P2X7受體與年齡相關性黃斑變性

戴樂舒，王詩惠，宋劍濤

年齡相關性黃斑變性 （age-related macular degeneration,AMD）是一種以中心視力損害為表現并可導致不可逆性視力嚴重下降的眼病。據統計全世界有3000萬～5000萬AMD患者[1]。在發達國家AMD患病率在9.1%～20.9%之間，發展中國家是3.1%～10.6%[2]。有資料表明在1990年～2010年，AMD是全球第三位致盲原因[3]，預計到2020年將有1.96億人受到AMD的影響，到2040年數值將增加到2.88億[4]。AMD的危險因素包括吸煙、飲酒、高血壓、肥胖等[5]，AMD的發生與多種因素有關，其形成機制可能與視網膜色素上皮 （retinal pigment epithelium,RPE）的衰老、代謝、光損傷、氧化損傷、免疫炎癥因素、遺傳及基因突變[6-8]等有關，但仍未完全明了。目前的治療方法有光動力學療法和抗血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）藥物等[9]，但這主要針對濕性AMD，且需要重復治療，治療后脈絡膜新生血管（choroidal neovascularization，CNV）可能復發，不能從根本上解決問題，因而深入研究AMD有重要意義。我們曾經綜述P2X4受體在視網膜小膠質細胞及光損傷作用[10]，P2X7受體與 P2X4受體為P2X同一亞型，視網膜神經感覺層及RPE層中均有表達，P2X7受體作為一種非選擇性的陽離子通道受體，涉及氧化應激、細胞凋亡、炎癥過程[6]，而這些過程與AMD的形成密切相關，現將有關內容綜述如下。

1 P2X7受體

P2X7受體（P2X7R）是嘌呤受體的一個亞型，嘌呤受體是以嘌呤和嘧啶為配體的膜分子。依據配體的差異，嘌呤受體分為P1和P2兩大類，依據分子結構和信號傳導方式的差異，P2型受體又分為P2X和P2Y兩類受體，P2X型受體共發現有7型，即P2X1～P2X7[11]。P2X受體是響應于細胞外腺苷三磷酸（adenosine triphosphate,ATP）的結合而打開的膜離子通道，脊椎動物中的7個基因編碼P2X受體亞基，其氨基酸序列中40%～50%相同，每個亞基具有兩個跨膜結構域，被細胞外結構域（大約280個氨基酸）隔開。P2X受體具有與其他離子通道蛋白家族不同的分子結構，具有多種獨特的功能特性[12]，所有的P2X受體對小的單價陽離子均是可滲透的，一些P2X受體具有顯著的鈣離子或陰離子的滲透性。激活P2X7受體會使滲透性增加，可滲透較大的有機陽離子，包括一些熒光染料。P2X7受體在多種類型細胞表達，包括上皮細胞、神經元細胞、骨細胞、造血組織等，在這些組織中可見其功能性反應[13]。

P2X7受體首先在免疫細胞中被發現，之后從大鼠大腦中克隆出來，現在已被證實廣泛表達于上皮細胞，包括眼部的上皮細胞及RPE[14]。人、猴及嚙齒類動物的視網膜中均發現有P2X7受體存在，但分布情況并不相同。人P2X7受體蛋白存在于內叢狀層、外叢狀層、Müller細胞、RPE細胞，P2X7受體mRNA表達在內層視網膜和節細胞，而猴視網膜Müller細胞、RPE細胞未發現有P2X7受體[15-18]。在嚙齒動物中，P2X7受體廣泛表達在內層視網膜及外層視網膜，節細胞、無長突細胞、水平細胞、小膠質細胞、光感受器細胞都表達有P2X7受體或功能性P2X7受體[19-20]。P2X7受體是由595個氨基酸殘基組成，包含氨基端（N端）和羧基端（C端），它是一種兩次跨膜的蛋白，其N端和C端均在細胞內，在細胞膜上形成三個或更多個同源亞基組成的多聚體[21]（分子結構見圖1）。

P2X7受體與其他P2X受體的不同在于P2X7受體位于胞內的氨基酸有239個，顯著多于其他已知ATP受體亞型羧基端氨基酸的數量（27～129個），此結構基礎決定了P2X7功能的特異性[22]。P2X7受體遇到低劑量ATP刺激，膜通道可逆性打開，可使小的陽離子滲透（如Na+,Ca2+）,如果長時間暴露在高劑量ATP下，會導致非選擇性滲透大分子（900 Da），這會引起細胞凋亡或壞死[23-24]。老化與促炎細胞因子和趨化因子相關[25-26]，氧化應激是衰老標志，氧化應激與各種年齡相關疾病有聯系，如老年癡呆、年齡相關性黃斑病變等，大量研究顯示，P2X7受體參與了AMD氧化應激、炎癥反應等老化過程[15,27]。

圖1 P2X7受體（P2X7R）分子結構

2 RPE中的P2X7受體

P2X7受體表達于RPE中，并隨年齡增長上調[28]。在正常的生理條件下，P2X7受體活性維持在低水平，由細胞外二價陽離子濃度和細胞外低濃度量ATP維持[29-30]。細胞外二價陽離子似乎改變了ATP結合的親和力[31]，低濃度ATP不激活P2X7受體，但是在應激狀態下，RPE細胞和神經視網膜都能釋放ATP，ATP作用在RPE細胞及光感受器中P2X受體[32-33]。ATP是一種內源性P2X7受體激動劑，而苯甲酰苯甲酸ATP[2’,3’-O-(4-benzoyl)benzoyl-ATP,BzATP]是一種合成的、選擇性的 P2X7受體激動劑[12]，當刺激 6 h或 24 h后，ATP和BzATP均可誘導RPE凋亡。P2X7受體經ATP或BzATP的活化，打開了Ca2+膜通道，可促使RPE細胞死亡。氧化ATP能明顯地抑制ATP或BzATP誘導Ca2+的流入和RPE的凋亡。BzATP誘導的RPE凋亡可以被P2X7受體的拮抗劑亮藍G（brilliant blue G,BBG）、1-[N,O-二(5-異喹啉磺酰基)-N-甲基-L-型酪氨酸]-4-苯基哌嗪（KN-62）和氧化型ATP（oxidized ATP,oATP）抑制，細胞外或細胞內Ca2+減少，能明顯抑制或阻斷ATP誘導的細胞凋亡[32]。已有的研究結果[31-33]提示：P2X7受體和ATP或BzATP誘導的RPE鈣信號和凋亡有關；因此，鈣穩態失常和激活P2X7受體膜孔形成，是AMD中RPE凋亡的可能原因。

3 P2X7受體在AMD病理過程中的作用

RPE是維持視網膜光感受器細胞健康的內環境，組織受到炎癥、損傷、感染等刺激，會引起細胞外的ATP釋放增加，P2X7受體激活膜孔形成，鈣離子內流，RPE細胞凋亡，干性AMD發生；同時激活P2X7受體，釋放活性氧，刺激慢性氧化應激發生，使RPE細胞老化，導致AMD發生[34-35]。另一方面，P2X7受體激活后，也激活p38，p38調節白細胞介素-8（interleukin-1,IL-8）和VEGF，激發血管生長形成濕性AMD。氧化應激，炎癥反應和細胞死亡都與AMD形成相關，這已被廣泛認識，P2X7受體參與了AMD氧化應激、炎癥反應等過程，P2X7受體激活引起鈣穩態失常也是AMD形成的可能原因[36]。

在干性AMD中，RPE首先損傷，進一步引起光感受器細胞、脈絡膜血管功能損傷。在濕性AMD中，光感受器細胞損傷，脈絡膜新生血管形成，伴發視網膜下出血。Notomi S等[37]從濕性AMD（伴有視網膜下出血）患者中提取玻璃體，檢測ATP含量，發現ATP含量明顯增加；在一項體外研究中，Notomi S等用鼠視網膜細胞培養實驗，發現ATP大量釋放，光感受器細胞凋亡，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶9（caspases-9）激活，凋亡誘導因子從線粒體移位到細胞核，表明線粒體細胞凋亡途徑參與ATP誘導的光感受器細胞損傷。BBG（brilliant blue G）是一個選擇性P2X7受體拮抗劑，可以抑制視網膜下出血小鼠模型光感受器細胞的凋亡。在干性AMD的發展中，P2X7受體也起了重要作用，在一項體外研究，使用人類RPE細胞培養模型，發現P2X7受體表達在人類RPE細胞，P2X7受體激活可誘導RPE細胞凋亡[32]。

4 總結與展望

綜上所述，表達于人視網膜神經感覺層及RPE層中的P2X7受體參與了AMD的病理過程，P2X7受體被激活導致鈣穩態失常、RPE損傷細胞凋亡等氧化應激反應。在過去的十幾年里，人們對P2X7受體的研究已經取得了較大進展，但是要闡明P2X7受體在AMD中的病理生理作用及其對AMD進程的調節過程，仍需要進一步深入研究，這對于探索新的治療AMD的方法可能起到重要的指導作用。

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