泌尿系统疾病中P2嘌呤受体的作用研究进展

刘 乾 综述 张 婷 审校

嘌呤能信号通路是指由内源性核苷、核苷酸及其受体组成的嘌呤能信号转导系统，其中P2嘌呤受体是一种特殊的细胞膜受体，在各种细胞中普遍表达，其引起下游一系列生物学反应，如细胞增殖、凋亡、细胞分化、免疫细胞募集和疼痛等[1]。P2嘌呤受体包括两个结构和功能不同的亚家族，即P2X和P2Y，其中P2Y受体是典型的G蛋白偶联受体，P2X受体属于配体门控离子通道型受体，P2X和P2Y受体进一步细分为P2X(1～7)亚型和P2Y(1、2、4、6、11～14)亚型[2]。P2嘌呤受体可通过神经递质、自分泌或旁分泌的方式发挥不同的功能，可参与肾脏、膀胱和前列腺的正常功能，也可参与多种泌尿系统疾病，并引起疼痛、炎症和肿瘤等[3]。因此，本文就泌尿系统疾病中P2嘌呤受体的作用研究进展进行综述。

1肾脏疾病

1.1 慢性肾脏疾病(chronic kidney disease，CKD) CKD是最常见的肾脏疾病，其显著的病理特征是持续性、轻度炎症，研究显示NLRP3炎症小体参与了CKD的发展，而P2X7是该炎症小体的激活剂。与野生型动物相比，高脂肪饮食的P2X7基因敲除小鼠的肾功能减弱，降低了NLRP3炎症小体的活化，同时纤维化和氧化应激也减少，而高脂肪饮食的野生型小鼠尿蛋白/肌酐、白蛋白/肌酐及NLRP3与IL-1β mRNA的表达显著增加，并诱导肾小球肥大、促进肾小球细胞凋亡、纤维连接蛋白和IV型胶原增加，促进氧化应激的进展，但上述变化在P2X7基因敲除小鼠中都下降，表明P2X7对CKD具有损害作用[4]。临床研究显示CKD患者外周血单个核细胞中P2X7 mRNA表达高于健康对照组，且早期CKD患者B淋巴细胞和单核细胞中特异性高表达P2X7蛋白[5]。上述研究表明，P2X7可促进CKD的发病，且可能是CKD的潜在治疗靶点，其中P2X7受体抑制剂在缺血再灌注发生后早期(6 h内)给药对肾功能损害有保护作用，但灌注恢复24 h后延迟给药对肾功能损害无保护作用，其保护作用可能与抑制肾小管损伤和细胞死亡、抑制单核细胞趋化蛋白-1表达、调控正常T细胞表达和分泌有关。表明早期P2X7R抑制可减轻缺血再灌注损伤后的肾小管损伤和促炎反应[6]。

纤维化通常在CKD炎症之后发生，单侧输尿管梗阻导致的肾纤维化小鼠模型中，P2X7受体编码基因敲除后，尽管P2X7受体在肾小管上皮细胞中可短暂表达，但可显著减少肾小管间质巨噬细胞浸润程度、TGF-β表达及纤维化程度，从而抑制P2X7表达而缓解肾纤维化的形成[7]。而P2Y2受体也可能对CKD具有保护功能，而P2Y2基因敲除小鼠的生存率降显著降低(63.1%比100%)，血压、血尿素和尿白蛋白/肌酐比也显著增加，清除率明显降低，肾损伤范围也更大[8]。相反，P2X4 受体在肾纤维化动物模型中具有保护作用，P2X4基因敲除小鼠在单侧输尿管梗阻导致的肾纤维化后比野生型小鼠更易发生纤维化，而机制研究显示P2X4 受体可诱导近端小管细胞NLRP3炎性小体和促炎因子，并控制T细胞迁移，而T 细胞的细胞毒性功能可通过诱导成纤维细胞凋亡来抑制纤维化，因此抑制P2X4 受体表达可导致过度纤维化损伤[9]。

在治疗方面，有研究比较了不同P2Y12抑制剂(氯吡格雷、普拉格雷和替格瑞洛)对CKD患者的有效性和安全性，结果显示在CKD透析患者中，普拉格雷可通过降低冠状动脉血运重建的风险更显著地降低死亡风险[10]。此外，普拉格雷对于急性冠脉综合征合并CKD的治疗效果及安全性也显著优于氯吡格雷[11]。

1.2 多囊肾 多囊肾病(polycystic kidney disease，PKD)是一种遗传性疾病，常以高血压、疼痛、肝纤维化和终末期肾脏疾病为特征。在正常肾脏中，ATP通过与P2受体结合来调节血流动力学和上皮离子转运，异常的嘌呤能信号传导被认为是促成PKD发生的关键因素，其中P2嘌呤受体表达的变化(P2Y受体表达减少和 P2X 受体表达增加)会导致P2X的表达超过P2Y，并引起囊性上皮细胞内钙离子失调、氯离子分泌增加、钠重吸收受损，以及囊性上皮细胞增殖增强而最终导致PKD[12]。

常染色体显性多囊肾病(autosomal-dominant polycystic kidney disease, ADPKD)是最常见的遗传性肾病，也是第四大肾衰竭原因。研究显示，ADPKD患者P2X7、P2Y2及P2Y6受体的表达显著增加[13]。其中P2X7 受体可通过促进液体分泌、诱导细胞凋亡而导致进行性囊肿扩张，而P2X7敲除和抑制均可使囊内钠再吸收正常化而阻止其生长，从而显著降低肾囊肿形成率(分别降低55.8%、35.7%)，且不影响其ADPKD的生存能力和肾排泄功能，这表明P2X7拮抗剂可能对这种ADPKD有治疗潜力[14]。

常染色体隐性多囊肾病(autosomal-recessive polycystic kidney disease，ARPKD)是一种罕见的多囊肾病，常见于婴幼儿。对于新生儿期诊断的ARPKD患儿，约有一半会在10岁时形成终末期肾病。研究显示，而ARPKD囊腔内ATP水平升高后对囊肿发育和进展的影响主要通过P2X4和(或)P2X7受体介导，且与ADPKD不同，ARPKD小鼠模型中P2X7受体激动剂可减少囊肿形成，表明P2X7受体也可能是ARPKD的治疗靶点[14]。

1.3 肾癌 肾癌的主要治疗方法是手术，而靶向治疗通常是手术后的辅助治疗或用于治疗晚期肾癌，但疗效甚微。而P2嘌呤能信号在癌症中具有致病作用，对患者预后及治疗也具有重要影响。研究显示，P2X6 受体激活后通过调节 Ca2+介导的 p-ERK1/2/MMP9 信号传导增加肾细胞癌的迁移与侵袭性[15]。另外，在肾癌肿瘤微环境中ATP的浓度明显增高，且P2嘌呤受体过表达与多种肾癌类型的较差预后相关，其中肾癌瘤周P2X7受体的表达显著高于瘤内，生存分析显示，P2X7 高表达的透明细胞肾癌患者的生存率低于肿瘤内 P2X7 低表达的患者[16]。

不同类型肾癌的P2嘌呤受体的表达也存在差异，如透明细胞癌肿瘤中的大多数受体(包括P2X1、P2X3、P2X4、P2X7、P2Y1、P2Y4、P2Y6、P2Y13 和 P2Y14受体)表达比正常组织显著增高，嫌色细胞肿瘤中的大多数受体(P2X1、P2X2、P2X5、P2X6、P2Y2、P2Y6 和 P2Y14 受体)表达显著减少，而乳头状细胞癌中P2 受体的表达有增高及降低，其中P2X4、P2X7 和 P2Y13 受体表达增加，而 P2X2、P2X6、P2Y1、P2Y2 和 P2Y14 受体在肿瘤中表达减少，表明对于P2 嘌呤受体表达谱的分析可能与肾癌表型具有一定的相关性[17]。

2膀胱疾病

2.1 间质性膀胱炎 间质性膀胱炎是一种慢性疼痛的炎症性膀胱疾病，但病因尚不清楚。临床研究显示，与无症状者相比，间质性膀胱炎尿路上皮组织样本中P2X1和P2Y2受体的表达减少，而P2X2、P2X3受体及P2Y1、P2Y11受体蛋白表达显著上调，其中P2X2和P2X3受体是下尿路敏感的主要原因。在另一项研究中，间质性膀胱炎患者的P2X2、P2X3受体蛋白虽升高，但P2X2、P2X3受体的mRNA表达则降低，该研究认为上述受体蛋白与mRNA表达的差异可能与潜在的负反馈有关[18]。此外，ATP是一种嘌呤能神经递质，与对照组相比，间质性膀胱炎患者的尿路上皮细胞中ATP显著升高，并刺激膀胱平滑肌，而膀胱尿路上皮细胞ATP释放的增强与膀胱慢性炎症中P2X3受体蛋白表达的增加有关[19]。

Wu等[20]通过动物研究探讨短绒野大豆对间质性膀胱炎的治疗效果，结果显示，间质性膀胱炎内P2X2、P2X3受体蛋白的表达显著上调，而短绒野大豆治疗间质性膀胱炎或预处理均可显著减低P2X2、P2X3受体蛋白的表达，并通过5-脂氧合酶和环氧化酶-2途径抑制炎症反应，包括减少炎症因子IL-1β和IL-6的释放、抑制肥大细胞与白细胞浸润因此，P2嘌呤受体的激活可能是间质性膀胱炎的一个新的治疗靶点。

2.2 膀胱过度活动症(overactive bladder syndrome，OAB) OAB也是一种非常普遍的疾病，其中男女的发病率分别为7%～27%、9%～43%[21]。由于OAB的症状与尿液储存有关，因此大部分研究集中在膀胱充盈的机制上，尿路上皮充盈时ATP的释放可激活传入神经上的P2X2/3受体。而特发性OAB患者尿中ATP的浓度也会升高，且ATP的释放与P2Y受体相关，其中P2Y激动剂可进一步促进ATP释放，进而增加逼尿肌收缩，加快排尿频率，最终引起逼尿肌过度活动。

临床研究显示P2Y6表达于膀胱黏膜，P2Y6表达的变化都可加快排尿频率并诱导逼尿肌过度活动，诱发OAB相关症状。Firouzmand等[22]探讨了P2Y6受体表达、ATP及二磷酸腺苷(adenosine diphosphate，ADP)浓度与OAB症状的关系，结果显示P2Y6的表达水平与 OAB患者总症状严重程度和尿失禁的严重程度相关，但与总 ICIQ症状评分、频率、夜尿、尿急评分或年龄无相关性，而ATP 浓度与患者总症状严重程度和ICIQ症状评分显著相关，即使是轻度OAB，ATP 也会升高，表明ATP可能是OAB患者的诊断生物标志物。但研究显示脓尿、间质性膀胱炎及前列腺增生患者中ATP均会升高，因此ATP对OAB患者的诊断缺乏特异性。而ATP可在膀胱黏膜层水解为ADP，且ADP浓度也与OAB总症状严重程度及ICIQ症状评分显著正相关，因此尿ADP可能比ATP更适合作为OAB诊断标志物，而膀胱内P2Y6受体的抑制可能对OAB症状有缓解作用[23]。

治疗方面的研究显示，米拉贝隆(β3-肾上腺素能受体激动剂)治疗OAB后会显著降低膀胱中P2X2、P2X3、P2X4和P2X7受体的表达，且长期服用可进一步改善排尿量和排尿效率等[21]。Lee等[24]则探讨了八味帝黄丸治疗对大鼠OAB的影响，结果显示，OAB大鼠经八味帝黄丸治疗后可显著抑制黏膜中M2、M3、P2X2、P2X3受体过表达，从而改善平均膀胱收缩间隔及排尿频率，表明八味帝黄丸治疗可通过抑制黏膜P2X2、P2X3、M2、M3受体蛋白过表达缓解OAB。此外，艾灸可通过抑制胆碱受体M2的表达，减少ATP的释放和P2X3受体的表达，从而减少尿潴留患者残余尿量，增大膀胱容积，表明艾灸可能通过抑制M2/ATP/P2X3通路治疗OAB[25]。

2.3 膀胱癌 P2嘌呤受体在正常膀胱中也具有重要的作用，但这些受体在膀胱癌中的具体作用还不是十分明确。有研究探讨P2X受体表达与尿路上皮分化的相关性，结果显示P2X3受体蛋白在正常尿路上皮和低级别乳头状癌患者中表达相似，但在膀胱高级别乳头状癌患者中表达降低，而P2X5受体蛋白则在正常尿路上皮和高级别癌中高表达，但在低级别癌中表达减少，表明P2X3可能与尿路上皮分化相关，并可能是高级别乳头状癌的发病机制之一，而P2X5与高级别乳头状癌发病无关[26]。

Dietrich等[27]分析了P2嘌呤受体对膀胱癌患者的预后作用，结果显示，P2X6受体在膀胱癌肿瘤内及转移性淋巴结中的表达与Kaplan-Meier分析一致，表明P2X6受体高表达与膀胱癌患者生存率的提高相关。该研究进一步在 T24 人膀胱癌细胞系中进行放射治疗，结果显示P2X6受体在T24细胞中表达下调，而放射治疗后T24细胞中P2X6受体呈高表达，并抑制T24细胞生长，表明T24细胞系中的P2X6受体高表达可能是膀胱癌预后良好的预测因素[27]。

在膀胱癌肿瘤组织中，P2Y2受体表达上调，且P2Y2受体相应的增强子可在雌激素的刺激下转录生成有功能的增强子RNA (purinergic receptor P2Y2 enhancer RNA, P2RY2e)， P2RY2e作为雌激素相关的eRNA可通过作用于染色质环促进基因转录，从而参与调节多种不同的生物过程。有研究通过提取38对膀胱癌及其对应的癌旁组织RNA后，检测P2RY2e的表达水平，结果显示，膀胱癌肿瘤组织中P2RY2e高表达，且P2RY2e还可抑制肿瘤细胞凋亡并促进膀胱癌细胞的增殖和迁移，同时P2RY2e与组织学分级、肿瘤浸润深度和TNM分期密切相关。但P2RY2e敲除后可抑制细胞的增殖、侵袭和迁移并促进肿瘤细胞凋亡，表明P2RY2e是膀胱癌发生和进展的致癌因子，而雌激素可以通过诱导 P2RY2e 促进膀胱癌的发生和侵袭[28]。

3前列腺疾病

3.1 前列腺炎 前列腺炎的患病率高达9.7%，而P2嘌呤受体在前列腺炎中具有损伤作用，如P2X3受体对于炎症和组织损伤导致的疼痛反应至关重要。在大鼠慢性前列腺炎模型中，与对照组相比，在背根神经节中P2X3受体蛋白表达增加，且其表达率随炎症反应加重而显著升高，P2X3拮抗剂可显著降低该区域内的ATP，表明前列腺炎症与P2X3表达增加有关，进而导致与前列腺炎相关的神经敏感及疼痛，而P2X3受体可能是治疗慢性前列腺炎疼痛的有效靶点。

此外，研究显示，ATP还可通过P2X7受体参与多种慢性疼痛的传递。而慢性前列腺炎的疼痛是一种内脏牵涉性疼痛，因前列腺主要受起源于L5-S2脊髓的神经支配。研究显示，慢性前列腺炎大鼠L5-S2脊髓背角内P2X7、钙结合衔接分子1及TNF-α、IL-1β含量均显著高于对照组，但抑制P2X7可降低IL-1β和TNF-α的产生，而单独用激动剂苯甲酰苯甲酸ATP激活P2X7则可显著增加IL-1β和TNF-α的表达。表明慢性前列腺炎疼痛时，P2X7受体的激活可导致L5-S2脊髓中TNF-α和IL-1β的表达增加，而这可能是慢性前列腺炎疼痛的原因[29]。

3.2 前列腺增生 BPH是前列腺良性增生导致的进行性增大。P2受体在下尿路梗阻患者伴膀胱收缩功能受损中具有重要作用，Ziganshin等[30]纳入30例因BPH行经膀胱单纯前列腺切除术，并制备离体平滑肌标本，以评价其活性以及P2受体配体的结合效率，其中P2受体激动剂包括ATP、ADP、尿苷-5’-三磷酸(uridine 5’ -triphosphate，UTP)、α,β -亚甲基-ATP、2-甲基硫代ADP，以及P2 受体拮抗剂(包括苏拉明等)，其他配体包括卡巴胆碱、肾上腺素、组胺、血清素、阿托品。结果显示，导致BPH患者膀胱收缩活动的P2受体亚型是P2X1受体，其中最有效的P2受体激动剂是α,β -亚甲基-ATP，ATP和2-甲硫基-ADP的活性明显较低，而ADP 和 UTP 对人体膀胱没有影响，另外，P2 受体激动剂的影响可被P2 受体拮抗剂抑制。

膀胱出口梗阻通常会导致逼尿肌过度活动和膀胱顺应性降低，从而导致尿储存症状，在BPH患者中，约有2/3的患者伴有逼尿肌过度活动。有研究探讨了P2X1-3在健康男性者(n=26)和因BPH(n=41) 导致梗阻患者的膀胱中胆碱能神经传递中的作用，结果显示，与对照组相比，BPH 患者可通过突触前P2X2/3受体的激活促进逼尿肌中神经诱发的乙酰胆碱释放量(比健康组高1.5倍)[31]。此外，P2X1受体在BPH患者逼尿肌中的过表达则可促进膀胱逼尿肌的收缩，从而导致下尿路梗阻患者膀胱收缩功能受损[30]。因此，P2X1-3受体拮抗剂可能治疗BPH患者尿路梗阻。

3.3 前列腺癌 前列腺癌是男性癌症相关死亡的第二大原因，其中炎症、细胞损伤和细胞死亡可导致ATP释放而激活免疫细胞和前列腺细胞上的P2受体，如P2X4受体参与中性粒细胞募集、巨噬细胞激活和分化，P2Y1受体可诱导前列腺癌细胞凋亡并抑制其增殖，而P2X5和/或P2Y11受体可显著抑制激素难治性前列腺癌细胞的生长并诱导凋亡[32]。

Maynard等[33]通过对491例前列腺癌患者的分析，结果显示，与良性组织、前列腺上皮内瘤变、ERG阳性或PTEN缺失的前列腺癌相比，P2X4在前列腺癌组织中的表达显著升高，且与肿瘤恶性程度具有相关性，而P2X4拮抗剂可降低肿瘤细胞的迁移和侵袭能力，且呈剂量依赖性，表明P2X4受体在前列腺癌侵袭性中具有重要作用，且P2X4可作为治疗靶点[34]。而P2X7受体在高转移和非转移性前列腺癌细胞系中也均为高表达，在非恶性前列腺上皮细胞系中P2X7受体的表达水平极低，激活P2X7受体可促进侵袭性，同时EMT诱导相关基因(Snail,、IL-8和MMP-3)表达上调，而上皮标记物(E-Cadherin、Claudin-1等)表达减少。此外，当P2X7受体敲除后，前列腺癌细胞的侵袭程度减弱[35]。因此，P2X7也可成为潜在的治疗靶点，其中Ghalali等[36]研究显示，他汀类药物可通过P2X7抵消细胞外ATP的侵袭性作用，从而降低侵袭性前列腺癌的风险。此外，P2Y受体的激活可通过Capase3/7和ROS信号通路诱导细胞凋亡，表明P2Y受体可能成为治疗前列腺癌的潜在靶点，其中抑制P2Y2的表达可显著抑制前列腺癌细胞在体内的侵袭性与转移[37]。而Le等[38]进一步探讨了P2Y1受体激动剂与醋酸阿吡特龙联合治疗对前列腺癌细胞的抑制作用，结果显示该联合治疗可通过降低菌落形成能力、细胞迁移能力和细胞侵袭能力，并诱导肿瘤细胞凋亡，从而抑制前列腺癌细胞的增殖与转移，表明P2Y1受体激动剂联合治疗可能是前列腺癌一种新的治疗策略[39]。

前列腺癌最常转移到骨骼，而骨骼转移可导致疼痛，从而降低患者的生活质量。研究显示，多个P2嘌呤受体参与介导前列腺癌骨性疼痛。如P2X3受体阻断对前列腺癌骨转移大鼠模型有镇痛作用。而单核细胞趋化蛋白-1 (monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)在慢性疼痛也具有促进作用，进一步的机制研究显示，MCP-1主要通过PI3K/p-Akt信号通路诱导小胶质细胞中P2X4受体的表达可导致癌性骨痛的发生，而抑制MCP-1可降低P2X4受体表达和缓解疼痛，说明MCP-1与癌性骨痛诱导的P2X4受体表达和疼痛具有相关性[40]。

P2嘌呤受体通过接受细胞外核苷酸的信号而参与肾脏、膀胱和前列腺的正常功能，但这些受体的异常表达在病理状态下也很常见，且通常与泌尿系统疾病的发生、进展或侵袭性有关，P2嘌呤受体也有望成为多种泌尿系统疾病的生物标志物以及治疗靶点，但仍需进一步探索P2嘌呤受体失调在泌尿系统疾病中的作用，从而提高对疾病发病机制的认识，并为治疗提供新的方向。