泌尿系統(tǒng)疾病中P2嘌呤受體的作用研究進展

劉 乾 綜述 張 婷 審校

嘌呤能信號通路是指由內(nèi)源性核苷、核苷酸及其受體組成的嘌呤能信號轉導系統(tǒng)，其中P2嘌呤受體是一種特殊的細胞膜受體，在各種細胞中普遍表達，其引起下游一系列生物學反應，如細胞增殖、凋亡、細胞分化、免疫細胞募集和疼痛等[1]。P2嘌呤受體包括兩個結構和功能不同的亞家族，即P2X和P2Y，其中P2Y受體是典型的G蛋白偶聯(lián)受體，P2X受體屬于配體門控離子通道型受體，P2X和P2Y受體進一步細分為P2X(1～7)亞型和P2Y(1、2、4、6、11～14)亞型[2]。P2嘌呤受體可通過神經(jīng)遞質、自分泌或旁分泌的方式發(fā)揮不同的功能，可參與腎臟、膀胱和前列腺的正常功能，也可參與多種泌尿系統(tǒng)疾病，并引起疼痛、炎癥和腫瘤等[3]。因此，本文就泌尿系統(tǒng)疾病中P2嘌呤受體的作用研究進展進行綜述。

1腎臟疾病

1.1 慢性腎臟疾病(chronic kidney disease，CKD) CKD是最常見的腎臟疾病，其顯著的病理特征是持續(xù)性、輕度炎癥，研究顯示NLRP3炎癥小體參與了CKD的發(fā)展，而P2X7是該炎癥小體的激活劑。與野生型動物相比，高脂肪飲食的P2X7基因敲除小鼠的腎功能減弱，降低了NLRP3炎癥小體的活化，同時纖維化和氧化應激也減少，而高脂肪飲食的野生型小鼠尿蛋白/肌酐、白蛋白/肌酐及NLRP3與IL-1β mRNA的表達顯著增加，并誘導腎小球肥大、促進腎小球細胞凋亡、纖維連接蛋白和IV型膠原增加，促進氧化應激的進展，但上述變化在P2X7基因敲除小鼠中都下降，表明P2X7對CKD具有損害作用[4]。臨床研究顯示CKD患者外周血單個核細胞中P2X7 mRNA表達高于健康對照組，且早期CKD患者B淋巴細胞和單核細胞中特異性高表達P2X7蛋白[5]。上述研究表明，P2X7可促進CKD的發(fā)病，且可能是CKD的潛在治療靶點，其中P2X7受體抑制劑在缺血再灌注發(fā)生后早期(6 h內(nèi))給藥對腎功能損害有保護作用，但灌注恢復24 h后延遲給藥對腎功能損害無保護作用，其保護作用可能與抑制腎小管損傷和細胞死亡、抑制單核細胞趨化蛋白-1表達、調控正常T細胞表達和分泌有關。表明早期P2X7R抑制可減輕缺血再灌注損傷后的腎小管損傷和促炎反應[6]。

纖維化通常在CKD炎癥之后發(fā)生，單側輸尿管梗阻導致的腎纖維化小鼠模型中，P2X7受體編碼基因敲除后，盡管P2X7受體在腎小管上皮細胞中可短暫表達，但可顯著減少腎小管間質巨噬細胞浸潤程度、TGF-β表達及纖維化程度，從而抑制P2X7表達而緩解腎纖維化的形成[7]。而P2Y2受體也可能對CKD具有保護功能，而P2Y2基因敲除小鼠的生存率降顯著降低(63.1%比100%)，血壓、血尿素和尿白蛋白/肌酐比也顯著增加，清除率明顯降低，腎損傷范圍也更大[8]。相反，P2X4 受體在腎纖維化動物模型中具有保護作用，P2X4基因敲除小鼠在單側輸尿管梗阻導致的腎纖維化后比野生型小鼠更易發(fā)生纖維化，而機制研究顯示P2X4 受體可誘導近端小管細胞NLRP3炎性小體和促炎因子，并控制T細胞遷移，而T 細胞的細胞毒性功能可通過誘導成纖維細胞凋亡來抑制纖維化，因此抑制P2X4 受體表達可導致過度纖維化損傷[9]。

在治療方面，有研究比較了不同P2Y12抑制劑(氯吡格雷、普拉格雷和替格瑞洛)對CKD患者的有效性和安全性，結果顯示在CKD透析患者中，普拉格雷可通過降低冠狀動脈血運重建的風險更顯著地降低死亡風險[10]。此外，普拉格雷對于急性冠脈綜合征合并CKD的治療效果及安全性也顯著優(yōu)于氯吡格雷[11]。

1.2 多囊腎 多囊腎病(polycystic kidney disease，PKD)是一種遺傳性疾病，常以高血壓、疼痛、肝纖維化和終末期腎臟疾病為特征。在正常腎臟中，ATP通過與P2受體結合來調節(jié)血流動力學和上皮離子轉運，異常的嘌呤能信號傳導被認為是促成PKD發(fā)生的關鍵因素，其中P2嘌呤受體表達的變化(P2Y受體表達減少和 P2X 受體表達增加)會導致P2X的表達超過P2Y，并引起囊性上皮細胞內(nèi)鈣離子失調、氯離子分泌增加、鈉重吸收受損，以及囊性上皮細胞增殖增強而最終導致PKD[12]。

常染色體顯性多囊腎病(autosomal-dominant polycystic kidney disease, ADPKD)是最常見的遺傳性腎病，也是第四大腎衰竭原因。研究顯示，ADPKD患者P2X7、P2Y2及P2Y6受體的表達顯著增加[13]。其中P2X7 受體可通過促進液體分泌、誘導細胞凋亡而導致進行性囊腫擴張，而P2X7敲除和抑制均可使囊內(nèi)鈉再吸收正?；柚蛊渖L，從而顯著降低腎囊腫形成率(分別降低55.8%、35.7%)，且不影響其ADPKD的生存能力和腎排泄功能，這表明P2X7拮抗劑可能對這種ADPKD有治療潛力[14]。

常染色體隱性多囊腎病(autosomal-recessive polycystic kidney disease，ARPKD)是一種罕見的多囊腎病，常見于嬰幼兒。對于新生兒期診斷的ARPKD患兒，約有一半會在10歲時形成終末期腎病。研究顯示，而ARPKD囊腔內(nèi)ATP水平升高后對囊腫發(fā)育和進展的影響主要通過P2X4和(或)P2X7受體介導，且與ADPKD不同，ARPKD小鼠模型中P2X7受體激動劑可減少囊腫形成，表明P2X7受體也可能是ARPKD的治療靶點[14]。

1.3 腎癌 腎癌的主要治療方法是手術，而靶向治療通常是手術后的輔助治療或用于治療晚期腎癌，但療效甚微。而P2嘌呤能信號在癌癥中具有致病作用，對患者預后及治療也具有重要影響。研究顯示，P2X6 受體激活后通過調節(jié) Ca2+介導的 p-ERK1/2/MMP9 信號傳導增加腎細胞癌的遷移與侵襲性[15]。另外，在腎癌腫瘤微環(huán)境中ATP的濃度明顯增高，且P2嘌呤受體過表達與多種腎癌類型的較差預后相關，其中腎癌瘤周P2X7受體的表達顯著高于瘤內(nèi)，生存分析顯示，P2X7 高表達的透明細胞腎癌患者的生存率低于腫瘤內(nèi) P2X7 低表達的患者[16]。

不同類型腎癌的P2嘌呤受體的表達也存在差異，如透明細胞癌腫瘤中的大多數(shù)受體(包括P2X1、P2X3、P2X4、P2X7、P2Y1、P2Y4、P2Y6、P2Y13 和 P2Y14受體)表達比正常組織顯著增高，嫌色細胞腫瘤中的大多數(shù)受體(P2X1、P2X2、P2X5、P2X6、P2Y2、P2Y6 和 P2Y14 受體)表達顯著減少，而乳頭狀細胞癌中P2 受體的表達有增高及降低，其中P2X4、P2X7 和 P2Y13 受體表達增加，而 P2X2、P2X6、P2Y1、P2Y2 和 P2Y14 受體在腫瘤中表達減少，表明對于P2 嘌呤受體表達譜的分析可能與腎癌表型具有一定的相關性[17]。

2膀胱疾病

2.1 間質性膀胱炎 間質性膀胱炎是一種慢性疼痛的炎癥性膀胱疾病，但病因尚不清楚。臨床研究顯示，與無癥狀者相比，間質性膀胱炎尿路上皮組織樣本中P2X1和P2Y2受體的表達減少，而P2X2、P2X3受體及P2Y1、P2Y11受體蛋白表達顯著上調，其中P2X2和P2X3受體是下尿路敏感的主要原因。在另一項研究中，間質性膀胱炎患者的P2X2、P2X3受體蛋白雖升高，但P2X2、P2X3受體的mRNA表達則降低，該研究認為上述受體蛋白與mRNA表達的差異可能與潛在的負反饋有關[18]。此外，ATP是一種嘌呤能神經(jīng)遞質，與對照組相比，間質性膀胱炎患者的尿路上皮細胞中ATP顯著升高，并刺激膀胱平滑肌，而膀胱尿路上皮細胞ATP釋放的增強與膀胱慢性炎癥中P2X3受體蛋白表達的增加有關[19]。

Wu等[20]通過動物研究探討短絨野大豆對間質性膀胱炎的治療效果，結果顯示，間質性膀胱炎內(nèi)P2X2、P2X3受體蛋白的表達顯著上調，而短絨野大豆治療間質性膀胱炎或預處理均可顯著減低P2X2、P2X3受體蛋白的表達，并通過5-脂氧合酶和環(huán)氧化酶-2途徑抑制炎癥反應，包括減少炎癥因子IL-1β和IL-6的釋放、抑制肥大細胞與白細胞浸潤因此，P2嘌呤受體的激活可能是間質性膀胱炎的一個新的治療靶點。

2.2 膀胱過度活動癥(overactive bladder syndrome，OAB) OAB也是一種非常普遍的疾病，其中男女的發(fā)病率分別為7%～27%、9%～43%[21]。由于OAB的癥狀與尿液儲存有關，因此大部分研究集中在膀胱充盈的機制上，尿路上皮充盈時ATP的釋放可激活傳入神經(jīng)上的P2X2/3受體。而特發(fā)性OAB患者尿中ATP的濃度也會升高，且ATP的釋放與P2Y受體相關，其中P2Y激動劑可進一步促進ATP釋放，進而增加逼尿肌收縮，加快排尿頻率，最終引起逼尿肌過度活動。

臨床研究顯示P2Y6表達于膀胱黏膜，P2Y6表達的變化都可加快排尿頻率并誘導逼尿肌過度活動，誘發(fā)OAB相關癥狀。Firouzmand等[22]探討了P2Y6受體表達、ATP及二磷酸腺苷(adenosine diphosphate，ADP)濃度與OAB癥狀的關系，結果顯示P2Y6的表達水平與 OAB患者總癥狀嚴重程度和尿失禁的嚴重程度相關，但與總 ICIQ癥狀評分、頻率、夜尿、尿急評分或年齡無相關性，而ATP 濃度與患者總癥狀嚴重程度和ICIQ癥狀評分顯著相關，即使是輕度OAB，ATP 也會升高，表明ATP可能是OAB患者的診斷生物標志物。但研究顯示膿尿、間質性膀胱炎及前列腺增生患者中ATP均會升高，因此ATP對OAB患者的診斷缺乏特異性。而ATP可在膀胱黏膜層水解為ADP，且ADP濃度也與OAB總癥狀嚴重程度及ICIQ癥狀評分顯著正相關，因此尿ADP可能比ATP更適合作為OAB診斷標志物，而膀胱內(nèi)P2Y6受體的抑制可能對OAB癥狀有緩解作用[23]。

治療方面的研究顯示，米拉貝隆(β3-腎上腺素能受體激動劑)治療OAB后會顯著降低膀胱中P2X2、P2X3、P2X4和P2X7受體的表達，且長期服用可進一步改善排尿量和排尿效率等[21]。Lee等[24]則探討了八味帝黃丸治療對大鼠OAB的影響，結果顯示，OAB大鼠經(jīng)八味帝黃丸治療后可顯著抑制黏膜中M2、M3、P2X2、P2X3受體過表達，從而改善平均膀胱收縮間隔及排尿頻率，表明八味帝黃丸治療可通過抑制黏膜P2X2、P2X3、M2、M3受體蛋白過表達緩解OAB。此外，艾灸可通過抑制膽堿受體M2的表達，減少ATP的釋放和P2X3受體的表達，從而減少尿潴留患者殘余尿量，增大膀胱容積，表明艾灸可能通過抑制M2/ATP/P2X3通路治療OAB[25]。

2.3 膀胱癌 P2嘌呤受體在正常膀胱中也具有重要的作用，但這些受體在膀胱癌中的具體作用還不是十分明確。有研究探討P2X受體表達與尿路上皮分化的相關性，結果顯示P2X3受體蛋白在正常尿路上皮和低級別乳頭狀癌患者中表達相似，但在膀胱高級別乳頭狀癌患者中表達降低，而P2X5受體蛋白則在正常尿路上皮和高級別癌中高表達，但在低級別癌中表達減少，表明P2X3可能與尿路上皮分化相關，并可能是高級別乳頭狀癌的發(fā)病機制之一，而P2X5與高級別乳頭狀癌發(fā)病無關[26]。

Dietrich等[27]分析了P2嘌呤受體對膀胱癌患者的預后作用，結果顯示，P2X6受體在膀胱癌腫瘤內(nèi)及轉移性淋巴結中的表達與Kaplan-Meier分析一致，表明P2X6受體高表達與膀胱癌患者生存率的提高相關。該研究進一步在 T24 人膀胱癌細胞系中進行放射治療，結果顯示P2X6受體在T24細胞中表達下調，而放射治療后T24細胞中P2X6受體呈高表達，并抑制T24細胞生長，表明T24細胞系中的P2X6受體高表達可能是膀胱癌預后良好的預測因素[27]。

在膀胱癌腫瘤組織中，P2Y2受體表達上調，且P2Y2受體相應的增強子可在雌激素的刺激下轉錄生成有功能的增強子RNA (purinergic receptor P2Y2 enhancer RNA, P2RY2e)， P2RY2e作為雌激素相關的eRNA可通過作用于染色質環(huán)促進基因轉錄，從而參與調節(jié)多種不同的生物過程。有研究通過提取38對膀胱癌及其對應的癌旁組織RNA后，檢測P2RY2e的表達水平，結果顯示，膀胱癌腫瘤組織中P2RY2e高表達，且P2RY2e還可抑制腫瘤細胞凋亡并促進膀胱癌細胞的增殖和遷移，同時P2RY2e與組織學分級、腫瘤浸潤深度和TNM分期密切相關。但P2RY2e敲除后可抑制細胞的增殖、侵襲和遷移并促進腫瘤細胞凋亡，表明P2RY2e是膀胱癌發(fā)生和進展的致癌因子，而雌激素可以通過誘導 P2RY2e 促進膀胱癌的發(fā)生和侵襲[28]。

3前列腺疾病

3.1 前列腺炎 前列腺炎的患病率高達9.7%，而P2嘌呤受體在前列腺炎中具有損傷作用，如P2X3受體對于炎癥和組織損傷導致的疼痛反應至關重要。在大鼠慢性前列腺炎模型中，與對照組相比，在背根神經(jīng)節(jié)中P2X3受體蛋白表達增加，且其表達率隨炎癥反應加重而顯著升高，P2X3拮抗劑可顯著降低該區(qū)域內(nèi)的ATP，表明前列腺炎癥與P2X3表達增加有關，進而導致與前列腺炎相關的神經(jīng)敏感及疼痛，而P2X3受體可能是治療慢性前列腺炎疼痛的有效靶點。

此外，研究顯示，ATP還可通過P2X7受體參與多種慢性疼痛的傳遞。而慢性前列腺炎的疼痛是一種內(nèi)臟牽涉性疼痛，因前列腺主要受起源于L5-S2脊髓的神經(jīng)支配。研究顯示，慢性前列腺炎大鼠L5-S2脊髓背角內(nèi)P2X7、鈣結合銜接分子1及TNF-α、IL-1β含量均顯著高于對照組，但抑制P2X7可降低IL-1β和TNF-α的產(chǎn)生，而單獨用激動劑苯甲酰苯甲酸ATP激活P2X7則可顯著增加IL-1β和TNF-α的表達。表明慢性前列腺炎疼痛時，P2X7受體的激活可導致L5-S2脊髓中TNF-α和IL-1β的表達增加，而這可能是慢性前列腺炎疼痛的原因[29]。

3.2 前列腺增生 BPH是前列腺良性增生導致的進行性增大。P2受體在下尿路梗阻患者伴膀胱收縮功能受損中具有重要作用，Ziganshin等[30]納入30例因BPH行經(jīng)膀胱單純前列腺切除術，并制備離體平滑肌標本，以評價其活性以及P2受體配體的結合效率，其中P2受體激動劑包括ATP、ADP、尿苷-5’-三磷酸(uridine 5’ -triphosphate，UTP)、α,β -亞甲基-ATP、2-甲基硫代ADP，以及P2 受體拮抗劑(包括蘇拉明等)，其他配體包括卡巴膽堿、腎上腺素、組胺、血清素、阿托品。結果顯示，導致BPH患者膀胱收縮活動的P2受體亞型是P2X1受體，其中最有效的P2受體激動劑是α,β -亞甲基-ATP，ATP和2-甲硫基-ADP的活性明顯較低，而ADP 和 UTP 對人體膀胱沒有影響，另外，P2 受體激動劑的影響可被P2 受體拮抗劑抑制。

膀胱出口梗阻通常會導致逼尿肌過度活動和膀胱順應性降低，從而導致尿儲存癥狀，在BPH患者中，約有2/3的患者伴有逼尿肌過度活動。有研究探討了P2X1-3在健康男性者(n=26)和因BPH(n=41) 導致梗阻患者的膀胱中膽堿能神經(jīng)傳遞中的作用，結果顯示，與對照組相比，BPH 患者可通過突觸前P2X2/3受體的激活促進逼尿肌中神經(jīng)誘發(fā)的乙酰膽堿釋放量(比健康組高1.5倍)[31]。此外，P2X1受體在BPH患者逼尿肌中的過表達則可促進膀胱逼尿肌的收縮，從而導致下尿路梗阻患者膀胱收縮功能受損[30]。因此，P2X1-3受體拮抗劑可能治療BPH患者尿路梗阻。

3.3 前列腺癌 前列腺癌是男性癌癥相關死亡的第二大原因，其中炎癥、細胞損傷和細胞死亡可導致ATP釋放而激活免疫細胞和前列腺細胞上的P2受體，如P2X4受體參與中性粒細胞募集、巨噬細胞激活和分化，P2Y1受體可誘導前列腺癌細胞凋亡并抑制其增殖，而P2X5和/或P2Y11受體可顯著抑制激素難治性前列腺癌細胞的生長并誘導凋亡[32]。

Maynard等[33]通過對491例前列腺癌患者的分析，結果顯示，與良性組織、前列腺上皮內(nèi)瘤變、ERG陽性或PTEN缺失的前列腺癌相比，P2X4在前列腺癌組織中的表達顯著升高，且與腫瘤惡性程度具有相關性，而P2X4拮抗劑可降低腫瘤細胞的遷移和侵襲能力，且呈劑量依賴性，表明P2X4受體在前列腺癌侵襲性中具有重要作用，且P2X4可作為治療靶點[34]。而P2X7受體在高轉移和非轉移性前列腺癌細胞系中也均為高表達，在非惡性前列腺上皮細胞系中P2X7受體的表達水平極低，激活P2X7受體可促進侵襲性，同時EMT誘導相關基因(Snail,、IL-8和MMP-3)表達上調，而上皮標記物(E-Cadherin、Claudin-1等)表達減少。此外，當P2X7受體敲除后，前列腺癌細胞的侵襲程度減弱[35]。因此，P2X7也可成為潛在的治療靶點，其中Ghalali等[36]研究顯示，他汀類藥物可通過P2X7抵消細胞外ATP的侵襲性作用，從而降低侵襲性前列腺癌的風險。此外，P2Y受體的激活可通過Capase3/7和ROS信號通路誘導細胞凋亡，表明P2Y受體可能成為治療前列腺癌的潛在靶點，其中抑制P2Y2的表達可顯著抑制前列腺癌細胞在體內(nèi)的侵襲性與轉移[37]。而Le等[38]進一步探討了P2Y1受體激動劑與醋酸阿吡特龍聯(lián)合治療對前列腺癌細胞的抑制作用，結果顯示該聯(lián)合治療可通過降低菌落形成能力、細胞遷移能力和細胞侵襲能力，并誘導腫瘤細胞凋亡，從而抑制前列腺癌細胞的增殖與轉移，表明P2Y1受體激動劑聯(lián)合治療可能是前列腺癌一種新的治療策略[39]。

前列腺癌最常轉移到骨骼，而骨骼轉移可導致疼痛，從而降低患者的生活質量。研究顯示，多個P2嘌呤受體參與介導前列腺癌骨性疼痛。如P2X3受體阻斷對前列腺癌骨轉移大鼠模型有鎮(zhèn)痛作用。而單核細胞趨化蛋白-1 (monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)在慢性疼痛也具有促進作用，進一步的機制研究顯示，MCP-1主要通過PI3K/p-Akt信號通路誘導小膠質細胞中P2X4受體的表達可導致癌性骨痛的發(fā)生，而抑制MCP-1可降低P2X4受體表達和緩解疼痛，說明MCP-1與癌性骨痛誘導的P2X4受體表達和疼痛具有相關性[40]。

P2嘌呤受體通過接受細胞外核苷酸的信號而參與腎臟、膀胱和前列腺的正常功能，但這些受體的異常表達在病理狀態(tài)下也很常見，且通常與泌尿系統(tǒng)疾病的發(fā)生、進展或侵襲性有關，P2嘌呤受體也有望成為多種泌尿系統(tǒng)疾病的生物標志物以及治療靶點，但仍需進一步探索P2嘌呤受體失調在泌尿系統(tǒng)疾病中的作用，從而提高對疾病發(fā)病機制的認識，并為治療提供新的方向。