P2X7受体与感染性疾病＊

部绍晋 综述，闵 苏审校

（重庆医科大学附属第一医院麻醉科 400016）

P2X7 受体是以三磷酸腺苷（ATP）为配体的离子门控通道，是P2X 受体家族中最独特的成员，因其具有广泛的病理生理作用而备受关注。近年研究表明P2X7受体是机体对抗病原体入侵的重要组成部分，参与了机体的防御启动，以去除病原体，尤其是可被巨噬细胞吞噬的病原体。此外，P2X7受体基因的多态性与机体对细菌和寄生虫的易感性明确相关，显示了P2X7受体在感染性疾病中发挥着重要作用。本文就P2X7 受体与感染性疾病的关系做一综述。

1 P2X7受体的结构、功能特点及其在体内的分布

P2X7受体由3～6个同质的亚单位组成，而这些亚单位由595个氨基酸组成，为二次跨膜蛋白，N 端和C 端都在细胞内，与其 他6 种P2X 受 体 亚 型 具 有35% ～40% 的 同 源 性。P2X1～P2X7受体的相似之处在于都具有两个跨膜区（transmembrane，TM1、TM2）和一个胞外环，ATP 结合位点位于M1和M2跨膜区之间富集半胱氨酸的胞外反向平行的6条链的β折叠片中。不同的是P2X7受体的C 端更长，由239个氨基酸残基构成，这可能是其独特功能的分子学基础［1］。P2X7受体具有其独特的功能特性：（1）ATP是P2X7受体的唯一天然激动剂，但与受体的亲和力较低，激活P2X7受体需要高浓度的ATP；（2）较高浓度ATP 长时间或反复刺激时，激活的P2X7受体可在细胞膜上形成质膜孔道，能允许相对分子质量达90×103的大分子物质进入细胞，诱发细胞死亡。最新的研究表明，P2X7受体上的质膜孔道可允许尺寸达1.4纳米的分子通过［2］。P2X7 受体在体内的分布极为广泛，在血液中表达最为显著，如巨噬细胞、肥大细胞和淋巴细胞。在神经系统内P2X7 受体首先在小胶质细胞与星形胶质细胞中发现，并且在大鼠大脑中被克隆。P2X7 受体在人的胰腺、肝脏、心脏和胸腺中高表达，在脑、肌肉、脾脏、肠、前列腺、胎盘表达中等或较低。

2 P2X7受体参与免疫反应的细胞内信号通路

P2X7受体激活后打开一个特定的阳离子通道，Na＋、Ca2＋内流和K＋外流，在高浓度ATP或长时间刺激下，细胞膜上将形成孔通道，从而允许大分子物质进入细胞内，并进一步增加细胞内Ca2＋浓度。细胞离子环境的改变将继而激活下游信号通路，引发一系列级联反应，包括：（1）外流的K＋刺激炎性体的形成，从而激活半胱天冬酶-1，半胱天冬酶-1裂解IL-1β和IL-18的前体，导致IL-1β和IL-18的产生和释放［2］；（2）K＋外流和Na＋的内流也可激活应激活化蛋白激酶（stress-activated protein kinase，SAPK）／氨基末端激酶（Jun N-Terminal kinase，JNK）信号通路，从而诱导细胞凋亡；（3）内流的Ca2＋还可以激活丝裂原活化蛋白激酶（mmitogen activited protein kinase，APKs）p38，p38的磷酸化导致质膜上还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）氧化酶的组装，促进超氧阴离子等活性氧物质生成增多，并上调核因子κB（nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells，NF-κB）的表达，促进诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）、一氧化氮（nitric oxide，NO）、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和IL-6的生成［3-4］；（4）内流的Ca2＋还能激活磷脂酶D，导致吞噬小体／溶酶体融合继而杀死细胞内的病原体。

3 P2X7受体与感染性疾病

ATP是一种免疫系统的细胞外信号，特别是在炎性反应过程中。P2X7受体感受炎症，且促炎细胞因子能使它表达上调。P2X7受体可以作为一种有效的杀灭巨噬细胞内微生物（包括结核分枝杆菌、衣原体和利什曼原虫等）的触发受体，可以启动机体防御机制，从而有效去除细胞内的细菌和病原体，尤其是可被巨噬细胞吞噬的病原体［5］。近来研究显示，P2X7受体基因多态性与机体对细菌和寄生虫的易感性有关，表明P2X7受体在感染性疾病中发挥着重要作用［6］。

4 P2X7受体与细菌

4.1 P2X7受体与分枝杆菌 研究显示，人类P2X7受体基因的多态性与机体对结核分枝杆菌的易感性有关，表明P2X7受体在杀灭结核分枝杆菌上发挥着重要作用。对两个独立的东南亚族群进行1513A＞C 多态性流行病学调查，结果发现1513A＞C多态性与肺外结核密切相关。随后的研究发现，在其他众多民族群体中，1513C等位基因多态性是结核病发病的一个重要危险因素［7-8］。Sambasivan等［9］研究表明，除1513C之外，其他等位基因包括P2X7-762C和P2X7-1729T 的基因多态性也与肺结核的发病相关联，并进一步证明了携带-762C 位点的P2X7受体对肺结核患者是一个保护因素。其他研究者进一步评估了其他P2X7受体基因多态性的影响，结果表明几个P2X7受体多态性（946G＞A，1729T＞A，155＋1g＞t）导致巨噬细胞凋亡减少和杀灭分枝杆菌的效能降低，这种效应在复合杂合子捐助者身上进一步放大（复合杂合子捐助者指在P2X7受体基因上多于一个以上位点的杂合子丧失了功能多态性）。对于P2X7受体基因多态性与我国汉族人群肺结核发病之间的关联，Xiao等［10］研究结果提示，P2X7受体基因1513C和-762C多态性与汉族人群结核易感性都不相关。不过，总的来说，最近的一项荟萃分析揭示1513A＞C多态性与结核病易感性之间存在很强相关性［11］。

遗传易感基因的表征研究可以帮助更好地了解结核病发病，在体外研究中的证据解释了人P2X7受体基因多态性与结核病易感性之间关联的潜在机制。对感染卡介苗野生型和纯合子1513C 的巨噬细胞分析发现，P2X7受体活化后，野生型巨噬细胞发生了凋亡，细胞内细菌被杀死。然而，在加入ATP的情况下，丧失1513A＞C功能的纯合子巨噬细胞并未发生凋亡，分枝杆菌继续存活［12］。最近证实自噬作用有控制分枝杆菌感染的作用，结核分枝杆菌通过抑制巨噬细胞吞噬体与溶酶体的融合，从而能够在吞噬体内生存和复制。Santos等［13］研究表明，ATP通过结合P2X7 受体，引起人类单核巨噬细胞快速自溶，可以克服吞噬体与溶酶体融合的障碍，使巨噬细胞内的结核分枝杆菌噬菌体活性增强，从而杀灭细胞内分枝杆菌。对于P2X7受体缺失的巨噬细胞，其杀菌活性明显降低，表明P2X7 受体激动剂对结核病具有潜在的治疗作用。这一过程依赖于P2X7受体的激活和Ca2＋内流，同时还涉及磷脂酶D的活化，磷脂酶D 受体阻滞剂也能抑制ATP对细胞内分枝杆菌的杀灭作用［14］。另外，自噬已经被证实在控制分枝杆菌感染方面发挥着重要作用，ATP 治疗能够迅速的诱导自噬并杀死细胞内的分枝杆菌，这一过程需要P2X7受体的激活和Ca2＋内流［15］。

4.2 P2X7受体与衣原体 巨噬细胞是衣原体的一种重要宿主和传染源，与巨噬细胞内的分枝杆菌相似，衣原体对ATP治疗敏感。这似乎与P2X7受体依赖性激活磷脂酶D 和随后吞噬溶酶体融合有关。对于巨噬细胞P2X7受体基因敲除的小鼠，没有显示磷脂酶D 的活化，在接受ATP治疗后，也无法引起ATP依赖的衣原体死亡。对于正常小鼠，抑制巨噬细胞磷脂酶D 的活化，衣原体属细菌的感染水平将上升约50%。另外，用P2X7受体激动剂治疗感染衣原体的上皮细胞，也有显著的疗效，同样与激活磷脂酶D 有关。虽然衣原体对P2X7受体依赖性杀伤敏感，但它会对这种杀伤逐步形成抵抗，未受感染的细胞可通过P2X7受体依赖的途径发生凋亡，而感染衣原体的J774小鼠巨噬细胞则对ATP治疗不敏感［16］。对于衣原体感染将导致P2X7受体活性降低的现象，其机制目前尚不清楚，需要进一步的研究。

4.3 P2X7受体与其他细菌 链球菌和军团菌主要通过促进宿主细胞凋亡，从而减少循环免疫细胞的数目来增加生存机会。与衣原体类似，军团菌能够阻止吞噬溶酶体的融合，这可能与P2X7受体活性相关［17］。细胞外病原体，包括铜绿假单胞菌以及霍乱弧菌，能够分泌多种ATP 调节酶，如腺苷酸激酶、ATP酶等，这些酶通过参与调控细胞外ATP 水平，从而影响P2X7受体功能。有研究证实，胞外细菌介导的巨噬细胞凋亡，如金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌，与P2X7受体依赖的半胱天冬酶-1的激活和随后的IL-1β分泌有关［18］。

4.4 P2X7受体与细胞内寄生虫 在清除细胞内的寄生虫方面，P2X7受体可能也发挥了一定作用。感染利什曼原虫的小鼠，皮肤病灶细胞对P2X7受体介导的膜孔道形成更敏感，从而能抑制细胞内寄生虫生长，这与宿主细胞凋亡相关［19-20］。新近研究显示P2X7受体与感染弓形虫介导的免疫反应也相关，“野生型”人或鼠的巨噬细胞受ATP激活后，能够杀灭弓形虫的强毒菌株和弱毒菌株速殖子。对缺失巨噬细胞1513A＞C功能的人类或敲除巨噬细胞P2X7受体基因的小鼠，ATP治疗对寄生虫生长发育没有影响。对弓形虫的杀伤与P2X7受体介导的吞噬溶酶体的形成，以及伴随的氧自由基产生或宿主细胞凋亡有关［21］。因此，P2X7受体介导的对弓形虫、分枝杆菌、衣原体和利什曼原虫的杀伤有许多共同之处。对于眼弓形虫病的易感性与P2X7受体基因多态性，以及P2X7受体是否对弓形虫感染具有调控作用尚存争议［22-23］。在一项研究中，用无毒弓形虫ME49株2型速殖子感染不同品系的小鼠，其小鼠感染寄生虫的比例与P2X7受体的活性呈负相关。然而，使用相同的寄生虫和感染途径，观察到P2X7受体基因敲除小鼠与亲本株在体内感染寄生虫的情况无差异［22-24］。有趣的是，弓形虫既能诱导又可以抑制细胞的凋亡，这取决于这些细胞是否允许它持续性感染［25］。

5 小 结

P2X7受体是机体对抗病原体入侵的重要组成部分，许多细菌和寄生虫可以通过破坏P2X7受体途径来求得生存，研究不同病原体的免疫逃避策略中是否都有P2X7受体的参与将是一件很有意义的事情。同时，进一步揭示P2X7受体在各种感染性疾病中的调节机制，寻找相应的干预和治疗措施，将有助于临床感染性疾病的控制。目前在这方面已进行了许多体外研究，但采用基因敲除小鼠研究病原体感染中P2X7受体在体内如何发挥作用将尤为重要。

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