嘌呤能2X7受体与抑郁症的相关研究进展

杨瑶，彭代辉

近年来嘌呤能2X7受体(purinoceptor 2X7 receptor，P2X7R)在抑郁症(major depression disorder,MDD)神经免疫学研究中一直备受关注。P2X7R是NOD样受体蛋白3(NOD-like receptor protein 3，NLRP3)炎症小体的激活受体，在NLRP3炎症小体调控白细胞介素-1(interleukin-1，IL-1)家族的加工和激活过程中必不可少；其中IL-1β在多种神经炎性疾病中起重要作用，与MDD的发病及严重程度相关。P2X7R为ATP门控离子通道，通过募集NLRP3炎症小体-caspase-1复合物发挥作用，参与IL-1β的成熟。本文即综述P2X7R在MDD发病机制中的作用。

1 P2X7R调控NLRP3相关炎症因子

P2X7R是嘌呤能受体家族(离子型P2X受体家族)的成员，主要存在于中枢神经系统小胶质细胞以及少量星形胶质细胞上，是ATP门控的非选择性阳离子通道，支持K+外流和Ca2+/Na+内流；细胞损伤使细胞外ATP达到足以激活P2X7R的浓度。脑内细胞外ATP浓度增加作为一种危险/损伤相关分子(danger/damage associated molecular patterns，DAMPs)信号，诱导P2X7R激活进而介导K+外流，K+外流可以引起NLRP3炎症小体激活。

NLRP3炎症小体是由NLRP3、凋亡相关斑点样蛋白(ASC)及半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶-1前体(pro-caspase-1)组成的多蛋白复合物，主要存在于中枢神经系统小胶质细胞。NLRP3炎症小体通过其富含亮氨酸的C-末端感受配体重复域，并由NACHT结构域介导的ATP依赖的自交联异构化，进一步组装和激活[1]，最终诱导IL-1家族的IL-1β合成和释放[2](见图1)：IL-1β是固有免疫反应中的主要细胞因子，可诱导其他炎性细胞因子[如IL-6和肿瘤坏死因子(TNF)-α]的产生，NLRP3炎症小体将pro-caspase-1转化为caspase-1，后者分裂IL-1β前体生成IL-1β。

图1 P2X7R调控NLRP3激活及IL-1β释放

动物研究中，脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)可诱导小鼠抑郁样行为：LPS处理24 h后，小鼠全脑NLRP3炎症小体、ASC和caspase-1、IL-1β mRNA及蛋白表达水平显著增加[3]。IL-1β是NLRP3炎症小体激活的标志物，可进一步激活下丘脑-垂体-肾上腺轴并诱导啮齿类动物的抑郁样行为[4]。临床研究发现多种抗抑郁药也具有抗炎作用，例如氟西汀能够抑制MDD患者血清中IL-1β的水平，是通过激活自噬抑制NLRP3炎症小体实现的[5]。

2 P2X7R与MDD发生的分子机制

2.1 P2X7R与神经免疫 P2X7R活化后，能够调控NLRP3炎症小体的激活及下游炎症因子(如IL-1β)释放，中枢神经系统的IL-1β水平与神经炎症及神经退行性疾病、精神疾病的发生有关，NLRP3则调控不可预测温和应激诱导的抑郁样行为[6]，参与MDD炎症反应[7]。P2X7R活化与NLRP3炎症小体下游IL-6或TNF-α的关系尚不明确，但有研究认为P2X7R在小胶质细胞产生IL-6、TNF-α的过程中起重要作用[8]。心境障碍患者的脑脊液和死后脑组织中IL-1β水平升高，而基础研究提示P2X7R敲除在抑郁小鼠模型中具有保护性[9]。临床研究发现MDD患者外周血IL-1β、IL-6和TNF-α水平均高于健康受试者，并且其表达水平与MDD严重程度相关[8, 10-11]；此外IL-1β会减少在MDD患者海马祖细胞的神经发生，单胺类抗抑郁药和omega-3脂肪酸可以逆转IL-1β引起的神经发生减少[12]。重要的是，在抑郁样动物模型的海马中注射P2X7R拮抗剂考马斯亮蓝和A438079，能阻断慢性应激引起的抑郁样行为[13]；P2X7R基因敲除可改善小鼠生命后期的情绪状况[14]。研究提示P2X7R活化与NLRP3相关的神经免疫炎症关系密切；因此，P2X7R通过调控NLRP3及相关炎症因子激活MDD神经免疫的分子机制值得深入研究。

2.2 P2X7R与神经细胞功能 P2X7R作为中枢突触前兴奋性神经末梢表达的配体门控离子通道，不仅参与神经免疫炎症，还能调节神经递质的释放：中枢5-羟色胺水平与MDD发病密切相关。一项利用光遗传技术内源性激活P2X7R的研究发现P2X7R介导海马中缝区5-羟色胺的释放，敲除P2X7R基因或阻断P2X7R则会引起5-羟色胺释放减少[15]。此外，在习得性无助MDD动物模型中，P2X7R还能驱动脊髓突触可塑性[16]。其他研究显示，激活腺嘌呤核糖核苷酸依赖的蛋白激酶能影响P2X7R介导的小胶质细胞有丝分裂、线粒体动力学和溶酶体活性，表明P2X7R与小胶质细胞线粒体功能、神经可塑性和脑内稳态等方面密切相关[17]。

在某些神经炎症疾病中，共同存在P2X7R表达上调与小胶质细胞活化：IL-1β是小胶质细胞活化和增殖的介质，其释放及产生依赖于P2X7R通道；在小鼠小胶质细胞中，P2X7R介导的通透性是小胶质细胞活化、增殖和IL-1β释放的基础；在中枢系统中，P2X7R促进小胶质细胞的活化和增殖，同时降低其吞噬能力，并通过刺激TNF-α、环氧化酶-2、IL-6、基质金属蛋白酶-9和活性氧的产生而引发神经毒性[18]；神经炎症能引起P2X7R分布模式改变，并且增加其在小胶质细胞早期和晚期的表达。因此，有研究者提出P2X7R可以作为缓解神经免疫炎症程度的治疗靶点[19]。此外，P2X7R调节星形胶质细胞ATP的释放，并能通过这一方式增加体外培养的星形胶质细胞内Ca2+水平[20]；P2X7R与星形胶质细胞间的钙波(intercellular calcium waves，ICW)有关，与泛连接蛋白-1形成P2X7R-PANx1复合体介导ATP从星形胶质细胞释放促进ICW扩散，参与细胞间钙信号的传递[21]。

3 P2X7R与MDD部分临床症状

3.1 P2X7R与MDD动力不足 动力不足是MDD的核心症状之一，患者表现出不愿意付出努力来获得回报、也不能有效利用奖励信息来指导自己做出合理的决策，即“付出努力决策”功能受损。慢性应激会引起动力不足，同时慢性应激上调大鼠糖皮质激素，引起大鼠小胶质细胞NLRP3炎症小体表达和IL-1β释放增加[22]。P2X7R激活与IL-1β的释放关系密切，而IL-1β可通过降低囊泡单胺转运体-2的表达或功能，从而影响中枢多巴胺(dopamine，DA)的转运，造成啮齿类动物“付出努力决策”功能受损[23]。P2X7R可能通过IL-1β抑制中枢DA的释放，引发DA耗竭，参与“付出努力决策”的调控，然而“付出努力决策”神经环路及相关分子机制仍有待研究。此外，P2X7R、NLRP3相关的炎症通路也参与了MDD的病理生理机制[24]，MDD患者中高炎症因子水平亚群的研究可能成为个体化治疗方案的新切入点，而MDD动力不足的P2X7R相关炎症机制也需要深入研究。

3.2 P2X7R与MDD睡眠障碍 睡眠剥夺(sleep deprivation，SD)会通过抑制星形胶质细胞中信号传导与转录激活因子3的磷酸化，激活NLRP3炎症小体的表达和IL-1β、IL-18的成熟，从而引发大脑的神经炎症[25]，提示P2X7R参与了SD诱导的NLRP3炎症小体及其下游炎症因子的生成；此外，抗抑郁药氟西汀通过逆转NLRP3炎性小体的激活抑制SD诱导的神经炎症和神经元凋亡，提示氟西汀有可能改善SD所致的神经元损伤。有研究报道P2X7R调控释放的炎症因子(如IL-1β、TNF-α等)在睡眠调节中起作用：失眠、慢性炎症可诱发MDD相关症状，且引起人和动物外周及中枢IL-1β、TNF-α水平升高；这些炎症因子可以影响非快速眼动睡眠，而睡眠缺失引起的困倦、疲劳、认知功能下降等症状同样能够由外源性注射IL-1β、TNF-α诱发。细胞外ATP升高通过P2X7R作用，调节胶质细胞释放IL-1β、TNF-α并与神经元上的受体结合，导致神经递质受体(如腺苷和谷氨酸受体)上调或下调、神经元兴奋性和功能改变(即局部网络的状态改变)，进而影响睡眠结构[26]。

3.3 P2X7R与MDD疾病机制的展望 尽管目前P2X7R与MDD核心症状关联的证据不充分，但P2X7R在MDD神经免疫炎症中的作用已经得到证实。首先，P2X7R基因与MDD存在关联性[27]：P2X7R基因位于12q24.31号染色体上，连锁和关联研究确定其为情感障碍的易感位点。最近一项研究显示外周炎症水平与MDD患者大脑结构性改变有关联，即前额叶灰质体积减少与MDD患者血清高敏C-反应蛋白显著升高有关，而这一大脑结构的改变与年龄、性别、吸烟状况、抗抑郁用药剂量等情况并无显著相关[28]。然而，P2X7R作为嘌呤能受体的一员，在嘌呤能系统参与的神经相关运动功能障碍疾病中同样发挥作用，其中帕金森病(Parkin's disease，PD)部分患者还与MD共病，而动物实验证实P2X7R与PD旋转运动障碍、多巴胺系统受损及氧化应激等有关[29]；但P2X7R参与PD或MDD发病的具体机制暂未完全揭示。

基于上述研究可以发现，炎症在MDD疾病机制的基因水平、蛋白水平均有参与，且并非局限于中枢或外周；因此，作为驱动中枢IL-1β等炎症因子释放的关键角色，P2X7R在MDD炎症机制中发挥重要作用；MDD发生中P2X7R相关的炎症反应如何被激活，P2X7R等在MDD神经环路中发挥什么作用、如何改变脑结构及功能的完整性以及P2X7R对MDD的鉴别诊断是否有价值，是今后研究P2X7R的方向之一。

4 小结

P2X7R调控NLRP3激活及相关炎症因子的释放、影响胶质细胞功能，在MDD的炎症机制中发挥作用；而P2X7R对神经免疫炎症的调控涉及MDD的临床症状，如动力不足、睡眠障碍等；遗传学研究证实P2X7R的基因突变与MDD的关联。干预P2X7R及相关炎症分子或可改善MDD核心症状，P2X7R在MDD疾病机制中的影响值得深入研究。