不同的分子結(jié)構(gòu)，具有多種獨特的功能特性[12]，所有的P2X受體對小的單價陽離子均是可滲透的，一些P2X受體具有顯著的鈣離子或陰離子的滲透性。激活P2X7受體會使?jié)B透性增加，可滲透較大的有機陽離子，包括一些熒光染料。P2X7受體在多種類型細(xì)胞表達(dá)，包括上皮細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞、骨細(xì)胞、造血組織等，在這些組織中可見其功能性反應(yīng)[13]。

P2X7受體首先在免疫細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)，之后從大鼠大腦中克隆出來，現(xiàn)在已被證實廣泛表達(dá)于上皮細(xì)胞，包括眼部的上皮細(xì)胞及RPE[14]。人、猴及嚙齒類動物的視網(wǎng)膜中均發(fā)現(xiàn)有P2X7受體存在，但分布情況并不相同。人P2X7受體蛋白存在于內(nèi)叢狀層、外叢狀層、Müller細(xì)胞、RPE細(xì)胞，P2X7受體mRNA表達(dá)在內(nèi)層視網(wǎng)膜和節(jié)細(xì)胞，而猴視網(wǎng)膜Müller細(xì)胞、RPE細(xì)胞未發(fā)現(xiàn)有P2X7受體[15-18]。在嚙齒動物中，P2X7受體廣泛表達(dá)在內(nèi)層視網(wǎng)膜及外層視網(wǎng)膜，節(jié)細(xì)胞、無長突細(xì)胞、水平細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、光感受器細(xì)胞都表達(dá)有P2X7受體或功能性P2X7受體[19-20]。P2X7受體是由595個氨基酸殘基組成，包含氨基端（N端）和羧基端（C端），它是一種兩次跨膜的蛋白，其N端和C端均在細(xì)胞內(nèi)，在細(xì)胞膜上形成三個或更多個同源亞基組成的多聚體[21]（分子結(jié)構(gòu)見圖1）。

P2X7受體與其他P2X受體的不同在于P2X7受體位于胞內(nèi)的氨基酸有239個，顯著多于其他已知ATP受體亞型羧基端氨基酸的數(shù)量（27～129個），此結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)決定了P2X7功能的特異性[22]。P2X7受體遇到低劑量ATP刺激，膜通道可逆性打開，可使小的陽離子滲透（如Na+,Ca2+）,如果長時間暴露在高劑量ATP下，會導(dǎo)致非選擇性滲透大分子（900 Da），這會引起細(xì)胞凋亡或壞死[23-24]。老化與促炎細(xì)胞因子和趨化因子相關(guān)[25-26]，氧化應(yīng)激是衰老標(biāo)志，氧化應(yīng)激與各種年齡相關(guān)疾病有聯(lián)系，如老年癡呆、年齡相關(guān)性黃斑病變等，大量研究顯示，P2X7受體參與了AMD氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)等老化過程[15,27]。

圖1 P2X7受體（P2X7R）分子結(jié)構(gòu)

2 RPE中的P2X7受體

P2X7受體表達(dá)于RPE中，并隨年齡增長上調(diào)[28]。在正常的生理條件下，P2X7受體活性維持在低水平，由細(xì)胞外二價陽離子濃度和細(xì)胞外低濃度量ATP維持[29-30]。細(xì)胞外二價陽離子似乎改變了ATP結(jié)合的親和力[31]，低濃度ATP不激活P2X7受體，但是在應(yīng)激狀態(tài)下，RPE細(xì)胞和神經(jīng)視網(wǎng)膜都能釋放ATP，ATP作用在RPE細(xì)胞及光感受器中P2X受體[32-33]。ATP是一種內(nèi)源性P2X7受體激動劑，而苯甲酰苯甲酸ATP[2’,3’-O-(4-benzoyl)benzoyl-ATP,BzATP]是一種合成的、選擇性的 P2X7受體激動劑[12]，當(dāng)刺激 6 h或 24 h后，ATP和BzATP均可誘導(dǎo)RPE凋亡。P2X7受體經(jīng)ATP或BzATP的活化，打開了Ca2+膜通道，可促使RPE細(xì)胞死亡。氧化ATP能明顯地抑制ATP或BzATP誘導(dǎo)Ca2+的流入和RPE的凋亡。BzATP誘導(dǎo)的RPE凋亡可以被P2X7受體的拮抗劑亮藍(lán)G（brilliant blue G,BBG）、1-[N,O-二(5-異喹啉磺酰基)-N-甲基-L-型酪氨酸]-4-苯基哌嗪（KN-62）和氧化型ATP（oxidized ATP,oATP）抑制，細(xì)胞外或細(xì)胞內(nèi)Ca2+減少，能明顯抑制或阻斷ATP誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[32]。已有的研究結(jié)果[31-33]提示：P2X7受體和ATP或BzATP誘導(dǎo)的RPE鈣信號和凋亡有關(guān)；因此，鈣穩(wěn)態(tài)失常和激活P2X7受體膜孔形成，是AMD中RPE凋亡的可能原因。

3 P2X7受體在AMD病理過程中的作用

RPE是維持視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞健康的內(nèi)環(huán)境，組織受到炎癥、損傷、感染等刺激，會引起細(xì)胞外的ATP釋放增加，P2X7受體激活膜孔形成，鈣離子內(nèi)流，RPE細(xì)胞凋亡，干性AMD發(fā)生；同時激活P2X7受體，釋放活性氧，刺激慢性氧化應(yīng)激發(fā)生，使RPE細(xì)胞老化，導(dǎo)致AMD發(fā)生[34-35]。另一方面，P2X7受體激活后，也激活p38，p38調(diào)節(jié)白細(xì)胞介素-8（interleukin-1,IL-8）和VEGF，激發(fā)血管生長形成濕性AMD。氧化應(yīng)激，炎癥反應(yīng)和細(xì)胞死亡都與AMD形成相關(guān)，這已被廣泛認(rèn)識，P2X7受體參與了AMD氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)等過程，P2X7受體激活引起鈣穩(wěn)態(tài)失常也是AMD形成的可能原因[36]。

在干性AMD中，RPE首先損傷，進(jìn)一步引起光感受器細(xì)胞、脈絡(luò)膜血管功能損傷。在濕性AMD中，光感受器細(xì)胞損傷，脈絡(luò)膜新生血管形成，伴發(fā)視網(wǎng)膜下出血。Notomi S等[37]從濕性AMD（伴有視網(wǎng)膜下出血）患者中提取玻璃體，檢測ATP含量，發(fā)現(xiàn)ATP含量明顯增加；在一項體外研究中，Notomi S等用鼠視網(wǎng)膜細(xì)胞培養(yǎng)實驗，發(fā)現(xiàn)ATP大量釋放，光感受器細(xì)胞凋亡，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶9（caspases-9）激活，凋亡誘導(dǎo)因子從線粒體移位到細(xì)胞核，表明線粒體細(xì)胞凋亡途徑參與ATP誘導(dǎo)的光感受器細(xì)胞損傷。BBG（brilliant blue G）是一個選擇性P2X7受體拮抗劑，可以抑制視網(wǎng)膜下出血小鼠模型光感受器細(xì)胞的凋亡。在干性AMD的發(fā)展中，P2X7受體也起了重要作用，在一項體外研究，使用人類RPE細(xì)胞培養(yǎng)模型，發(fā)現(xiàn)P2X7受體表達(dá)在人類RPE細(xì)胞，P2X7受體激活可誘導(dǎo)RPE細(xì)胞凋亡[32]。

4 總結(jié)與展望

綜上所述，表達(dá)于人視網(wǎng)膜神經(jīng)感覺層及RPE層中的P2X7受體參與了AMD的病理過程，P2X7受體被激活導(dǎo)致鈣穩(wěn)態(tài)失常、RPE損傷細(xì)胞凋亡等氧化應(yīng)激反應(yīng)。在過去的十幾年里，人們對P2X7受體的研究已經(jīng)取得了較大進(jìn)展，但是要闡明P2X7受體在AMD中的病理生理作用及其對AMD進(jìn)程的調(diào)節(jié)過程，仍需要進(jìn)一步深入研究，這對于探索新的治療AMD的方法可能起到重要的指導(dǎo)作用。

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