P2X7受体在病理性疼痛中的研究进展

2019-03-29孙志宏

延安大学学报(医学科学版) 2019年1期

郭凯，邹婷，张鸽，孙志宏,2*

(1.延安大学生命科学学院；2.陕西省区域生物资源保育与利用工程技术研究中心，陕西延安716000)

嘌呤ATP在机体中大量存在，是一种必不可少的供能物质，同时也是兴奋性神经传递的介质。嘌呤受体又称为胞外核苷酸受体(P2受体)是神经退行性过程和慢性炎症的主要介质，分为P2X受体和P2Y受体两大类。其中，P2X受体包括P2X1-7的7种亚型，是介导各类痛觉调控机制的主力军，参与中枢神经系统外周伤害性纤维炎症反应的放大、产生疼痛相关信号[1]。已有研究表明，P2X7受体参与神经退行性疾病、慢性炎症和慢性疼痛，在神经系统中有重要作用。病理性疼痛指在伤害性刺激消除后仍然有疼痛的持续存在，按病因可分为神经病理性痛、炎症性痛和癌痛三类，主要表现为持续性自发痛、触诱发痛、痛觉过敏[2]。由于P2X7受体在病理性疼痛的发生与发展中具有重要的调节作用，有可能成为治疗病理性疼痛的新靶点，近年来成为疼痛领域的研究热点。由于之前已有文章对P2X7受体在病理性疼痛上的研究机理做以概述，本文仅就P2X7受体与病理性疼痛的最新研究进展作一简要综述。

1 P2X7受体的结构和分布

P2X7受体位于12号染色体上，由595个氨基酸组成。图1为利用在线软件(http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/)对P2X7受体的跨膜结构域预测图谱。P2X7受体具有两个跨膜结构域，NH4+和COOH-均在胞内，N末端较短，C末端有240个残基，连接跨膜结构域的胞外环约有270个残基，残基形成二硫键稳定空间结构[3]。P2X7受体高表达在胶质细胞上，其在神经细胞、星形胶质细胞、少突胶质细胞、成骨细胞、成纤维细胞、内皮细胞和上皮细胞上均有分布。

图1 P2X7受体2次跨膜结构域预测图

2 P2X7受体的生理功能和特性

P2X7受体属ATP生理性、配体门控的离子通道型受体，可通过与胞外ATP受体结合可逆的开启阳离子通道，引起Na+、Ca2+内流和K+外流。P2X7受体在中枢神经系统的信号通路中，介导产生活性氧簇(ROS)。在神经细胞上，P2X7受体介导ROS的产生，加强伤害性疼痛;在巨噬细胞和小胶质细胞上，P2X7的活化也可以产生ROS。为此，通过研究脊髓神经细胞P2X7受体激活下游伤害性刺激的效应发现：在脊髓背角神经细胞上，由ATP介导产生ROS，通过活性氧清除剂N-叔丁基-α-苯基硝酸灵和P2X7受体抑制剂A438079可抑制此机制；在小鼠的鞘内注射P2X7受体激动剂BzATP导致脊髓产生ROS和脊髓背角神经细胞DNA氧化性损伤，表明P2X7受体参与伤害性信号的介导和传递[4]。这些发现可能对于神经性炎性疾病的鉴定与预防提供了新方法和治疗手段。

在含有钙和镁的生理浓度中，P2X7受体的ATP半数有效浓度(EC50)为0.3～1 mm，明显高于其他P2X受体亚型的EC50[5]。EC50数值越大，药物安全度越高。为更好更安全的研究P2X7受体的药性奠定了基础。

3 P2X7受体与病理性疼痛

3.1 P2X7受体与神经性疼痛

P2X7受体在神经病理性痛疼中扮演重要角色。研究表明，在脊神经结扎大鼠模型中，P2X7受体在脊髓小胶质细胞上的表达和产量增加，产生痛觉过敏，鞘内注射嘌呤受体抑制剂绿鸭乌头可使机械痛觉过敏呈剂量依赖型减弱。由此推断：脊髓小胶质细胞P2X7受体的活化受绿鸭乌头抑制，削弱其对神经病理性疼痛的痛觉超敏作用[6]。Ryutaro Ochi-ishi实验证明：在紫杉醇诱导的周围神经病模型中，脊髓小胶质细胞上P2X7的表达上调，其机械性痛觉过敏程度越高[7]。在人体中研究P2X7受体发现：神经病理性疼痛志愿者较健康志愿者的淋巴细胞和单核细胞中P2X7受体mRNA和蛋白水平显著增加[8]。P2X7存在于纹状体多巴胺能末梢，可通过突触毒性、神经胶质过多症和神经毒素三方面影响帕金森综合征的发病机制。通过纹状体突触和多巴胺分化的神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞体外模型探究发现：P2X7受体抑制剂BBG可阻止6-OHDA诱导的突触功能障碍，说明P2X7参与6-OHDA诱导的突触功能障碍的过程[9]。为治疗帕金森综合征提供了更加全面的思路。Daniel Ursu证实了P2X7受体单核甘酸多态性与糖尿病神经病理性疼痛有关，其功能的获得与缺失和实际通道蛋白的表达有关[10]。Yung-Hui Kuan研究了用艾灸治疗内脏通后背根神经节(DRG)上的P2X7受体表达效果，发现DRG上的P2X7受体表达下调，痛感降低[11]。在此基础上，Anindya Bhattacharya等[12]在中枢神经系统神经病理性疼痛的啮齿类动物模型上验证了一种新型P2X7受体抑制剂JNJ-47965567的作用，得出JNJ-47965567具有集中渗透、高亲和性的特点。以上结果均提示：P2X7受体在神经病理性疼痛的中发挥作用，以P2X7受体为靶点治疗可能帮助这类患者减轻痛苦。

3.2 P2X7受体与炎性疼痛

P2X7受体是已知的调节促炎信号，被认为是危险信号，被激活后能够触发分泌几种促炎性反应物质：如白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-18(IL-18)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)和一氧化氮。在炎症、细胞损伤及坏死中胞外ATP可升高至mm水平去激活受体[5]，参与慢性伤害性病理生理过程。在巨噬细胞中，P2X7受体刺激激活炎性体、IL-1β的分泌和免疫受体[13]。在P2X7基因敲除小鼠的小胶质细胞和利用P2X7受体抑制剂A-804598处理的炎性小胶质细胞上，BzATP诱导白细胞介素-1(IL-1)细胞因子家族释放白细胞介素-1α、 IL-1β 和IL-18的功能被抑制。同时发现，P2X7受体激活与AKT和ERK信号通路有联系，BzATP可导致小鼠小胶质细胞凋亡[14]。通过研究P2X7受体在IL-1家族细胞因子释放的具体作用，揭示了P2X7靶向治疗炎性疾病的潜力。

P2X7受体的敏化是导致炎性痛敏反应的机制之一。在2%硝基苯磺酸导致的慢性胰腺炎大鼠内脏痛模型中，P2X7受体在脊髓上的表达显著上调，通过鞘内注射BBG会明显抑制脊髓P2X7受体的表达、痛觉过敏和脊髓小胶质细胞的活化；通过鞘内注射siRNA敲除脊髓上P2X7受体将会抑制慢性胰腺炎大鼠的伤害性行为的表达。说明P2X7受体通过脊髓小胶质细胞介导慢性内脏痛的中枢敏化[15]。Francisco R.利用胶原诱导的关节炎早期模型，评估了小胶质细胞反应性和脊髓兴奋性的变化及其对疼痛样行为的影响，发现机械性痛觉过敏与中枢致敏有关，这依赖于小胶质细胞介导的1L-1β在脊髓中的释放。急性抑制脊髓P2X7受体可降低胶原免疫所致的肌电反应增强，提示中枢神经系统穿透性药物对小胶质靶点的抑制可能为治疗类风湿关节炎患者的疼痛提供了新的治疗机会[16]。因此，P2X7受体在介导炎性疼痛敏感中发挥重要作用。

3.3 P2X7受体与癌性疼痛

疼痛是癌症患者最常见的症状之一，给癌症患者带来巨大的折磨。抗癌治疗往往伴随着镇痛治疗。一直以来，虽然关于P2X7受体与癌性疼痛的研究众多，但可能由于P2X7受体在癌症中比其他疾病病理情况更复杂，导致其在癌性疼痛中的作用并没有其在炎性痛和神经病理性疼痛中明确。例如，在大鼠胫骨骨癌痛模型建模3d至14d中，延髓头端腹内侧区(RVM)P2X7受体表达显著上调；RVM内注射BBG或si RNA可缓减大鼠骨癌痛[17]。在大鼠骨癌痛模型的中脑导水管周围灰质腹外侧区(vlPAG)，P2X7受体表达轻度升高，注射阿片类镇痛药物曲马多后，vlPAG中P2X7受体进一步表达上调受到抑制，骨癌痛大鼠的疼痛相关行为呈剂量依赖性减弱[18]。然而，在小鼠骨癌痛中，敲除P2X7受体后对小鼠骨癌痛觉敏化行为的发展无影响，但骨癌敲除P2X7受体小鼠Cat walk步态分析参数的变化较野生型小鼠发生的更早，提示敲除P2X7受体可能加速癌痛的进程[19]。以上结果提示P2X7受体在大、小鼠骨癌痛中可能通过不同的机制发挥不同的作用。

P2X7受体在前列腺癌细胞中高度表达，通过siRNA技术使P2X7受体表达下调，显著抑制ATP或BzATP诱导的前列腺癌细胞体外迁移和侵袭，同时也抑制裸鼠的肿瘤侵袭和转移[20]。P2X受体介导的癌症中，疼痛感知和肿瘤生长之间可能存在联系，P2X7受体拮抗剂混合物或组合的校准将可能成为理想的抗癌策略。