P2X7嘌呤能受体在自身免疫性疾病中的作用

代晓娟，陶金辉，李向培

嘌呤能受体P2X配体门控离子通道7(purinergic receptor P2X ligand-gated ion channel 7，P2X7R)属于嘌呤能受体P2X家族，是ATP门控的阳离子通道，普遍表达于人体的所有组织和器官中，主要涉及呼吸、循环、消化、泌尿生殖、骨骼肌系统和神经系统，其生理功能具有多样性，在人体的固有免疫中发挥重要作用。研究表明，P2X7R在多种炎症状态下表达上调，调控炎症介质的表达和释放，并可激活多种细胞内信号通路，诱导细胞产生炎症细胞因子，介导细胞毒性，诱导细胞损伤甚至凋亡，从而参与炎症反应和免疫应答，在自身免疫性疾病的发生和发展中均发挥重要作用，近年来备受关注。本文就P2X7R在自身免疫性疾病中的作用及研究进展进行综述。

1 P2X7R生物学特征及其在免疫性炎症反应中的作用

P2X7R是P2X家族的重要成员，由595个氨基酸组成且细胞内氨基和羧基末端有两个大的跨膜区域，P2X7R独特的长羧基末端(239AA)使其区别于家族中其他受体。P2X7R是ATP门控的阳离子通道，普遍分布于人体各种组织和器官，主要表达于单核细胞或巨噬细胞，树突状细胞(dendric cells，DCs)、T淋巴细胞、B淋巴细胞以及中性粒细胞也可见其表达[1]，在固有免疫中起着重要作用。P2X7R不仅可以被ATP激活，形成非选择性阳离子通道而允许钠、钾、钙等阳离子跨膜流动，而且在持续ATP的刺激下P2X7R还具有形成非选择性膜孔的能力，如巨噬细胞可允许分子量为900 000的物质跨膜通过[2]。P2X7R是P2XRs家族中与炎症反应关系最为密切的嘌呤受体，可激活NOD样受体家族蛋白(nucleotide binding oligomerization domain-like receptors，NLR)来调节NLRP3炎症小体的激活过程，促进成熟的白细胞介素(interleukin，IL)-1β的释放。研究发现，类风湿关节炎、系统性红斑狼疮以及与炎症反应相关的肺间质纤维化等多种免疫性炎症性疾病都涉及P2X7R信号通路[3-5]。

巨噬细胞是固有免疫反应的重要组成部分，可迁移到局部损伤或感染部位，参与急性和慢性炎症过程。从炎症组织损伤细胞中释放的ATP对单核细胞具有趋化性，其激活单核细胞上不同的嘌呤受体，促使单核细胞极化转变为促炎症(M1)巨噬细胞或抗炎(M2)巨噬细胞。胞外ATP作用于M1巨噬细胞上P2X7R有助于激活NLRP3炎症小体和半胱天冬酶-1(caspase-1)，以引发IL-1β和IL-18前体的水解和成熟[6]。在炎性条件下P2X7R可调节单核细胞的融合，参与细胞间信息的传递，如激活P2X7R可促进胞膜上非选择性膜孔的形成，有利于单核细胞间的信息交流。

细胞因子IL-1家族由11个成员组成，在炎症反应中发挥着不同的作用，其中IL-1β和IL-18主要起着促炎的作用。IL-1β由活化的单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞产生，诱导趋化因子、细胞因子[如肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和IL-6]或蛋白酶[如基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)]的分泌，在炎症反应、固有免疫应答和纤维化中起重要作用。IL-1β由未成熟的IL-1β前体经caspase-1催化裂解为具有生物活性的成熟IL-1β，其释放到细胞外的过程需要P2X7R的参与[7]。激活P2X7R可促进单核细胞或巨噬细胞膜上非选择性膜孔的形成，介导细胞内大量K+的外流，使胞内K+浓度降低，诱导核因子-κB(neuclear factor-κB, NF-κB)介导的 caspase-1活化，进而促进成熟IL-1β的释放[8]。IL-18也主要由外周血单核细胞和巨噬细胞所产生，一般是以无活性的前体形式存在，经caspase-1催化剪切后生成有生理活性的IL-18并分泌至细胞外，该过程也依赖于P2X7R的激活[9]。

在炎症反应部位，抗原递呈细胞及其共刺激分子如CD80和CD86上的同源肽-主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex，MHC)复合物作用于T细胞受体(T cell receptor，TCR)，使T细胞活化。T细胞本身可充当细胞外ATP的来源，即激活TCR可诱导ATP的释放。在效应T细胞中，细胞外ATP激活P2XR通道使Ca2+内流，促进Ca2+钙调蛋白(Ca2+calmodulin，CAM)依赖性活化T细胞核因子(nuclear factor of activated T cell，NFAT)的活化和pannexin-1通道开放等[6]。此外，P2X7R也直接或间接参与调控Treg和Th17细胞的分化。Deaglio等[10]认为小鼠调节性T细胞(T regulatory cell，Treg)表达高水平的胞外酶，如CD39和CD73，在降低促炎ATP浓度的同时增加局部微环境中抗炎腺苷浓度。在急性炎症期间，ATP激活Treg细胞上的P2X7R，使Treg细胞的抗炎能力降低及促进其凋亡(与P2X7R的膜孔形成有关)[11]。急性组织损伤不仅导致ATP的释放，还促进大量细胞因子IL-6的释放，由此导致的P2X7R介导的信号传导的增加有利于T细胞体内分化为Th17细胞[11-12]。

总之，P2X7R参与激活固有免疫和适应性免疫的多种信号通路，介导了免疫活性细胞的增生、分化、凋亡并诱导炎症细胞因子等参与自身免疫性炎症反应。

2 P2X7R与自身免疫性疾病

自身免疫性疾病发病机制复杂，多种免疫细胞异常及细胞因子分泌紊乱导致异常炎症的发生和发展，造成多器官组织损伤。P2X7R在多种自身免疫性疾病的发病机制中发挥作用。

2.1 P2X7R与类风湿关节炎

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis，RA)是以关节炎症和关节破坏为特征的慢性自身免疫性炎症疾病，其发病机制与多种因素有关。已知IL-1β在RA的发病机制中起重要作用，Niemi等[3]通过体外实验分别培养人和小鼠巨噬细胞，发现血清淀粉样蛋白A(serum amyloid A protein，SAA)即一种急性时相蛋白，可诱导组织IL-1β前体的表达并通过P2X7R激活NLRP3炎症小体促进成熟IL-1β的分泌，而P2X7R抑制剂可减少IL-1β的产生，缓解由SAA引起的系统性炎症，表明SAA可通过P2X7R调节IL-1β的分泌，进而参与RA的发病。Th17是RA发病机制中的主要效应细胞，Fan等[13]通过II型胶原诱导的小鼠关节炎模型来探究P2X7R对Th17细胞分化的体外和体内作用，用Ⅱ型胶原诱导小鼠骨髓DCs和DC/CD4+T共培养细胞，发现用P2X7R拮抗剂预处理后使促进Th17分化的细胞因子[如IL-1β、转化生长因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)和IL-6等)]明显减少，即阻断P2X7R可减少诱导Th17细胞分化的促炎细胞因子的分泌；在小鼠关节炎模型中，阻断P2X7R可显著减轻小鼠的后爪肿胀，改善Ⅱ型胶原诱导的踝关节炎症状。该研究表明P2X7R信号可调节Ⅱ型胶原诱导的Th17细胞分化的新功能，阻断P2X7R信号可间接抑制Th17的分化，该机制可能在RA患者的治疗中具有潜在作用。RA患者的免疫细胞上P2X7R的单核苷酸多态性，如His155Tyr(489C> T)可使P2X7R功能增强[14]；P2X7R基因多态性也可能影响患者对RA的易感性(如阿曼人)，但仍需要在大型RA队列中做进一步研究[15]。在炎症的发展与消退过程中，通过P2X7R起作用的细胞外ATP信号传导是复杂且不断变化的，这种信号传导部分由胞外核苷酸酶调节，而胞外核苷酸酶可以降解细胞外ATP以产生其他活性分子如腺苷或焦磷酸盐。研究表明，在炎症消退过程中ATP在细胞外代谢产生的焦磷酸盐可通过改变巨噬细胞活化来抑制促炎信号传导。双膦酸盐是代谢稳定的焦磷酸盐类似物，与焦磷酸盐有相似的抗炎功能。因此，双膦酸盐可能作为治疗RA的新型抗炎药物，其与P2X7R拮抗剂共同治疗RA的慢性炎症可能更有效[16]。

2.2 P2X7R与系统性红斑狼疮

系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE)是一个慢性且复杂的多脏器损害的全身性自身免疫性疾病。Zhao等[4]将P2X7R抑制剂BBG注射到SLE模型鼠腹腔内8周后发现与对照组比较，注射组小鼠体内抗dsDNA抗体水平、Th17与Treg细胞的比例均明显降低，NLRP3炎症小体合成减少及小鼠的存活率升高，表明P2X7R介导的NLRP3 炎症小体可促进 IL-1β产生并间接诱导Th17细胞分化，进而加速SLE鼠肾炎的发展。因此，以P2X7R/NLRP3炎症小体轴可作为狼疮肾炎患者的新型治疗靶点。Chen等[17]收集535例SLE患者和532例健康者作为对照，分别检测P2X7R基因多态性，发现rs1718119与SLE最相关，而携带A等位基因和AA/AG/(AA+AG)基因型可使患病风险降低，表明P2X7R基因多态性可能与中国人群的SLE易感性有关。嗜中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular traps，NETs)代表了机体抗微生物的重要防御机制。Kahlenberg等[18]认为，SLE患者NETs的清除作用受损，NETs及其胞外抗菌蛋白LL-37可激活巨噬细胞内参与炎症小体组成的caspase-1，进而促进IL-18和IL-1β的分泌，而LL-37是通过激活巨噬细胞上P2X7R介导的K+的外流来激活NLRP3炎症小体的。SLE患者的巨噬细胞中NETs和LL-37介导的炎症小体激活增强，IL-18也可刺激人中性粒细胞周围病态NETs增多，进一步促进促炎细胞因子的产生，导致SLE患者疾病的复发或机体器官受损。因此，P2X7R在SLE患者病情进展方面可能具有潜在的调节作用。

2.3 P2X7R与原发性干燥综合征

原发性干燥综合征(primary Sjögren syndro-me，pSS)患者外分泌腺如唾液腺和泪腺有淋巴细胞和浆细胞浸润，体内产生多种自身抗体，引起口眼干燥等症状及多脏器受累。P2X7R-NLRP3炎症小体可能参与pSS的发病，Baldini等[19]研究发现pSS患者唾液腺中P2X7R表达水平明显高于单纯干燥症和正常对照者，此外，与对照组及干燥症组相比，pSS患者唾液腺标本中炎症小体NLRP3、凋亡相关点样蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD，ASC)和caspase-1蛋白表达水平显著升高而IL-18缺失表达，且与其唾液中IL-18的表达增加相一致，表明pSS患者的唾液腺周围单核细胞/巨噬细胞浸润更为严重，P2X7R-NLRP3炎症小体参与pSS外分泌病变的发展，这一发现为研究pSS的发病机制以及开发新的治疗策略提供了依据。在前期研究的基础上，Baldini等[20]选取147名干燥综合征(Sjögren’s syndrome，SS)患者进行52个月的观察研究，发现黏膜相关淋巴组织非霍奇金淋巴瘤(mucosa associ-ated lymphoid tissue type-non-hodgkin lymphoma，MALT-NHL)的发生率较高，IL-18在MALT-NHL腺体中的表达比对照组或其他SS患者高3倍，因此提出P2X7R-NLRP3炎症小体可能是参与SS外分泌病变和淋巴细胞生成的新途径。Yu等[21]纳入新诊断的pSS患者和健康对照者各20人，检测受检者服用芍药苷后外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cells，PBMCs)，发现pSS患者PBMCs上P2X7R的表达量明显高于对照组，而芍药苷可下调pSS患者体内P2X7R的表达，这可能有益于pSS的治疗。

2.4 P2X7R与系统性硬化症

系统性硬化症(systemic sclerosis，SSc)也称为硬皮病，是一种以局限性或弥漫性皮肤增厚和纤维化为特征的全身性自身免疫病，目前尚无有效的治疗方法。Gentile 等[22]认为，P2X7R可能参与组织纤维化过程。该研究分别对9例SSc患者和8名健康对照者进行皮肤活检，然后分离成纤维细胞，以Ca2+内流、α-平滑肌激动蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)、细胞迁移和胶原释放作为评估P2X7R的表达与功能的主要指标，分别用P2X7R激动剂BzATP刺激SSc患者和健康者的成纤维细胞，发现SSc患者成纤维细胞上P2X7R表达能力和Ca2+渗透性明显强于对照组，此外α-SMA的表达、细胞迁移及胶原释放均明显增多，表明SSc患者成纤维细胞上P2X7R呈过表达，并且其刺激诱导的Ca2+内流、细胞迁移和胶原产生增加可促进组织纤维化，提示P2X7R可作为SSc患者过度胶原沉积和组织纤维化的潜在治疗靶点。

综上所述，免疫性炎症部位单核细胞或巨噬细胞上P2X7R的激活有助于介导NLRP3炎症小体的激活，促进IL-1β和其他细胞因子的蛋白水解、成熟及释放，这些细胞因子可调控Treg和Th17细胞的分化，从而直接或间接地参与自身免疫性疾病的发生和发展。此外，P2X7R的基因多态性也影响疾病的发生和发展。自身免疫性炎症疾病发病机制复杂，P2X7R信号通路究竟通过何种途径促进疾病的发生和发展仍需要进一步研究，从而探索以P2X7R为靶点的自身免疫性疾病治疗的新途径。

(收稿日期：2017-11-14)

本刊更正

因工作失误2018年第12卷第1期中英文目次中页码出现错误。给读者带来了不便，对此深表歉意。现更正如下：

文章题目错误页码正确页码中性粒细胞参与大疱性类天疱疮发生的相关机制 5254环状RNA与自身免疫性疾病 5658间充质干细胞对破骨细胞形成的影响6264肥大细胞在肺纤维化中的作用6769Ⅱ型固有淋巴细胞及其在支气管哮喘中的作用7274食物过敏:流行病学、发病机制、诊断、预防与治疗手段综述及更新8385食物蛋白诱导性小肠结肠炎综合征:一项基于澳大利亚普通人群的研究9799食物蛋白诱导性小肠结肠炎综合征:并非真的罕见105107食物蛋白诱导性小肠结肠炎综合征诊断和治疗国际共识指南107109食物过敏治疗122124Role of neutrophils in the pathogenests of bullous pemphigoid5254Pathogenesis of circular RNAs in autoimmune disease5658Modulatory effects of mesenchymal stem cells on osteoclast formation6264Role of mast cells in the pathogenesis of pulmonary fibrosis6769Type Ⅱ innate lymphoid cells and its role in the pathogenesis of asthma7274