P2X7受體與胰腺癌關(guān)系的研究進展

朱曉娣，李倩倩綜述，趙榮蘭，彭效祥審校

0 引 言

胰腺癌是一種惡性消化道腫瘤，是2018年全球癌癥相關(guān)死亡的第七大原因，其發(fā)病率與死亡率接近，預后效果極差[1]。研究表明胰腺導管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC)占胰腺癌相關(guān)病例的90%以上，其五年存活率低于5%[2]。作為2型嘌呤能受體家族(P2受體)成員之一的嘌呤能離子通道型7(purinergic ligand-gatedion channel 7, P2X7)受體，具有廣泛的作用，參與胚胎發(fā)育、免疫系統(tǒng)的成熟、炎癥和癌癥等[3]。近年來，P2X7受體在腫瘤相關(guān)方面的機制研究備受關(guān)注。研究表明，P2X7受體在胰腺癌細胞中，尤其是在胰腺癌的腫瘤微環(huán)境中高表達，被激活后可促進癌細胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移[4]。P2X7受體及其信號通路可能成為胰腺癌診療的潛在靶點。本文就P2X7受體在胰腺癌中的研究進展作一綜述。

1 P2X7受體結(jié)構(gòu)

人類P2X7受體基因位于12號染色體12q24.31，編碼595個氨基酸，P2X7亞基主要以同源三聚體復合物形式存在，也可與P2X4亞基結(jié)合形成異聚體[5]。P2X7亞基具有一個N-末端殘基和C-末端尾部，1個含有ATP結(jié)合位點的胞外結(jié)構(gòu)域及2個跨膜螺旋。與P2X家族的其他亞型不同，P2X7受體的羧基末端較長，該區(qū)域有著重要的生理功能，如翻譯后修飾、大孔的形成、信號通路的激活等[6]。P2X7受體有10個剪接體(P2X7A-J)，具有高度多態(tài)性，已報道超過150個非同義單核苷酸多態(tài)性位點[7]。P2X7受體在體內(nèi)分布廣泛，如心臟、胰腺、腎、肌肉等；在幾乎在所有的免疫細胞中表達，如T淋巴細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞等[5]。

2 P2X7受體的功能

P2X7受體是非選擇性陽離子通道受體，ATP是其天然配體。生理條件下，P2X7受體對 K+、Na+、Ca2+有通透性；高濃度ATP反復或持續(xù)刺激下，其陽離子通道轉(zhuǎn)變?yōu)榉沁x擇性的膜孔，可滲透900Da以下的大分子，并引起細胞腫脹、空泡化乃至細胞死亡[6]。研究表明，P2X7受體與多條炎癥通路的激活相關(guān)，包括核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體3(Nod-like receptor protein 3, NLRP3)炎性體、炎性細胞因子白介素-1β (interleukin-1β, IL-1β) 和IL-18的釋放[8]。P2X7受體可調(diào)節(jié)細胞外ATP水平、免疫細胞的浸潤及胞外核苷酸酶的表達[9]，還可增強氧化磷酸化和糖酵解，調(diào)節(jié)磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B( phosphatidylinositol 3 kinase/protein kinase B, PI3K/PKB,又稱AKT )和缺氧誘導因子/血管內(nèi)皮生長因子(hypoxia—induciblefactr/vascular endothelial growth factor, HIF1α/VEGF)軸[10]。此外，其在神經(jīng)病理性疼痛中起重要作用[11]。P2X7受體在腫瘤方面表現(xiàn)為促癌抑癌雙重作用：抑制癌細胞增殖，如宮頸癌、腸上皮癌、基底細胞癌、膠質(zhì)細胞瘤及乳腺癌等[7,12]；促進癌細胞增殖，如P2X7受體通過釋放P物質(zhì)刺激神經(jīng)母細胞瘤的生長[13]，通過增加細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinases, ERK)和AKT磷酸化水平對卵巢腫瘤細胞活力產(chǎn)生正反饋等[14]，通過支持胰腺星狀纖維細胞(pancreatic stellate cells, PSCs)的增殖介導胰腺癌細胞的增殖[4]。

3 P2X7受體在胰腺癌中的作用

3.1 P2X7受體介導的炎癥在胰腺癌中的作用炎癥在腫瘤相關(guān)進展中發(fā)揮重要作用，已知慢性胰腺炎是胰腺癌的危險因素[15]。許倩倩等[16]闡述慢性胰腺炎惡性轉(zhuǎn)化的相關(guān)通路，表示長期的慢性炎癥過程中，轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)、核轉(zhuǎn)錄因子kappa B(nuclear factor kappa B, NF-κB)、Toll樣受體(Toll-like receptors, TLRs)等信號通路異常激活通過多種途徑誘導胰腺細胞惡性轉(zhuǎn)化，進而導致胰腺腫瘤的發(fā)生。研究顯示，PSCs是胰腺炎纖維化過程中關(guān)鍵介質(zhì)，其活化使自身增生活躍，遷移增多，可分泌大量I型膠原蛋白、纖維連接蛋白等，并能表達多種細胞因子、趨化因子和細胞黏附分子促進胰腺癌細胞的增殖和遷移[17]。Zhang等[3]研究結(jié)果表明P2X7受體的激活驅(qū)動NLRP3炎性體的組裝進而激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1(cysteine-containing aspartate-specific proteases-1, caspase-1)，促進IL-1β和IL-18的分泌，這些細胞因子能夠以自分泌或旁分泌方式上調(diào)多種信號通路，導致纖維化過程中重要介質(zhì)TGF-β1的增加，同時誘導PSCs的活化，導致慢性胰腺炎和胰腺纖維化的發(fā)生。Haanes等[18]通過PCR、免疫組織化學以及Western Blot等方法對野生型(WT)小鼠和P2X7受體基因敲除型(KO)小鼠中分離的PSCs進行研究，結(jié)果顯示W(wǎng)T小鼠中分離的PSCs數(shù)量比KO小鼠的PSCs數(shù)量高50%，證實P2X7受體可介導PSCs增殖。進一步研究使用不同濃度的ATP誘導WT和KO中PSCs細胞的增殖，結(jié)果顯示100μM ATP通過激活P2X7受體明顯促進PSCs的增殖，使胰腺發(fā)生纖維化進而發(fā)展為胰腺癌。Madka等[19]通過測序?qū)48Cre/+-LSL-KrasG12D/+小鼠(基因工程小鼠模型，胰腺特異轉(zhuǎn)錄因子p48Cre/+啟動KrasG12D/+激活的小鼠模型，可模擬胰腺上皮內(nèi)瘤變病變進展)胰腺腫瘤進行轉(zhuǎn)錄組學分析，結(jié)果顯示與正常胰腺組織相比，P2X7受體及其關(guān)鍵的炎性體成分：caspase-1和IL-1β高表達(P<0.05)；使用免疫熒光和免疫組化等方法進一步分析小鼠胰腺癌組織，結(jié)果表明P2X7受體是介導炎癥信號傳導促進胰腺腫瘤進展的關(guān)鍵因素。

3.2P2X7受體促進胰腺癌細胞增殖P2X7受體與腫瘤發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切，其表達增加可促進腫瘤細胞生長[20]。Giannuzzo等[4]將胰腺導管腺癌細胞系(PancTu-1Luc細胞)移植到裸鼠體內(nèi)，分別用P2X7受體變構(gòu)抑制劑 AZ10606120和鹽水干預小鼠，并通過生物發(fā)光成像非侵入性地示蹤腫瘤生長，結(jié)果顯示用 AZ10606120處理的小鼠生物發(fā)光減少；免疫組織化學分析，在AZ10606120處理組的腫瘤中PSCs數(shù)量/活性和膠原沉積減少，表明P2X7受體支持PSCs和PDAC細胞的增殖。Novak等[21]研究顯示至少有兩種P2X7受體同種型在PDAC中表達，且在細胞增殖以及細胞遷移和侵襲方面起關(guān)鍵作用。已知ERK1/2可調(diào)節(jié)細胞多種功能，包括細胞的生長、增殖、分化和凋亡，并且與多種疾病(包括胰腺癌)的發(fā)生有關(guān)[22]。Choi等[23]研究發(fā)現(xiàn)P2X7受體通過ERK1/2及JNK途徑促進胰腺癌細胞增殖；細胞外ATP能加快胰腺癌細胞周期從G0/G1期向S期和G2/M期的轉(zhuǎn)變。Sainz等[24]研究表明，腫瘤微環(huán)境中的人陽離子抗微生物蛋白18(human cationic antimicrobial protein-18, hCAP-18/LL-37)在晚期原發(fā)性和繼發(fā)性腫瘤的基質(zhì)中高表達，其通過激活胰腺癌癥干細胞(cancer stem cells, CSCs)促進PDAC的發(fā)展；進一步研究顯示hCAP-18/LL-37通過P2X7受體和甲?；氖荏w2(fomyl peptide receptor-2, FPR2)發(fā)出信號，P2X7受體和FPR2受體主要(>60%)表達于CSCs(即CD133+細胞)，CSCs是PDAC細胞的驅(qū)動亞群，具有獨特致瘤潛力，上述結(jié)果表明P2X7受體介導的信號通路可促進PDAC細胞的增殖。

3.3P2X7受體促進胰腺癌細胞侵襲和遷移在復雜的腫瘤微環(huán)境中，癌癥和基質(zhì)細胞可釋放出多種分子，促進腫瘤的增殖、遷移、侵襲[25]。研究表明，ATP作為一種新型促侵襲因子，P2X7受體可介導其促侵襲作用[26]。P2X7受體結(jié)構(gòu)抑制劑AZ10606120與其ATP結(jié)合位點偶聯(lián)，選擇性的抑制P2X7受體的激活。Pedersen等[22]用Panc-1細胞進行經(jīng)典的跨孔侵襲測定，將細胞與AZ10606120(10μM)，BzATP(10μM)和ATP(100μM)一起孵育24h。結(jié)果顯示，AZ10606120引起Panc-1細胞侵襲減少約20%，BzATP和ATP刺激分別使細胞侵襲增加約27%和55%，結(jié)果提示P2X7受體促進PDAC細胞的侵襲。Giannuzzo等[4]用體外劃痕傷口愈合試驗來評估P2X7受體在PancTu-1 Luc細胞遷移中的作用，細胞分別與AZ10606120和BzATP進行孵育。結(jié)果顯示：BzATP增加細胞遷移，30h內(nèi)傷口/間隙接近閉合；AZ10606120減少細胞遷移，70%～80%的傷口仍然開放，證實P2X7受體參與PancTu-1 Luc細胞遷移。

MMP2和MMP9是金屬基質(zhì)蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMPs)家族的兩個亞型，MMP2和MMP9與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，研究表明兩者在癌細胞中高表達可促進癌細胞的侵襲和遷移[27]。另有研究表明MMP9對胰腺癌的侵襲轉(zhuǎn)移發(fā)揮關(guān)鍵作用且與胰腺癌預后密切相關(guān)[28]。王勇等[29]通過細胞劃痕實驗探究P2X7受體在胰腺癌細胞侵襲遷移中發(fā)揮效應的機制，結(jié)果顯示：P2X7受體激活能夠使MMP2和MMP9的表達上調(diào)進而促進胰腺癌細胞的侵襲及遷移；同時P2X7受體的激活與AKT的磷酸化呈顯著相關(guān)性，表明P2X7受體激活可能通過AKT信號通路促進胰腺癌細胞的侵襲及遷移。Sainz等[24]使用P2X7受體特異性抑制劑KN-62干預晚期胰腺癌小鼠5周，結(jié)果顯示循環(huán)腫瘤細胞數(shù)量顯著減少，小鼠胰腺上皮內(nèi)瘤變病變進展為PDAC減輕；干預時間延長至16周時，小鼠胰腺高級別上皮內(nèi)瘤變和PDAC病變顯著減少，循環(huán)腫瘤細胞基本從血液中清除，上述結(jié)果表明 P2X7受體介導胰腺腫瘤的侵襲和遷移。

3.4P2X7受體在胰腺癌治療中的作用在胰腺癌的治療中，吉西他濱和5-氟尿嘧啶等常規(guī)化療藥物，治療效果不佳，主要原因是腫瘤微環(huán)境的復雜性[30-31]。Amrutkar等[32]研究表明PSCs在腫瘤基質(zhì)中主要發(fā)揮抗腫瘤藥物的作用，并通過分泌纖維黏連蛋白、介導ERK1/2途徑增強胰腺癌細胞對吉西他濱的化療耐藥性。他汀類藥物是強效降膽固醇藥物，近年來研究發(fā)現(xiàn)其在腫瘤方面起重要作用，對包括胰腺癌在內(nèi)的多種腫瘤細胞的增殖發(fā)揮抑制效應[33]。另有研究表明其可通過P2X7受體介導抑制胰腺癌和肝癌細胞中AKT的磷酸化，抑制癌細胞增殖誘導癌細胞分化或凋亡[34]。Mohammed等[35]研究發(fā)現(xiàn)，阿托伐他汀誘導的PDAC進展延遲與p48Cre/+-LSL‐KrasG12D/+小鼠中P2X7受體的下調(diào)相關(guān)，證實阿托伐他汀對胰腺上皮內(nèi)瘤變病變進展為PDAC有顯著的預防效果。目前，他汀類藥物已作為預防和治療胰腺癌的放化療輔助藥物應用于臨床，并取得較好的療效。臨床治療胰腺癌的相關(guān)藥物中，P2X7受體抑制劑的作用具有矛盾性。Giannuzzo等[4]提出P2X7受體抑制劑 AZ10606120對癌細胞具有抗增殖作用，能夠減少胰腺癌相關(guān)纖維化；而 Madka等[18]通過測試兩種P2X7受體拮抗劑A438079和AZ10606120，發(fā)現(xiàn)A438079和AZ10606120靶向P2X7受體途徑未能顯示出對胰腺癌的預防作用，甚至還略微增強了PDAC的胰腺上皮內(nèi)瘤變進展。因此，P2X7受體抑制劑在應用于臨床治療高危個體前尚需進行大量前期研究。

4 結(jié)語與展望

胰腺癌是一種惡性消化道腫瘤，具有高度侵襲性，復雜的腫瘤微環(huán)境對多種放化療藥物具有高抗性。隨著P2X7受體結(jié)構(gòu)功能的日益完善，其在腫瘤方面的作用機制也趨于復雜化。多項研究數(shù)據(jù)表明，P2X7受體在胰腺導管腺癌細胞及其腫瘤微環(huán)境中過表達，其介導的炎癥促進胰腺腫瘤的發(fā)生和發(fā)展，并能通過多種途徑促進胰腺癌細胞的增殖、侵襲和遷移。因此，P2X7受體及其信號通路有望成為胰腺癌治療的潛在藥物靶點。近年來，多項臨床數(shù)據(jù)顯示胰腺癌化療藥物的藥效不容樂觀，而他汀類藥物可通過作用于P2X7受體作為輔助化療藥物發(fā)揮抑癌效果，提供胰腺癌治療的新途徑。然而，關(guān)于P2X7受體在復雜腫瘤微環(huán)境中的作用，表達P2X7受體的細胞——PDAC細胞、PSCs和免疫細胞之間的潛在相互作用以及P2X7受體是如何介導他汀類藥物發(fā)揮抑癌效應的等問題，都需要深入研究闡述。關(guān)于P2X7受體抑制劑的臨床應用存在矛盾性是否與腫瘤的類型、抑制劑的劑量、持續(xù)時間及微環(huán)境的影響等有關(guān)，有待進一步深入研究。因此，需要對P2X7受體做更加精確的研究，為臨床胰腺癌治療提供重要的實驗和理論依據(jù)。