嘌呤受體對血壓的調節及研究進展

王新新，李璐，武廣義

(1.河北大學臨床醫學院，河北 保定 071000；2.河北大學附屬醫院麻醉科，河北 保定 071000)

全球高血壓患者約11.3億，是全球最大的疾病負擔，也是發展心血管疾病最重要的危險因素。目前，高血壓的全球流行在很大程度上沒有得到控制，高血壓仍然是非傳染性疾病死亡的主要原因，全球疾病負擔研究[1]表明，中國因為原發性高血壓及其相關并發癥導致的傷殘調整壽命年在總傷殘調整壽命年中占比為12%，在心血管疾病導致的傷殘調整壽命年中占比為63%。盡管在過去的幾十年里，高血壓的治療取得了前所未有的進展，但其潛在的機制尚未完全闡明。高血壓被認為是一系列生理異常，包括不同程度的心輸出量、外周阻力、心肺血容量、交感神經活動、血管內容量、腎素和醛固酮分泌異常。近年來，研究[2]發現，嘌呤受體在血管系統中廣泛表達，尤其在血管內皮細胞上發現了多種嘌呤受體亞型，這表明腺苷受體在血壓調節方面的重要性。

自1929年以來，人們就開始認識到嘌呤核苷酸和核苷信號在細胞外環境中的生物作用。然而，直到20世紀70年代 “嘌呤信號”一詞才被提出，并對細胞外核苷酸的特異性受體進行了分類。目前，嘌呤和嘧啶的受體已經克隆并鑒定：P1腺苷受體(4種亞型)、P2X離子性核苷酸受體(7種亞型)和P2Y代謝性核苷酸受體(8種亞型)。嘌呤信號系統通過細胞外核苷酸和腺苷受體之間相互作用，發揮細胞間通信功能[3]。目前，已經發現嘌呤信號系統存在于各個器官和系統，嘌呤受體的相關藥物也已經應用于臨床。現討論各種嘌呤受體的激活在生理和病理生理條件下對血壓的影響以及最新的研究進展。

1 細胞外核苷酸和嘌呤受體

細胞外核苷酸是心血管系統、免疫系統和造血系統重要的自分泌/旁分泌調節因子。在炎癥、缺氧、血管損傷等病理條件下可局部大量釋放，并發揮重要的細胞保護作用。腺苷通過激活嘌呤受體，與4種G蛋白耦聯受體(GPCRs)相互作用發揮生物學作用。嘌呤受體分兩族，其中一個家族是選擇性的腺苷受體(稱為P1受體)，根據對腺苷的親和力不同，P1受體分為A1、A2A、A2B、A3亞型，屬于GPCRs超家族。這些受體遍布全身，特別是A1 受體廣泛分布于中樞神經系統、心血管系統、免疫系統、氣道平滑肌、骨骼肌、腸道、腎臟、眼睛、肝臟、胰腺和脂肪組織。A1受體在不同組織中的分布體現了其在調節體內各種生理過程中的關鍵作用。另一個家族是選擇性的ATP/ADP受體(稱為P2受體)[4]，根據結構和功能不同，P2受體可分為兩類，即配體門控正離子P2X受體和G蛋白耦聯P2Y受體。P2X受體有7種亞型(P2X1-7)，配體門控離子通道被細胞外ATP激活，電壓門控鈣通道打開，Ca2+內流，或引發更慢的Ca2+依賴反應，從而發揮生理學功能。G蛋白耦聯P2Y受體有8種亞型:P2Y1、P2Y2、P2Y4、P2Y6、P2Y11、P2Y12、P2Y13和P2Y14[5-6]，P2Y受體可被多種核苷酸激活，并且嘌呤受體可以在家族之間形成異質復合體。P1和P2受體在心血管系統中廣泛表達，其作用包括調節心臟功能、血管張力、血管生成和炎癥。嘌呤受體激活機制可能因核苷酸酶的活性差異而變得更加復雜，但對嘌呤信號的病理生理學認識日益加深，這為多種疾病的治療提供了新思路。

2 P1受體對血壓的調節

2.1 A1受體

A1受體主要存在于平滑肌細胞、心房和心室組織的心肌細胞中，與心律失常、心絞痛、心力衰竭等多種心血管疾病有關[7]。A1受體激活的心臟保護作用是通過調節組織型轉谷氨酰胺酶活性和抑制缺血或低氧誘導的細胞死亡和再灌注損傷來介導的[8]。A1受體拮抗劑可降低鹽誘導的高血壓，A1 受體激動劑在臨床環境中常被作為抗心律失常藥物和治療心房顫動的藥物，但是長期使用非選擇性的A1受體激動劑存在許多問題，如受體脫敏導致速發型過敏和對各種非特異性組織的不良反應等。相較而言，選擇性A1受體激動劑是有優勢的，因為它們對配體的高選擇性，只能產生一種強效應，而且避免了快速過敏反應和其他不良反應，因此對于治療慢性心臟疾病，可以被認為是一個更好的選擇[9]。

2.2 A2受體

A2腺苷受體亞型(A2A和A2B)在心血管系統中廣泛表達，使用A2腺苷受體激動劑或拮抗劑可在常氧和缺氧條件下調節心率、血壓、心率變異性和心血管毒性。動脈內灌注A2A拮抗劑ZM-241385可顯著提高胎羊的平均動脈壓，并且能夠有效地消除缺氧引起的心動過緩和高血壓，這表明A2A拮抗劑在急性氧缺乏時具有心血管保護作用。L-精氨酸作為NO供體，注射在大鼠延髓腹外側的髓質時，可降低大鼠的平均動脈壓、心率和心率變異性；用A2A 受體拮抗劑SCH58261預處理延髓腹外側髓質，顯著降低了L-精氨酸的這種心血管反應，表明A2A 受體在NO介導的心血管活動中發揮調節作用。也有研究[10]發現，A2A氧化酶在下丘腦后區表達，注射一種A2A受體激動劑CGS-21680HCl (CGS：20 nmol)可降低大鼠的動脈血壓和心率。

此外，A2B受體介導了鹽敏感大鼠的高血壓反應。研究[11]發現,腺苷類似物5′-N-乙基羧酸腺苷(NECA)可以降低大鼠的血壓和心率，而A2B受體拮抗劑、NO合酶抑制劑NG-硝基-L-精氨酸甲酯和ATP敏感性鉀通道阻斷劑格列吡嗪均可以抑制下丘腦后側NECA誘導的反應，而NO釋放劑硝普鈉(10 nmol)卻可以增加藥物的作用，表明NO和ATP敏感的K+通道在A2B介導的心血管系統NECA誘導的反應中起決定性作用。

3 P2受體對血壓的調節

3.1 P2Y受體

細胞外核苷酸通過激活P2受體參與局部血流控制[12]。在P2Y受體介導的ATP和ADP的血管舒張過程中，內皮細胞發揮了重要作用。在高血壓或肺動脈高壓相關研究中發現，流體剪切應力通過引起局部血管舒張產生負反饋，其機制是激活內皮細胞機械敏感性陽離子通道，導致ATP釋放并刺激內皮細胞中的P2Y1，2，4，6/Gαq-PLC-Ca2+通路激活，進而導致eNOS-NO介導的血管舒張[13]，其中P2Y1受體對ATP代謝產物更敏感。具有內皮特異性P2Y2受體或Gαq/Gα11缺陷的小鼠缺乏血流動力誘導的血管舒張，引發高血壓的發生并伴有eNOS活化降低[14]。機械敏感電壓小分子激活劑在一定程度上復制了流體剪切應力對血管內皮細胞的影響，并以電壓依賴的方式誘導血管舒張，以治療內皮細胞上P2Y2受體缺陷小鼠誘發的高血壓；尿苷四磷酸腺苷(Up4A)是一種內皮衍生的血管收縮因子，通過P2Y2或P2Y4受體可能導致原發性高血壓的早期發展；肌肉收縮時釋放的ATP作用于骨骼肌感覺傳入途徑的P2受體，啟動高血壓的代謝反射；P2Y6也通過與AngⅡ受體特異性協同作用，參與了與衰老和高血壓相關的長期動脈重構。

在血流變化產生剪切應力時，內皮細胞釋放ATP作用于P2受體，特別是內皮細胞上的P2X1、P2X4、P2X7、P2Y1、P2Y2、P2Y6和P2Y12亞型受體，釋放NO而導致血管舒張和血壓降低。ATP和UTP都是P2Y 2/4受體的激動劑，通過P2Y2和/或P2Y4受體刺激自發性高血壓大鼠血管平滑肌細胞增殖，誘導血管收縮和血壓升高。另外，P2Y6受體與血管緊張素受體二聚化也是一個導致高血壓發生的因素，其相關的血管緊張素轉換酶抑制劑和血管緊張素受體阻滯劑可廣泛應用于原發性高血壓的治療[15]。

3.2 P2X受體

3.2.1 P2X4受體促進血管舒張

在各種類型的血管內皮中存在P2X受體的所有亞型。P2X4受體介導內皮中剪切應力誘導的Ca2+電流，而Ca2+電流可能負責剪切應力誘導的內皮NO的產生和血管舒張，同時血管內皮細胞中的P2X4受體在血管重構過程中也促進血管舒張[16]。研究[17]發現，P2X4受體功能缺失的小鼠血管則喪失了這種對血流剪切應力的反應，人類P2X4受體功能缺失與突變與患者的脈壓差升高有關。在并存有腎功能障礙的心血管疾病患者中，隨著腎血管阻力增加，ATP通過P2X1受體介導的血管收縮作用減弱，而通過P2Y/P2X4受體使內皮細胞釋放NO引起血管舒張作用增強。功能性P2X4受體主要在腎遠端節段大量表達[18]，P2X4受體的激活有助于調節上皮鈉通道(ENaC)的活性，但這種調節呈現非線性關系。ATP可能根據鈉和體液組成發揮雙重作用：在低鹽條件下，ATP刺激P2X4受體增加ENaC活性，而在鹽超載時則發揮相反作用以促進濾鈉[19]，所以 P2X4受體缺失小鼠呈現高血壓表型。因此，推測P2X4受體激動劑可能有助于原發性高血壓患者腎血管的濾鈉功能，從而表現降低血壓的藥理學作用。

3.2.2 P2X7受體升高血壓的機制

P2X7受體是一種非特異性陽離子通道受體，現有研究[20]指出,P2X7通過介導慢性炎癥或腎臟的腎素-血管緊張素-醛固酮系統影響血壓。在非病理條件下，P2X7在整個腎臟中表達稀疏，在高血壓狀態下表達顯著增加。細胞外的ATP可以通過激活P2X7受體促進Na+和Ca2+內流和K+外排，導致大量下游信號復合物NLRP3炎癥小體激活，NLRP3炎癥小體切割并激活半胱天冬酶-1，后者將促炎細胞因子前IL-1β和前IL-18切割成成熟的活性形式，炎癥小體的表達和IL-1β增高與高血壓密切相關[21]。與正常對照組或控制性高血壓患者相比，高血壓患者血漿ATP水平升高導致P2X7依賴性T細胞反應升高[22]，P2X7受體敲除小鼠的炎癥反應顯著減弱，與疾病嚴重程度降低相對應[23]，P2X7受體拮抗劑可以降低血壓并延緩動脈粥樣硬化的進展。在抗IL-1β單克隆抗體卡那單抗抗血栓形成研究中發現，給予患者抗IL-1β單克隆抗體治療，不能使血壓降低，也不能降低隊列研究中高血壓的發生率[24]，但高血壓患者接受治療后，心肌梗死、中風或心血管疾病病死率顯著降低[25]。實驗[26]表明，單獨阻斷IL-1β本身還不足以降低血壓，因此,針對IL-1β上游的P2X7受體管理血壓可能會有一個更好的效果。

眾所周知，腎素-血管緊張素-醛固酮系統與原發性高血壓的發生發展密切相關。而AngⅡ和醛固酮可使腎臟ATP濃度升高，且腎間質ATP濃度與血壓升高相關；拮抗P2X7受體作用可使腎臟排鈉量增加6倍，并減弱AngⅡ誘導的血壓升高。對鹽敏感高血壓模型和醋酸脫氧皮質酮高血壓模型來說，P2X7受體敲除或拮抗其作用可以降低血壓、延緩腎臟纖維化、減少腎臟免疫細胞浸潤和蛋白尿[27]。反之，持續的P2X7受體激活可能促進腎臟炎癥和腎纖維化，導致腎功能下降，加重或發展為原發性高血壓。P2X7受體激活還可以介導視網膜、腎臟微血管和大靜脈收縮，使全身血管阻力增加。也有研究[28]表明，血管的牽拉損傷使血管舒張功能障礙是通過介導ATP釋放，P2X7受體激活和精氨酸酶激活，減少NO產生，使血管收縮。由此產生的血管功能障礙和重塑可導致全身血管阻力增加和高血壓發生。然而，也有研究[29]表明，P2X7激活也可能在血管舒張中起作用。小鼠腸系膜動脈內皮細胞上P2X7受體激活導致NO產生增加[30]。此外，據報道促炎因子脂多糖可以激活小鼠胸主動脈P2X7受體，使NO產生增加，引起血管舒張和血壓下降[31]。這些研究提示了P2X7受體在不同組織和不同疾病狀態中的作用可能存在差異，這一領域需要進一步研究。

4 嘌呤信號通過五種不同途徑調節血壓

嘌呤信號可能通過5種不同的途徑介導了高血壓的發生發展[32]：(1)影響交感神經與去甲腎上腺素的作用，ATP通過作用于P2X1受體，增加交感神經血管舒縮活動導致高血壓。(2)血流變化產生的剪切應力刺激內皮細胞釋放ATP，ATP再通過內皮細胞膜的P2Y和P2X4受體，促使內皮細胞釋放NO，進而導致血管舒張。應用P2Y1、P2Y2和P2X4受體激動劑可使高血壓患者血管舒張程度增加。(3)當P2X3受體介導的外周頸動脈體化學受體反射加強時，可抑制腦干和下丘腦神經元介導的交感神經活動，所以應用 P2X3受體拮抗劑具有降壓作用[33]。(4)分布于腎臟血管組織的P2X7受體與原發性高血壓的病理生理有關。轉基因高血壓大鼠腎臟腎小球顯示豐富的P2X7受體免疫染色，而正常大鼠腎臟組織中只有低水平的P2X7受體免疫染色。去氧皮質酮乙酸鹽高血壓小鼠模型在敲除腎臟P2X7受體后血壓下降和腎損傷減輕，表明P2X7受體在高血壓的發展中起關鍵作用。(5)在高血壓患者中，腺苷激活血管腎素-血管緊張素系統。研究[34]表明，自發性高血壓大鼠和Dahl鹽敏感大鼠的血漿腺苷濃度升高，應用A1受體拮抗劑可以降低鹽誘導性高血壓，同時發現輸注低劑量的AngⅡ時A1受體敲除小鼠的血壓反應相對較低，所以目前A1受體激動劑已被建議用于高血壓的治療。

5 總結和展望

原發性高血壓是全球頭號疾病，控制病情進展并減輕相關并發癥是至關重要的。嘌呤受體以不同方式參與了心血管系統的生理和疾病的病理生理過程，在控制血管張力和重構方面起重要作用。P2嘌呤受體不同亞型也通過對腎臟以及間接改變炎癥反應的多種作用對血壓進行調節，表現出對高血壓治療的潛力。嘌呤受體基因的單核苷酸多態性作為診斷生物標志物的潛在用途及其與疾病的關聯正在被探索。目前，盡管有幾種嘌呤受體相關的藥物正在臨床使用，但在體內有效且穩定的受體亞型特異性激動劑或拮抗劑相對較少。可以推測，在不同水平上調節嘌呤信號系統可以預防或減緩原發性高血壓的進展，所以探索高血壓損傷相關的嘌呤系統具體作用機制和相關特異性藥物的研發是亟待解決的問題。