腺苷及其受体在炎症性肠病中作用的研究进展

邱玉梅，田 亭 综述，周 宇 审校

广东医学院附属医院消化内科，广东 湛江524001

炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)以严重的黏膜炎症反复发作为特征，伴有胃肠道的运动、分泌和感觉功能异常，这可能由于肠神经系统在结构和/或功能上的改变所引起的［1］。生理状态下，腺苷通过激活腺苷受体以及腺苷三磷酸(ATP)的参与，调控肠道的分泌、运动和感觉功能。而炎症状态下，机体腺苷水平升高，腺苷及其受体通过调节免疫功能，干扰促炎因子的合成，抑制中性粒细胞黏附以及抗氧化作用，在保持组织的完整性方面扮演着重要角色［1-2］。本文就目前腺苷及其受体在IBD 的研究进展作一概述。

1 腺苷及其受体

1.1 腺苷 腺苷是一种遍布机体的内源性嘌呤核苷，其基本结构由糖苷键连接腺嘌呤和核糖组成。腺苷既是腺苷酸的前体，又是其代谢产物，是机体重要的生物活性物质。腺苷通过庞大的跨膜受体家族介导细胞的信号转导，发挥多种生物学功能［2-3］。体内腺苷水平受多种机制调控，如腺苷的生物合成、细胞腺苷的释放和再摄取以及新陈代谢等。生理状态下，腺苷在胞外呈现一个持续低浓度状态，而在炎症、缺血、缺氧等病理条件下，腺苷的水平显著升高，起着减少组织损伤和促进组织修复的作用［3］。

1.2 腺苷受体 目前，嘌呤受体分为P1、P2 两大家族，分别优先被腺苷和ATP 激活。P1 受体属七次跨膜受体超家族，包括A1、A2A、A2B和A3受体［1］。腺苷受体均属于G 蛋白偶联受体超家族成员，有7 个跨膜结构，N 端位于胞外，C 端位于胞内。A1、A3受体一般和Gi 蛋白偶联，为抑制性受体，而A2A、A2B受体主要与Gs蛋白偶联，为兴奋性受体，而这4 种受体与胞外腺苷有不同的亲和力［1-4］。其中，A1、A2A受体与腺苷的亲和力高，A2B、A3受体与腺苷的亲和力低。

P2 受体家族主要被ATP 激活，分为P2X 和P2Y亚型，P2X 是配体门控离子通道性受体，而P2Y 则属于G 蛋白偶联受体家族。几种ATP 受体亚型已证实在肠肌丛和黏膜下层神经元有表达，它们可通过控制突触前膜神经递质的释放来调控肠道的功能［1］。

1.2.1 A1受体:A1受体主要位于1q32.1 染色体，编码326 个氨基酸［5］，是一种高亲和力的抑制性受体［3］。低剂量(0.3 ～3 nmol/L)腺苷能激活该受体，腺苷为其主要的激动剂。A1 受体主要和Gi 蛋白偶联，可抑制腺苷酸环化酶(adenylate cyclase，AC)的活性，降低细胞内cAMP 水平，也可激活K+通道、抑制N 型Ca2+通道的活化［6］。A1受体在中枢神经系统高表达，尤其在突触前膜和突触后膜，通过减少兴奋性神经递质的释放以及神经元的超极化而发挥神经调节和神经保护作用［3］。

1.2.2 A2受体:根据各自与腺苷亲和力高低的不同，A2受体又分为A2A、A2B受体。A2受体均与Gs 蛋白偶联，可激活AC，致胞内cAMP 水平升高和下游蛋白激酶A(Protein Kinase A，PKA)激活［3］。

A2A受体位于22q11.23 染色体，由410 个氨基酸组成，分子量约45 kDa［5］，可被1 ～20 nmol/L 的腺苷所激活，是一种高亲和力受体［3］。A2A受体主要表达在胆碱能神经的末端，在维持胆碱能神经递质和调节胃肠道动力方面发挥重要作用［7］。此外，还在纹状体神经元高表达，并通过介导多巴胺D2 受体，调节神经递质如γ 氨基丁酸、乙酰胆碱(acetylcholine，Ach)的产生，在调控运动、行为活动方面发挥重要作用［8］。Armentero 等［5-8］发现，高选择性A2A受体拮抗剂有助于治疗帕金森病，几种A2A受体拮抗剂已进入临床试验的评估阶段，而其激动剂可能成为抗炎药物。

A2B受体位于17p11.2 ～p12 染色体，整个编码序列中仅有一个内含子［5，9］。A2B受体由328 个氨基酸组成，结构与A2A受体类似，但它与腺苷的亲和力是所有腺苷受体中最低的［5］。在生理条件下，A2B受体保持沉默，不发挥作用。在病理状态下，胞外腺苷水平升高，A2B受体将被激活。除与Gs 蛋白偶联外，A2B受体也与Gq 蛋白偶联，可引起胞内Ca2+、蛋白激酶C(Protein Kinase C，PKC)水平升高［9］。A2B受体表达于肠上皮细胞、肺上皮细胞、肥大细胞、巨噬细胞和中性粒细胞等，在心肌缺血、急性肺损伤等急性病模型中，A2B受体激活后对组织、器官起保护作用［9］。

1.2.3 A3受体:人类的A3受体位于1p21 ～p13 染色体，包含2 个外显子，1 个内含子，约2.2 kb，由318 个氨基酸组成，与大鼠有74%的同源性［5，10］。A3受体是一种低亲和力受体，腺苷水平＞1 μmol/L 时才被激活，主要表达于胃肠道、肾脏、肺等组织和肥大细胞、中性粒细胞等［3，11］。A3受体经典的信号通路是:与其偶联的Gi 蛋白活化后，可抑制AC 活性，致胞内cAMP 水平降低，下游的PKA 被抑制;还可通过Gq 蛋白刺激PLC，调节IP3 和胞内Ca2+水平，引起效应蛋白磷酸化，从而产生相应的生物学效应。此外，还发现许多与A3受体相关的胞内信号通路，如在人类风湿性关节炎中，A3受体激动剂-CF502 可通过PKB/Akt 和NF-κB通路抑制p65、TNFα 等炎症因子的表达水平，并指出这高选择性、高亲和力的A3受体激动剂有望成为控制炎症的良好药物［12］;再如在黑色素瘤细胞，MAPK(mitogen-activated protein kinase)的活化参与对A3受体的调节，它能使A3膜受体迁移、磷酸化、脱敏并内在化［10］。

2 腺苷与IBD

目前，腺苷及其受体在IBD 中的研究多局限于动物模型。在人体的胃肠道、腺苷系统，包括腺苷本身、腺苷受体、代谢酶等，发挥着重要的神经调节和免疫调节功能。腺苷的作用主要有两方面［3，13-14］:一是间接作用，即通过结合各腺苷受体亚型起抗炎或促炎作用，其抗炎性或促炎性取决于不同的组织和细胞类型。另一方面是腺苷本身作用，腺苷通过减少细胞因子的生物合成和调节中性粒细胞的功能，调控免疫系统和抑制炎症反应。腺苷脱氨酶能使腺苷失活并转化为肌苷，Antonioli 等［13］发现，在IBD 动物模型中，用4-氨基吡唑并［3，4-d］嘧啶(4-amino-2-(2-hydroxy-1-decyl)pyrazole［3，4-d］pyrimidine，APP)抑制腺苷脱氨酶，肠道病变组织中TNFα、IL-6 和MPO 的表达水平降低，肠道炎症明显减轻，说明腺苷在IBD 中可能起抑制炎症作用。此外，Jijon 等［14］指出，病理状态下，人肠上皮细胞顶端和底侧面聚集了大量腺苷，并证实腺苷可调控IBD 发病的中心病理环节，抑制NF-κB 信号通路，负性调节人肠上皮细胞促炎因子的表达。

3 腺苷受体与IBD

3.1 A1受体与IBD 基于A1受体较突出的神经调节作用，研究多集中在神经系统疾病上，目前在胃肠疾病方面的研究较少。Vieira 等［7］研究结果显示，A1受体主要分布在肠肌间神经节的胞体，调节神经末梢释放Ach。Antonioli 等［2］也证实，在正常的大肠中，A1、A2A受体在肠神经肌肉间均有表达，并通过不同的途径共同参与调控肠的收缩功能，且A1受体主要在神经元水平上参与肠运动功能的抑制性调节。但在结肠炎模型中，A1受体的功能被抑制，而A2A受体则被胞外5＇-核苷酸酶(CD73，adenosine producing enzyme)依赖的内源性腺苷大量招募，对结肠神经运动性的调控作用则相对增强，这种作用在应用A2A激动剂和拮抗剂后无改变。Antonioli 等［2］认为，A1、A2A受体在结肠炎中出现上述的不同表现，考虑可能存在两种不同的调控途径，即A1受体的调控可能通过直接抑制肠道胆碱神经实现;而A2A受体则是通过激活抑制性氮能神经元来调节肠道胆碱能的兴奋性，在结肠炎时，对结肠的运动起主要的调控作用。此外，Zizzo 等［6］发现A1受体还可通过激活钾通道对大鼠回肠运动起抑制作用。

3.2 A2A受体与IBD 在许多IBD 的动物模型中，A2A受体激活被证实具有保护作用［15-17］。Rahimian 等［15］在大鼠慢性结肠炎模型中分别在同等条件的各组使用肌苷、肌苷加A2A受体激动剂、肌苷加A2A受体拮抗剂，结果发现，A2A受体的激活可减少中性粒细胞黏附分子的表达，从而减少黏膜炎症细胞的聚集，TNFα、IL-1β、MPO 的产生明显减少，并指出A2A受体可能通过肌苷介导对结肠炎的保护作用，而且这种作用可被高选择性的A2A受体拮抗剂所阻断。此外，A2A受体在T 细胞介导的对结肠炎的调控中，也扮演着重要角色。其主要机制有两方面［16］:一是减少黏膜炎症细胞的浸润，运用高选择性A2A受体激动剂不仅可以减少中性粒细胞的浸润，而且可以减少效应T 细胞产生的炎症因子。另一方面，可增强调节性TReg 细胞的活动。TReg 细胞具有免疫抑制功能，参与多种免疫性疾病的发生、发展过程。共转染从A2AR 野生型小鼠获得的CD4+CD25+TReg 细胞可预防小鼠重症联合免疫缺陷病(CD45RBhighCD4+T 细胞诱导的啮齿类动物IBD模型)，而转染从A2A-/-R 小鼠中获得的CD4+CD25+TReg 细胞对此疾病模型无效，可见，A2A受体可能通过增强TReg 细胞的功能实现对IBD 的保护作用［16，17］。

3.3 A2B受体与IBD A2B受体在人肠腺窝上皮细胞的顶端和基底部高表达［3］，Vieira 等［7］更进一步发现A2B受体在肠肌间神经丛也有表达，并与肠神经胶质细胞的标志性物质—胶质纤维酸性蛋白(glialfibrillary acidic protein，GFAP)有类似的分布模式。在人和小鼠结肠炎中，A2B受体mRNA 和蛋白水平表达均增高［18］。目前研究表明，A2B受体即有抑炎作用，也有促炎作用［9］。抑炎方面，Hart 等［19］在肠缺血再灌注损伤模型中，发现A2B受体发挥着组织保护作用，促进组织适应低氧、缺血环境，并改善与缺血、再灌注损伤有关的肠道炎症。此外，Frick 等［20］证实，在基因和药理学层面抑制A2B受体，结果均会加重化学诱导的IBD 动物模型，主要表现在组织学损伤和炎症细胞的浸润，同时，他还发现腺苷依赖A2B受体来调节肠上皮细胞IL-10的产生，在A2B-/-R 的小鼠，IL-10 的表达水平大幅度降低。促炎方面，Kolachala 等［18，21］研究表明，用高选择性A2B受体拮抗剂ATL-801 阻断或基因敲除A2B受体，发现重要促炎因子TNFα mRNA 的表达水平降低，从而减轻小鼠结肠炎。此外，Ingersoll 等［22］在免疫方面证实，A2B受体会加剧T 细胞介导的肠道炎症，若用siRNA 干扰A2B受体，则可改善DSS 所诱导的结肠炎。究竟A2B受体在结肠炎发病过程中侧重何种作用尚不十分清楚，需进一步研究。

3.4 A3受体与IBD A3受体在巨噬细胞和免疫细胞均有表达，并认为它的激动剂可通过Akt 和NF-κB信号通路抑制炎症反应［23］。在人和啮齿类动物的胃肠道，A3受体主要表达在肠上皮细胞和肠肌间神经节的胞体［7，11，24］。Ochaion 等［25］发现，抗炎靶点A3受体以及PI3K、PKB/Akt 在克罗恩病、类风湿性关节炎、牛皮癣等自身免疫性疾病患者的外周血单核细胞中高表达，且抑制PI3K，可降低患者PKB/Akt、NF-κB 和A3受体的表达水平，并指出A3受体的高表达是炎症反应的结果，而并不参与疾病炎症的病理过程。因此，A3受体有可能成为预测自身免疫性疾病的生物学指标。Guzman 等［24］认为，A3受体是结肠炎的保护因素，其激动剂IB-MECA 能减少炎症因子、趋化因子的浸润，改善小鼠结肠炎。此外，A3受体还可调节神经反射，并参与协调肠道运动和分泌反应，A3受体有望成为IBD 有力的治疗靶点。但也有研究持相反观点，Ren等［11］发现，A3-/-AR 的小鼠结肠炎的炎症程度包括体重减轻、MPO 浸润、腹泻、大便隐血等方面较野生型轻。有研究［11，26］认为IB-MECA 激动剂不仅作用于A3受体，也可作用于A1受体、A2A受体，因此IB-MECA 对DSS 结肠炎的作用不一定是A3受体特有的，不同的IBD 模型对IB-MECA 的敏感性可能也不同。由此可见，A3受体可能既有抗炎作用，也有促炎作用［10］。A3受体在IBD 发病过程中侧重何种作用还需进一步研究。

4 展望

腺苷是一种遍布人体细胞的内源性核苷，通过结合细胞膜上不同的腺苷受体亚型，再经过不同的信号通路，发挥着多种生物学作用。目前，腺苷及其受体正引起研究者的广泛关注，尤其是在免疫、炎症性疾病方面，如IBD、类风湿性关节炎等。但腺苷及其受体在IBD 方面的研究很多局限在动物模型上，且其中具体的作用机制尚未明确，各受体激动剂及拮抗剂是否是某种受体所特有的，是否存在交叉反应等都还有待进一步深入研究。研究腺苷及其受体在IBD 的具体调节途径和研发受体高特异性的激动剂和拮抗剂，或许能为今后IBD 发病机制的研究和临床治疗提供新的思路和方法。

［1］ Antonioli L，Fornai M，Colucci R，et al. Regulation of enteric functions by adenosine:pathophysiological and pharmacological implications［J］. Pharmacol Ther，2008，120(3):233-253.

［2］ Antonioli L，Fornai M，Colucci R，et al. Differential recruitment of high affinity A1 and A2A adenosine receptors in the control of colonic neuromuscular function in experimental colitis［J］. Eur J Pharmacol，2011，650(2-3):639-649.

［3］ Jacobson KA，Gao ZG. Adenosine receptors as therapeutic targets［J］.Nat Rev Drug Discov，2006，5(3):247-264.

［4］ Christofi FL，Zhang H，Yu JG，et al. Differential gene expression of adenosine A1，A2a，A2b，and A3 receptors in the human enteric nervous system［J］. J Comp Neurol，2001，439(1):46-64.

［5］ Xu K，Bastia E，Schwarzschild M. Therapeutic potential of adenosine A(2A)receptor antagonists in Parkinson disease［J］. Pharmacol Ther，2005，105(3):267-310.

［6］ Zizzo MG，Bonomo A，Belluardo N，et al. A1 receptors mediate adenosine inhibitory effects in mouse ileum via activation of potassium channels［J］. Life Sci，2009，84(21-22):772-778.

［7］ Vieira C，Ferreirinha F，Silva I，et al. Localization and function of adenosine receptor subtypes at the longitudinal muscle-Myenteric plexus of the rat ileum［J］. Neurochem Int，2011，59(7):1043-1055.

［8］ Armentero MT，Pinna A，Ferré S，et al. Past，present and future of A2A adenosine receptor antagonists in the therapy of Parkinson＇s disease［J］.Pharmacol Ther，2011，132(3):280-299.

［9］ Aherne CM，Kewley EM，Eltzschiq HK. The resurgence of A2Badenosine receptor signaling［J］. Biochim Biophys Acta，2011，1808(5):1329-1339.

［10］ Gessi S，Meriqhi S，Varani K，et al. The A3 adenosine receptor:an enigmatic player in cell biology ［J］. Pharmacol Ther，2008，117(1):123-140.

［11］ Ren T，Grants L，Alhaj M，et al. Impact of Disrupting Adenosine A3 Receptors (A3-/-AR)on colonic motility or progression of colitis in the mouse［J］. Inflamm Bowel Dis，2011，17(2):1698-1713.

［12］ Ochaion A，Bar-Yehuda S，Cohen S，et al. The A3 adenosine receptor agonist CF502 inhibits the PI3K，PKB/Akt and NF-kappaB signaling pathway in synoviocytes from rheumatoid arthritis patients and in adjuvant-induced arthritis rats［J］. Biochem Pharmacol，2008，76(4):482-494.

［13］ Antonioli L，Fornai M，Colucci R，et al. Inhibition of adenosine deaminase attenuates inflammation in experimental colitis［J］. J Pharmacol Exp Ther，2007，322(2):435-442.

［14］ Jijon HB，Walker J，Hoentijen F，et al. Adenosine is a negative regulator of NF-kappaB and MAPK signaling in human intestinal epithelial cells［J］. Cell Immunol，2005，237(2):86-95.

［15］ Rahimian R，Fakhfouri G，Daneshmand A，et al. Adenosine A2A receptors and uric acid mediate protective effects of inosine against TNBS-induced colitis in rats［J］. Eur J Pharmacol，2010，649(1-3):376-381.

［16］ Hasko G，Linden J，Cronstein B，et al. Adenosine receptors:therapeutic aspects for inflammatory and immune diseases［J］. Nat Rev Drug Discov，2008，7(9):759-770.

［17］ Naganuma M，Wiznerowicz EB，Lappas CM，et al. Cutting edge:Critical role for A2A adenosine receptors in the T cell-mediated regulation of colitis［J］. J Immunol，2006，177(5):2765-2769.

［18］ Kolachala V，Ruble B，Vijay-Kumar M，et al. Blockade of adenosine A2B receptors ameliorates murine colitis［J］. Br J Pharmacol，2008，155(1):127-137.

［19］ Hart ML，Jacobi B，Schittenhelm J，et al. Cutting edge:A2B adenosine receptor signaling provides potent protection during intestinal ischemia/reperfusion injury ［J］. J Immunol，2009，182 (7):3965-3968.

［20］ Frick JS，MacManus CF，Scully M，et al. Contribution of adenosine A2B receptors to inflammatory parameters of experimental colitis［J］.J Immunol，2009，182(8):4957-4964.

［21］ Kolachala VL，Vijay-Kumar M，Dalmasso G，et al. A2B adenosine receptor gene deletion attenuates murine colitis［J］. Gastroenterology，2008，135(3):861-870.

［22］ Ingersoll SA，Laroui H，Kolachala VL，et al. A(2B)AR expression in non-immune cells plays an important role in the development of murine colitis［J］. Dig Liver Dis，2012，44(10):819-826.

［23］ Lee HS，Chung HJ，Lee HW，et al. Suppression of inflammation response by a novel A3 adenosine receptor agonist thio-Cl-IB-MECA through inhibition of Akt and NF-κB signaling［J］. Immunobiology，2011，216(9):997-1003.

［24］ Guzman J，Yu JG，Suntres Z，et al. ADOA3R as a therapeutic target in experimental colitis:proof by validated high-density oligonucleotide microarray analysis ［J］. Inflamm Bowel Dis，2006，12 (8):766-789.

［25］ Ochaion A，Bar-Yehuda S，Cohen S，et al. The anti-inflammatory target A3 adenosine receptor is over-expressed in rheumatoid arthritis，psoriasis and Crohn's disease［J］. Cell Immunol，2009，258(2):115-122.

［26］ Jacobson KA，Klutz AM，Tosh DK，et al. Medicinal chemistry of the A3 adenosine receptor:agonists，antagonists，and receptor engineering［J］. Handb Exp Pharmacol，2009，(193):123-159.