嘌呤信號在肝臟免疫調(diào)節(jié)中的作用

馬發(fā)祥, 涂正坤

吉林大學(xué)第一醫(yī)院腫瘤免疫實(shí)驗(yàn)室, 長春 130021

嘌呤在體內(nèi)主要以嘌呤核苷酸的形式存在,除了具有關(guān)鍵的細(xì)胞內(nèi)功能外, NAD+和ATP及其水解產(chǎn)物包括ADP、AMP和腺苷,是參與生理過程和病理狀況的重要細(xì)胞外信號。這些嘌呤分子激活1型(P1)和2型(P2)兩個(gè)嘌呤受體家族,從而激活不同的細(xì)胞內(nèi)信號通路[1]。

肝臟由不同類型的細(xì)胞組成,包括肝細(xì)胞、肝星狀細(xì)胞(HSC)、肝竇內(nèi)皮細(xì)胞(LESC)、Kupffer細(xì)胞(KC)、肝竇內(nèi)淋巴細(xì)胞等[1]。肝臟是體內(nèi)代謝的主要器官,還具有重要的免疫功能,負(fù)責(zé)從體循環(huán)中清除病原體和外源性抗原。肝臟的關(guān)鍵部位及其獨(dú)特的脈管系統(tǒng)使其能夠從外周血中募集免疫細(xì)胞發(fā)揮固有免疫和適應(yīng)性免疫的功能[2]。本文總結(jié)了肝臟環(huán)境中的嘌呤信號并討論了其在慢性肝臟疾病中的作用。

1 嘌呤信號

嘌呤信號包括細(xì)胞內(nèi)嘌呤釋放到細(xì)胞外,以自分泌和旁分泌作用方式激活P1和P2嘌呤受體家族,以及通過胞外酶(CD38、CD39、CD73等)調(diào)節(jié)細(xì)胞外ATP/腺苷水平,以終止ATP核苷酸信號[1]。組織損傷引起釋放的ATP對中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突細(xì)胞和記憶T淋巴細(xì)胞具有趨化性并激活它們,NAD+也可以通過殺死某些T淋巴細(xì)胞來影響炎癥。細(xì)胞外ATP和各種其他核苷酸激活P2X或P2Y受體以刺激炎癥。隨著時(shí)間的推移, ATP引起的炎癥減弱甚至轉(zhuǎn)為抗炎,這是由于調(diào)節(jié)細(xì)胞的募集和胞外酶(如CD39和CD73)的誘導(dǎo),這些酶可將細(xì)胞外ATP快速轉(zhuǎn)化為腺苷[3],腺苷通過免疫細(xì)胞上抗炎A2A和A2B腺苷受體發(fā)揮作用。

1.1 ATP和P2受體 ATP 被廣泛認(rèn)為是連接合成代謝和分解代謝的能量交換因子,并且還參與主動(dòng)運(yùn)輸、運(yùn)動(dòng)收縮、磷酸化等。此外,細(xì)胞外ATP還被認(rèn)為是一種重要的胞外信號,可通過細(xì)胞表面的P2受體發(fā)揮炎性作用。P2受體包括離子型P2X(P2X1～7)受體和代謝型P2Y(P2Y1、2、4、6、11～14)受體兩個(gè)亞家族。P2X7受體已被廣泛報(bào)道被ATP激活活化NLRP3炎性小體,活化的炎性小體通過capase1剪切IL-1β前體產(chǎn)生成熟的IL-1β并釋放引起炎癥[4]。已有研究[5-6]表明,ATP可以和P2Y2受體結(jié)合調(diào)節(jié)粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的趨化性。

1.2 腺苷和P1受體 腺苷可通過經(jīng)典途徑和非經(jīng)典途徑分別由ATP和NAD+代謝產(chǎn)生,細(xì)胞外腺苷可通過P1受體發(fā)揮抗炎性作用。P1受體目前已被發(fā)現(xiàn)四種,即A1、A2A、A2B和A3腺苷受體。四種受體均為G蛋白偶聯(lián)受體,A1和A3受體優(yōu)先與Gi/o蛋白偶聯(lián),抑制腺苷酸環(huán)化酶和cAMP的產(chǎn)生,而A2A和A2B受體通常是觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)cAMP積累的Gs偶聯(lián)受體,引起抗炎反應(yīng)的信號通路因細(xì)胞類型而異[7]。

1.3 腺苷產(chǎn)生經(jīng)典途徑的胞外酶 腺苷產(chǎn)生的經(jīng)典途徑由ATP代謝產(chǎn)生,首先由CD39水解ATP為AMP。CD39是一種跨膜蛋白,有兩個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域錨定在細(xì)胞膜上,并包含五個(gè)高度保守的序列結(jié)構(gòu)域,被稱為“腺苷三磷酸雙磷酸酶保守區(qū)”,這些序列結(jié)構(gòu)域參與活性位點(diǎn)形成和磷酸水解的細(xì)胞外核苷酸催化[8]。接著,CD73進(jìn)一步水解AMP為腺苷。CD73是一種GPI錨定酶,包含一個(gè)N端結(jié)構(gòu)域和一個(gè)C端結(jié)構(gòu)域,它們由一個(gè)短α螺旋連接起來,N端結(jié)構(gòu)域可以結(jié)合金屬陽離子,而C端結(jié)構(gòu)域結(jié)合AMP發(fā)揮催化作用,CD73也可以以可溶形式存在,具有與膜結(jié)合形式相似的活性[9]。

CD39和CD73的表達(dá)受到微環(huán)境中缺氧、氧化應(yīng)激和炎性細(xì)胞因子的影響[10]。在轉(zhuǎn)錄水平上,CD39和CD73的表達(dá)被多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控,如Sp1、HIF-1α、Stat3和Gfi-1[10-12]。CD39的啟動(dòng)子上存在轉(zhuǎn)錄因子Sp1的結(jié)合位點(diǎn),Sp1在缺氧誘導(dǎo)的CD39表達(dá)中起關(guān)鍵作用[13]。缺氧還可通過HIF-1α結(jié)合CD73啟動(dòng)子增強(qiáng)CD73的表達(dá)[11]。在輔助性T淋巴細(xì)胞17(Th17)中,IL-6介導(dǎo)的Stat3轉(zhuǎn)錄因子激活和TGF-β驅(qū)動(dòng)的Gfi-1轉(zhuǎn)錄抑制因子下調(diào)則可增加CD39和CD73的表達(dá)[12]。

1.4 腺苷產(chǎn)生非經(jīng)典途徑的胞外酶 腺苷也可由CD38、CD203a、CD73代謝NAD+產(chǎn)生。該途徑繞過了CD39介導(dǎo)的經(jīng)典途徑,由CD38將NAD+轉(zhuǎn)化為ADPR,ADPR隨后被CD203a水解為AMP,AMP再被CD73水解為腺苷。在結(jié)構(gòu)上,CD38 是一種具有單個(gè)跨膜片段的單鏈糖蛋白,由300個(gè)氨基酸組成[14]。CD203a是一種Ⅱ類跨膜糖蛋白,位于質(zhì)膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中,以230～260 kD的同型二聚體形式存在,蛋白質(zhì)的還原形式具有115～135 kD的分子大小,具體取決于細(xì)胞類型[15]。當(dāng)微環(huán)境中不存在CD39的表達(dá)時(shí),非經(jīng)典途徑可能作為一種主要的腺苷產(chǎn)生來源。

2 嘌呤信號在肝臟微環(huán)境中的作用

肝臟是人體最大的實(shí)質(zhì)器官,在蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂類的代謝發(fā)揮關(guān)鍵功能,并通過膽汁清除有毒廢物。同時(shí),肝臟也被認(rèn)為是以天然免疫為主的一個(gè)免疫特惠器官[16]。肝組織由實(shí)質(zhì)性細(xì)胞(肝細(xì)胞)和非實(shí)質(zhì)性細(xì)胞(NPC)組成。NPC主要包括LESC、KC、HSC和肝內(nèi)免疫細(xì)胞。肝內(nèi)免疫細(xì)胞包括樹突細(xì)胞、自然殺傷(NK)細(xì)胞、NKT淋巴細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞等。在正常生理情況下,從胃腸道經(jīng)門靜脈流向肝臟的血液中富含營養(yǎng)物質(zhì)、細(xì)菌產(chǎn)物、毒素以及大量食物性抗原,而不引起肝臟炎癥和損傷。在病理情況下,大多數(shù)病原體在肝臟成功清除,甚至一些已建立感染的病原體最終也會(huì)被肝臟免疫反應(yīng)所清除。這一過程中,肝臟組織獨(dú)特的微環(huán)境和肝竇內(nèi)免疫細(xì)胞包括肝細(xì)胞、NPC、 KC、NK細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞調(diào)節(jié)肝臟區(qū)域免疫反應(yīng),從而決定肝臟免疫和耐受[16]。肝臟微環(huán)境中復(fù)雜的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制目前尚不完全清楚。

嘌呤信號包括ATP信號和腺苷信號,受到胞外酶和嘌呤受體在肝臟駐留細(xì)胞及肝臟募集的免疫細(xì)胞表面表達(dá)調(diào)控。生理狀態(tài)下,ATP的濃度和腺苷濃度被胞外酶控制在穩(wěn)定的平衡狀態(tài)以維持肝臟的正常代謝功能。肝臟疾病會(huì)導(dǎo)致嘌呤信號的失衡,影響肝臟內(nèi)各種細(xì)胞的功能(圖1)。

注:Treg,調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞。圖1 嘌呤信號對肝臟中細(xì)胞的調(diào)節(jié)Figure 1 Regulation of cells in the liver by purine signaling

2.1 肝細(xì)胞 肝細(xì)胞是肝臟中主要的實(shí)質(zhì)細(xì)胞,約占肝臟質(zhì)量的80%。肝細(xì)胞執(zhí)行肝臟的主要代謝活動(dòng)。肝細(xì)胞上CD73表達(dá)與Mallory-Denk 小體的形成相關(guān)進(jìn)而導(dǎo)致對肝病的易感性[17]。肝細(xì)胞表面P2X4受體激活調(diào)節(jié)細(xì)胞體積[18],P2X7受體激活介導(dǎo)肝細(xì)胞Ca2+依賴性的殺傷作用[19]。P2Y受體和P1受體的激活多與肝細(xì)胞的代謝功能相關(guān), P2Y1和P2Y2受體激活調(diào)節(jié)糖原代謝[20-21],P2Y13受體激活調(diào)節(jié)膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)[22],P1受體激活主要與尿素合成相關(guān)[23]。

2.2 LESC LSEC形成可滲透屏障,充當(dāng)血細(xì)胞、HSC和肝細(xì)胞之間的界面,具有非常高的內(nèi)吞能力。LESC上有CD39和CD73的表達(dá),部分肝切除術(shù)后,CD39 的表達(dá)在LESC上增加并且與肝再生相關(guān)[24]。此外,由LESC上CD39和CD73產(chǎn)生的腺苷可通過減少中性粒細(xì)胞積累限制炎癥[25]。P2Y受體與血管收縮相關(guān),介導(dǎo)LESC釋放NO和分泌前列腺素,P2X7激活會(huì)募集中性粒細(xì)胞引發(fā)炎性反應(yīng)[26]。缺氧狀態(tài)下,A2B受體上調(diào),它的激活可調(diào)節(jié)血管的通透性變化。

2.3 HSC HSC具有兩種表型:靜止的維生素 A 儲存細(xì)胞和活化的肌成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞,在肝損傷的情況下負(fù)責(zé)膠原沉積。HSC在靜止和激活條件下均表達(dá) CD39 mRNA[27]。在肌成纖維細(xì)胞上CD73高表達(dá)而CD39并未觀察到表達(dá)[28]。靜止的HSC表達(dá)P2Y 亞型 P2Y2 和 P2Y4,激活的HSC表達(dá) P2Y 亞型 P2Y6,P2Y 受體將細(xì)胞外 ATP 與肌醇三磷酸介導(dǎo)的細(xì)胞溶質(zhì)鈣信號聯(lián)系起來,從而導(dǎo)致局部鈣信號傳導(dǎo)和細(xì)胞收縮[28]。HSC上A2A受體的激活抑制HSC收縮功能[29],增強(qiáng)增殖功能[30],還可以增加Ⅰ型膠原蛋白和Ⅲ型膠原蛋白的生成[31-32]。

2.4 單核/巨噬細(xì)胞 肝臟中的單核/巨噬細(xì)胞包括從外周血募集的單核巨噬細(xì)胞和肝臟駐留的KC。KC是人體最大的單核/巨噬細(xì)胞群,占肝臟中的NPC約35%和所有組織巨噬細(xì)胞的90%。單核細(xì)胞表達(dá)CD39但很少表達(dá)CD73,巨噬細(xì)胞CD73和CD39都有表達(dá)。巨噬細(xì)胞表達(dá)的CD39通過將ATP水解最終產(chǎn)生腺苷減弱P2X7引起的炎癥并減弱膿毒癥引起的肝損傷[33]。在感染和腫瘤中也發(fā)現(xiàn)了單核/巨噬細(xì)胞胞外酶的上調(diào)導(dǎo)致ATP被水解產(chǎn)生腺苷,促進(jìn)感染和腫瘤進(jìn)展[34-35]。單核/巨噬細(xì)胞表達(dá)P2X7受體,其激活會(huì)活化NLRP3炎性小體導(dǎo)致IL-1β的大量釋放引起炎癥[36]。巨噬細(xì)胞表面表達(dá)A2A和A2B受體,腺苷可激活A(yù)2A和A2B受體產(chǎn)生抗炎性細(xì)胞因子IL-10抑制炎癥[34]。

2.5 NK細(xì)胞 肝臟含有體內(nèi)數(shù)量最多的NK細(xì)胞。肝臟內(nèi)所有淋巴細(xì)胞的三分之一到二分之一可以定義為NK細(xì)胞。通常這些先天性淋巴細(xì)胞在大多數(shù)其他組織中很少見,但在篩查感染和組織病理學(xué)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。健康個(gè)體的NK 細(xì)胞中很少有CD73 的表達(dá),但是在受到環(huán)境影響時(shí),CD73可以在NK細(xì)胞上表達(dá)。已經(jīng)有報(bào)道在腫瘤微環(huán)境和暴露于間充質(zhì)干細(xì)胞時(shí),NK細(xì)胞CD73的表達(dá)被顯著上調(diào)[37-38]。CD39也已經(jīng)被報(bào)道在NK細(xì)胞上表達(dá)并且CD39缺失調(diào)節(jié)IFN-γ的分泌減輕小鼠的肝缺血/再灌注損傷[39]。在腫瘤微環(huán)境中,CD73和CD39表達(dá)導(dǎo)致的腺苷產(chǎn)生抑制NK細(xì)胞反應(yīng)進(jìn)而導(dǎo)致免疫抑制,CD39的抑制劑可作為一種藥物恢復(fù)NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性[40]。P2X和P2Y受體在NK細(xì)胞上表達(dá),它們的激活會(huì)抑制 NK 細(xì)胞分泌 IFN-γ,抑制 NK 細(xì)胞毒性,促進(jìn)肝再生[41]。A2AR是NK細(xì)胞上主要表達(dá)的腺苷受體,激活抑制 NK 細(xì)胞成熟、增殖、活化、細(xì)胞毒性細(xì)胞因子(如IFN-γ和TNF-α)的產(chǎn)生,以及對靶細(xì)胞的殺傷功能[42-45]。

2.6 T淋巴細(xì)胞 T淋巴細(xì)胞是淋巴細(xì)胞的主要組分,是細(xì)胞免疫的主要效應(yīng)細(xì)胞。在肝臟內(nèi),常規(guī)T淋巴細(xì)胞包括 CD8+和 CD4+T淋巴細(xì)胞,這些受體分別在 MHC Ⅰ類和Ⅱ類分子的背景下識別抗原。肝臟中的CD8+T淋巴細(xì)胞的數(shù)量通常超過 CD4+T淋巴細(xì)胞并且效應(yīng)細(xì)胞/記憶細(xì)胞的頻率高于血液中的頻率。CD39在Treg上表達(dá),CD73在小鼠的Treg上與CD39共表達(dá),但是在人類的Treg中僅有很少一部分表達(dá)CD73[9]。除Treg外, CD8+T淋巴細(xì)胞和Th17也表達(dá)CD73和CD39,并抑制免疫反應(yīng)[46-47]。P2X7受體在各種T淋巴細(xì)胞表面均有表達(dá),被激活后抑制Treg的功能并阻斷產(chǎn)生IL-10的CD8+T淋巴細(xì)胞發(fā)育[46]。腺苷受體A2AR 在效應(yīng)T淋巴細(xì)胞的炎癥過程中上調(diào)[48]。其激活抑制效應(yīng)T淋巴細(xì)胞增殖[49]、細(xì)胞毒活性和細(xì)胞因子產(chǎn)生(如TNF-α、IFN-γ、IL-2),導(dǎo)致外周免疫抑制。

2.7 B淋巴細(xì)胞 B淋巴細(xì)胞是體液免疫應(yīng)答的主要細(xì)胞,通過產(chǎn)生抗體、抗原遞呈和產(chǎn)生細(xì)胞因子的方式發(fā)揮免疫功能。通常,B淋巴細(xì)胞活化、分化和增殖發(fā)生在次級淋巴器官的淋巴濾泡中,肝內(nèi)生發(fā)中心IgM、IgD、IgG陽性B淋巴細(xì)胞分布及 Ki-67、CD23 或 bcl-2、bcl-6 基因產(chǎn)物的表達(dá)模式與淋巴結(jié)相似,提示肝內(nèi)生發(fā)中心作為功能性濾泡結(jié)構(gòu)發(fā)揮作用。人類B淋巴細(xì)胞對于CD39和CD73往往是共表達(dá)[50]。B淋巴細(xì)胞上CD39和CD73通過產(chǎn)生腺苷發(fā)揮免疫抑制的功能。B淋巴細(xì)胞表達(dá)CD39和CD73產(chǎn)生腺苷可通過抑制巨噬細(xì)胞的殺菌功能和抑制T淋巴細(xì)胞增殖等方式抑制免疫應(yīng)答[50-51]。除直接表達(dá)胞外酶外,B淋巴細(xì)胞還可以釋放表達(dá)CD39和CD73的囊泡抑制其他細(xì)胞的免疫功能[52]。B淋巴細(xì)胞上P2受體的表達(dá)和功能目前并沒有明確報(bào)道。Saze等[50]發(fā)現(xiàn)B淋巴細(xì)胞表達(dá)A1、A2A和A3受體,但不表達(dá)A2B受體,并且A3受體的激活抑制B淋巴細(xì)胞增殖。

3 嘌呤信號在肝臟疾病中的作用

3.1 肝炎

3.1.1 ATP通過P2受體引發(fā)炎癥 有氧條件下線粒體氧化磷酸化是肝細(xì)胞ATP產(chǎn)生的主要來源[53]。生理狀態(tài)下的胞外ATP水平受到嚴(yán)格的控制,通常維持在微摩水平,控制ATP釋放的機(jī)制包括分泌性胞吐作用、連接蛋白或 pannexin半通道、ATP 結(jié)合盒 (ABC) 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等[10]。然而在肝臟炎癥發(fā)生時(shí),往往會(huì)導(dǎo)致肝細(xì)胞的損傷,ATP會(huì)從損傷的細(xì)胞中釋放出來,細(xì)胞外的ATP濃度顯著增加。ATP是P2受體的配體,P2 受體家族由 P2Y G蛋白偶聯(lián)受體和 P2X (P2X1～7) 配體門控離子通道組成。P2X7 受體已被廣泛研究,細(xì)胞外的ATP激活特異性P2X7受體活化NLRP3炎性小體,活化的炎性小體剪切IL-1β前體,進(jìn)而導(dǎo)致IL-1β的大量釋放[54]。在伴刀豆球蛋白 A (Con A) 誘導(dǎo)的急性肝炎中,大量 ATP 從肝臟釋放并誘導(dǎo) P2Y2受體表達(dá),增強(qiáng)細(xì)胞炎性反應(yīng)并促進(jìn)肝細(xì)胞死亡[55]。此外還有研究[56]表明,ATP除了可以直接增強(qiáng)免疫細(xì)胞炎性反應(yīng)外,還可以通過P2Y受體激活使炎癥細(xì)胞向組織損傷部位募集,發(fā)揮炎癥效應(yīng)。

3.1.2 腺苷通過P1受體限制炎癥 ATP可通過胞外酶代謝為腺苷。為了限制炎癥,肝臟募集表達(dá)高水平 CD39 和 CD73 的免疫細(xì)胞,這些免疫細(xì)胞一方面可以清除ATP減弱炎癥反應(yīng),另一方面可以產(chǎn)生免疫抑制性的腺苷發(fā)揮抗炎功能。Savio等[33]的研究證明了巨噬細(xì)胞中的 CD39清除 eATP 并最終產(chǎn)生腺苷來減輕敗血癥相關(guān)的肝損傷。腺苷對免疫細(xì)胞P1受體的激活可直接發(fā)揮抗炎作用。巨噬細(xì)胞是產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子和抗炎性細(xì)胞因子的主要細(xì)胞,腺苷可抑制巨噬細(xì)胞TNF-α、IL-12的產(chǎn)生,增加IL-10的產(chǎn)生[34,57],但對于影響細(xì)胞因子產(chǎn)生的機(jī)制根據(jù)研究所選擇的細(xì)胞不同其發(fā)揮作用的受體也不同,主要是A2A和A2B受體發(fā)揮作用。對于NK細(xì)胞,腺苷抑制 NK 細(xì)胞的細(xì)胞毒活性和細(xì)胞因子產(chǎn)生[44]。關(guān)于T淋巴細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn),A2A是腺苷發(fā)揮作用的主要受體,A2A受體激活可抑制幼稚 CD4+T淋巴細(xì)胞分泌 IL-2[58],從而減少其在T淋巴細(xì)胞受體刺激后的增殖,A2A受體激活還抑制初始 CD4+T淋巴細(xì)胞和極化 Th1、Th2 細(xì)胞產(chǎn)生的 IFN-γ及IL-4[59]。除免疫細(xì)胞外,腺苷也可以通過A2B作用于內(nèi)皮細(xì)胞調(diào)節(jié)血管的屏障功能防止免疫細(xì)胞在組織中聚集而減弱炎癥反應(yīng)[60]。病毒性肝炎是常見的慢性肝病之一,其特點(diǎn)是免疫抑制導(dǎo)致病毒持續(xù)感染。研究[61]發(fā)現(xiàn)HBV感染者中有更高比例的CD39+Treg并與疾病進(jìn)展相關(guān),此外在戊型肝炎患者的外周血中檢測到 Treg 上 CD73 的表達(dá)顯著升高[62],說明腺苷導(dǎo)致的免疫抑制可能是病毒性肝炎中病毒持續(xù)存在的原因。

3.2 肝纖維化

3.2.1 嘌呤信號作用于HSC導(dǎo)致肝纖維化 多種原因引起的肝損傷使肝形成瘢痕組織導(dǎo)致肝纖維化。如果瘢痕形成過程持續(xù)一段時(shí)間,纖維化就會(huì)變成永久性的發(fā)展為肝硬化。引起肝纖維化的主要細(xì)胞成分是HSC,它分化為肌成纖維細(xì)胞而導(dǎo)致胞外基質(zhì)的積累。靜止的HSC表達(dá)P2Y2R和P2Y4R,而活化的HSC表達(dá)P2Y6R,這些受體均可被ATP和UTP激活,HSC中 P2Y受體的激活使前膠原Ⅰ轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)三倍,說明P2Y受體可能在纖維化中有關(guān)鍵作用[27]。有研究[63]表明,P2X7 受體可以通過 PKC 依賴性 GSK3β 通路介導(dǎo)乙醛誘導(dǎo)的HSC活化升高膠原的蛋白質(zhì)和 mRNA水平,抑制P2X7R可減輕小鼠模型中的肝損傷和纖維化。Le Guilcher等[64]研究表明,當(dāng)敲除P2X4R基因或?qū)2X4R給予藥理學(xué)抑制可保護(hù)小鼠免于肝纖維化和肝肌成纖維細(xì)胞積累。在小鼠的肝纖維化標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞間的纖維化隔膜和肝竇間隙中CD73表達(dá)增加[28],敲除CD73后小鼠肝臟釋放的腺苷水平降低,肝臟中的膠原蛋白含量也明顯降低從而防止肝纖維化[65]。關(guān)于P1受體在纖維化中作用的報(bào)道主要集中在A2AR上,TAA誘導(dǎo)的肝纖維化小鼠肝臟A2AR表達(dá)增加[32],腺苷激活A(yù)2AR可促進(jìn)HSC的增殖和Ⅲ型膠原的表達(dá)[30,32]。A2AR缺陷小鼠可防止小鼠發(fā)生纖維化[32],A2AR 拮抗劑治療既可以預(yù)防也可以逆轉(zhuǎn)乙醇誘導(dǎo)的肝纖維化[66]。以上這些研究表明無論是ATP信號還是腺苷信號都在肝纖維化中發(fā)揮著促纖維化作用,P1和P2受體可作為纖維化治療的潛在靶點(diǎn)。

3.2.2 嘌呤信號通過調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)調(diào)節(jié)肝纖維化 炎癥在纖維化過程的任何階段,甚至在纖維化消退過程中都起著關(guān)鍵作用。在肝臟炎癥期間,免疫細(xì)胞釋放大量炎性和抗炎性細(xì)胞因子,這些細(xì)胞因子對于HSC的激活具有調(diào)節(jié)作用。ATP和腺苷分別作用于免疫細(xì)胞調(diào)節(jié)炎性和抗炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生。TNF-α和IL-1是ATP炎性信號中產(chǎn)生的兩種主要細(xì)胞因子。在肝纖維化過程中,TNF-α在HSC的活化和細(xì)胞外基質(zhì)的合成中起重要作用[67],IL-1可直接激活HSC,刺激其產(chǎn)生MMP-9、MMP-13和TIMP-1,導(dǎo)致肝纖維化[68]。腺苷可誘導(dǎo)免疫細(xì)胞產(chǎn)生TGF-β和IL-10。TGF-β 是已知最強(qiáng)的肝纖維化誘導(dǎo)劑,TGF-β1已被證明在肝纖維化的啟動(dòng)和維持中發(fā)揮關(guān)鍵作用,TGF-β1可通過多方面作用促纖維化,包括刺激HCS活化,誘導(dǎo)基質(zhì)產(chǎn)生基因表達(dá),抑制細(xì)胞外基質(zhì)降解等[69-70]。IL-10可下調(diào)促炎反應(yīng)并對肝纖維化具有調(diào)節(jié)作用,IL-10 已被證明通過抑制 HSC 活性發(fā)揮抗纖維化作用[70],IL-10對于肝纖維化患者可能具有治療潛力。因此腺苷通過免疫細(xì)胞對纖維化的作用可能是雙向的。

3.3 肝細(xì)胞癌(HCC) 慢性肝炎和肝硬化最終可發(fā)展為HCC。從壞死細(xì)胞中釋放的ATP 作為免疫系統(tǒng)的早期危險(xiǎn)信號在腫瘤進(jìn)展過程中起著重要作用。與健康肝組織相比,肝腫瘤組織中P2受體的表達(dá)增加[71-72]。P2X3 嘌呤能受體高表達(dá)與無復(fù)發(fā)生存率差相關(guān),而 P2Y13 高表達(dá)與無復(fù)發(fā)生存率改善相關(guān),細(xì)胞外ATP 可激活P2X3 受體,促進(jìn) HCC細(xì)胞的增殖[71]。P2Y11R在人類 HCC 中特異性表達(dá)促進(jìn)ATP 誘導(dǎo)的 Ca2+信號傳導(dǎo)和細(xì)胞遷移。P2Y2信號也可以通過ATP介導(dǎo)的Ca2+信號傳導(dǎo)促進(jìn)HCC細(xì)胞遷移。在肝臟腫瘤環(huán)境中有大量胞外酶表達(dá),通過產(chǎn)生腺苷促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。最近的研究[35]發(fā)現(xiàn)HCC上表達(dá)的CD73和巨噬細(xì)胞上表達(dá)的CD39協(xié)同作用產(chǎn)生腺苷抑制T淋巴細(xì)胞功能。P2受體在HCC上和各類免疫細(xì)胞上都有表達(dá),腺苷可通過HCC表面A2AR激活PI3K/AKT 信號促進(jìn)腫瘤增殖和轉(zhuǎn)移[73],免疫細(xì)胞上A2AR的激活則會(huì)抑制免疫應(yīng)答促進(jìn)腫瘤逃逸。

4 小結(jié)

ATP和腺苷在胞外可作為不同的兩種信號發(fā)揮炎性和抗炎性的作用,胞外酶可以將ATP水解為腺苷(圖2)。肝臟微環(huán)境中的肝臟駐留細(xì)胞和肝臟募集的免疫細(xì)胞表面有P1受體、P2受體和胞外酶的表達(dá)。

肝臟炎癥發(fā)生時(shí),肝臟通過調(diào)節(jié)胞外酶的表達(dá)減少ATP引發(fā)的炎性反應(yīng),增加腺苷的抗炎性反應(yīng)來限制炎癥。嘌呤信號可通過直接作用的方式和調(diào)節(jié)炎性及抗炎性反應(yīng)影響肝臟疾病進(jìn)展。

利益沖突聲明:本文不存在任何利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明:馬發(fā)祥負(fù)責(zé)查閱文獻(xiàn),撰寫文章;涂正坤負(fù)責(zé)擬定文章思路,指導(dǎo)撰寫文章并最后定稿。