嘌呤能配體門控離子通道在膝骨關節炎中的研究進展

[摘要]"嘌呤能配體門控離子通道（purinergic"ligand-gated"ion"channel，P2X）通過介導Ca2+、Na+內流參與炎癥、疼痛和細胞代謝調節，在膝骨關節炎（knee"osteoarthritis，KOA）的發病機制中發揮重要作用。近年來，國內外研究聚焦于P2X3、P2X4、P2X7亞型在KOA中的多維度調控機制。本文總結P2X受體在KOA中的分子機制、干預策略、靶向藥物開發及基于該受體其他治療方法的研究進展，旨在為KOA的精準治療提供理論依據，推動新型治療策略的突破。

[關鍵詞]"膝骨關節炎；嘌呤能配體門控離子通道；作用機制

[中圖分類號]"R684.3""""""[文獻標識碼]"A""""""[DOI]"10.3969/j.issn.1673-9701.2025.16.024

膝骨關節炎（knee"osteoarthritis，KOA）是中老年人群中最常見的退行性關節疾病，以關節軟骨破壞、滑膜炎癥、軟骨下骨硬化改變、韌帶損傷和骨贅形成為主要病理特征[1]。KOA的患病率受人口老齡化、肥胖等因素影響不斷升高，被KOA所困擾的患者日益增多[2]。KOA流行病學研究顯示，中國的癥狀性KOA總體患病率為14.6%，且女性KOA患病率高于男性[3]。目前，國內外研究揭示KOA的多維度發病機制，包括炎癥級聯反應、細胞外基質代謝失衡、機械應力與軟骨微環境紊亂、氧化應激與線粒體功能障礙、神經免疫交互作用等[4]。

近年來，在嘌呤能信號網絡中，嘌呤能配體門控離子通道（purinergic"ligand-gated"ion"channel，P2X）受體逐漸成為KOA的研究焦點，其在調節炎癥反應、軟骨細胞凋亡和疼痛信號傳遞中發揮關鍵作用。然而，P2X受體在KOA中的具體作用機制迄今尚未完全闡明，且各亞型之間的協同作用、組織特異性表達差異及其在KOA不同病程中的動態調控機制仍不明確，靶向干預的臨床轉化也面臨挑戰。本文系統梳理P2X受體在KOA發病機制中的最新研究進展，重點解析其在炎癥調控、軟骨代謝失衡和神經性疼痛中的分子機制，探討靶向P2X受體的藥物及其他治療策略的潛在應用價值。

1""P2X受體

P2X受體屬于非選擇性腺苷三磷酸（adenosine"triphosphate，ATP）門控離子通道。該受體與細胞外ATP結合后，Na+、K+、Ca2+等陽離子可從離子通道通過[5]。P2X受體家族包括P2X1～7共7個不同亞基異構體，幾乎在所有組織中均表達，并參與突觸傳遞、疼痛和炎癥等生理過程[6]。在炎癥微環境下，細胞可釋放大量ATP激活P2X受體，打開陽離子通道，激活多種細胞內信號，釋放多種炎癥因子，放大炎癥反應[7]。P2X受體在不同組織中的分布不同，且發揮的調控作用亦不相同。

1.1""P2X3受體

P2X3受體分布于中樞神經、周圍神經及大多數組織中。P2X3受體介導慢性疼痛進展。當神經受到損傷后，大量ATP被釋放并激活P2X3受體，介導Ca2+內流。細胞內Ca2+濃度升高激活細胞內信號傳導，增強神經元興奮性和突觸可塑性，強化初級感覺信息傳遞，誘發疼痛，促進炎癥介質釋放[8]。損傷狀態下，炎癥增強ATP激活電流，改變P2X3受體的電壓依賴性，促進P2X3受體表達，導致與炎癥損傷相關的異常疼痛反應。Krajewski等[9]在選擇性敲除P2X3受體的研究中發現，P2X3受體是調節傷害性信號的關鍵靶點。P2X3受體對炎性疼痛具有調節作用。當P2X3受體敏感度及表達水平增強時，KOA疼痛加重；反之，當其敏感度下降及表達下調時，KOA疼痛則相對減輕。P2X3受體在KOA中起傳導疼痛信號、促進炎癥介質釋放、加劇關節炎癥的作用，抑制P2X3受體可能帶來治療益處。

1.2""P2X4受體

P2X4受體主要表達于免疫和中樞神經系統的細胞和組織中，是疼痛和炎癥的中介，可改善關節炎癥并減少關節破壞[10]。KOA患者關節軟骨出現損傷及發生炎癥時，細胞外釋放大量ATP，激活P2X4受體致軟骨細胞內的Ca2+水平升高。這種鈣信號的改變可激活一系列細胞內酶（如蛋白激酶）導致軟骨細胞代謝異常；且P2X4受體的激活還可促進炎癥介質釋放，如白細胞介素（interleukin，IL）-1β、腫瘤壞死因子-α（tumor"necrosis"factor-α，TNF-α）等，進一步加劇關節內炎癥反應，造成關節軟骨和周圍組織損傷，最終導致KOA的發生和加重[11-12]。P2X4受體在調節成骨細胞和破骨細胞功能中亦發揮作用，P2X4通道異常激活可使成骨細胞的骨形成功能異常，減少骨基質蛋白分泌，使骨生成不足，影響膝關節骨重建過程[13]。異常激活的P2X4受體還可加強破骨細胞的骨吸收能力，破壞骨代謝平衡，造成骨質流失。破骨細胞在骨質吸收過程中可釋放炎癥因子，加劇炎癥反應，形成惡性循環，促進KOA的進展。

1.3""P2X7受體

P2X7受體與ATP結合后通道打開介導Na+和Ca2+內流，K+外排，導致快速去極化，在細胞死亡中發揮重要作用[14]。激活P2X7受體可激活巨噬細胞，觸發炎癥反應，參與炎癥性疾病的發生發展。P2X7受體可介導KOA疼痛和炎癥，其激活可促進核因子κB（nuclear"factor-κB，NF-κB）信號通路的激活及IL-1β、IL-6和TNF-α的釋放。此外，P2X7的激活還可降低細胞內K+濃度，允許核苷酸結合結構域富含亮氨酸重復序列和含熱蛋白結構域受體3（nucleotide-binding"domain"leucine-rich"repeat"and"pyrin"domain-containing"receptor"3，NLRP3）炎癥小體組裝及IL-1β、IL-18釋放，加劇軟骨降解和軟骨細胞凋亡[15]。Li等[16]研究證實P2X7的激活可促進細胞外ATP水平升高，激活NF-κB/NLRP3信號通路，促進細胞外基質降解和軟骨細胞炎癥，加重KOA進展。P2X7受體通過介導炎癥、基質降解和細胞死亡，在KOA進展中扮演關鍵角色，是極具潛力的治療靶點。

Li等[17]研究證明敲低P2X7可減弱IL-1β誘導M1/M2巨噬細胞極化、遷移和炎癥。研究證實M1/M2巨噬細胞可通過促進骨贅和滑膜炎的發展促進骨關節炎（osteoarthritis，OA）進展[18]。調節P2X7表達、減少M1巨噬細胞數量或促進M1向M2型轉化的措施有可能成為延緩KOA進展的治療方案。

1.4""P2X3、P2X4、P2X7受體的異同

P2X3、P2X4、P2X7受體作為P2X受體家族中的3種不同亞型，均為顆粒狀三聚體結構，由多肽鏈組成，形成2個螺旋跨膜區、1個胞內結構域和較大的親水胞外結構域[19]。三者均通過ATP信號通路介導疼痛和炎癥，是KOA疼痛治療的重要靶點。

P2X3、P2X4、P2X7受體對KOA炎癥及疼痛的作用機制存在差異。P2X3受體主導外周痛覺敏化，介導關節局部機械性和化學性刺激引起疼痛，與KOA患者的持續性關節痛密切相關[20]。P2X4受體側重中樞敏化，通過脊髓小膠質細胞活化，促進腦源性神經營養因子釋放，放大中樞疼痛信號，其在神經損傷模型中更顯著，可能通過非炎癥途徑參與KOA的慢性疼痛[21]。P2X7受體則通過炎癥放大和細胞死亡促進KOA進展，激活后觸發NLRP3炎癥小體，釋放大量IL-1β，直接促進軟骨細胞凋亡和基質降解；且高水平ATP激活P2X7受體可誘導細胞凋亡導致膝關節軟骨破壞[22]。P2X3和P2X7受體拮抗劑具有直接治療潛力，而P2X4受體需結合中樞給藥途徑。

2""基于P2X受體對KOA的治療及預防

大量生理及病理證據表明，嗜離子性ATP信號通過P2X3、P2X4和P2X7受體參與疼痛機制[23]。這些P2X受體亞型具有適當的生物特性和細胞表達，將其作為治療KOA的新型鎮痛抗炎潛在靶點具有廣闊應用前景。

2.1""藥物抑制P2X受體的表達

2.1.1""P2X受體拮抗劑""AZD9056是一種選擇性P2X7受體拮抗劑，可逆轉KOA中IL-1β、IL-6、TNF-α、P物質和前列腺素E2的上調表達[24]。AZD9056通過阻斷P2X7受體激動作用抑制表達，具有抗氧化、鎮痛、抗炎等作用，可減輕KOA所致水腫和炎癥等癥狀。新型5-羥基吡啶類化合物是P2X1、P2X3受體拮抗劑。研究人員通過克隆小鼠實驗利用雙電極電壓鉗法證明新型5-羥基吡啶類化合物對小鼠P2X1受體和人P2X3受體具有強烈的拮抗活性，此類化合物可預防和治療由P2X1受體和P2X3受體活性引起的慢性炎癥性疾病或神經性疼痛疾病，其中也包括KOA[25]。在P2X3受體拮抗劑的臨床研究中發現，MK-3901和MK-2548拮抗劑治療KOA模型亦有效[26]。抑制P2X受體可為KOA治療提供新方向，尤其是P2X3和P2X7受體拮抗劑對緩解疼痛和炎癥展現出極大潛力。

2.1.2""亞甲藍""亞甲藍（methylene"blue，MB）是一種抗氧化劑和抗炎劑，通過降低ATP的釋放或抑制P2X受體下游信號通路而減輕炎癥和疼痛。Li等[27]研究發現MB可通過調節核因子E2相關因子2及過氧化還原酶1改善氧化應激，抑制KOA大鼠模型結構損傷的進展，并緩解相關疼痛。未來研究可探索其與P2X受體拮抗劑的聯合應用，但高劑量可能引發不良反應，需進一步驗證其在KOA中的安全性和有效性。

2.1.3""毛蕊花苷""Ma等[28]在毛蕊花苷治療OA大鼠實驗中發現，5、10、15、20mg/kg的毛蕊花苷可逆轉OA誘導的P2X7受體和基質金屬蛋白酶（matrix"metalloproteinase，MMP）-13表達水平上調；且20mg/kg毛蕊花苷對P2X7受體和MMP-13表達水平的下調作用最大。P2X7受體激活可促進肥大細胞中炎癥細胞因子的產生。同時，免疫細胞中IL-6、IL-1β和TNF-a水平也明顯升高。

2.2""骨髓間充質干細胞療法

Deng等[29]研究發現骨髓間充質干細胞（bone"marrow"mesenchymal"stem"cell，BMMSC）通過抑制P2X3受體表達減少炎癥介質的產生、調節炎癥反應，表現出對炎性疼痛的治療作用。研究發現可利用BMMSC多向分化潛能制備軟骨細胞，用于軟骨組織的重建和修復，同時抑制軟骨細胞凋亡[30]。BMMSC治療KOA的核心機制包括抗炎、促修復和鎮痛，其與P2X3受體的關聯可能通過間接調控ATP釋放和下游信號通路實現。

2.3""其他療法對P2X受體表達的影響

2.3.1""電針療法""中醫針灸結合高低頻電療刺激一直被廣泛用于KOA治療，其緩解患者疼痛的療效頗為顯著。王占魁等[31]電針治療KOA大鼠模型實驗發現，電針刺激犢鼻、內膝眼可抑制P2X4受體表達，抑制KOA中活化的小膠質細胞，減少IL-1β等炎癥細胞因子釋放，起到緩解KOA疼痛的作用。

2.3.2""運動療法""運動可促進P2X7表達，中低強度運動在OA模型中發揮積極作用[32]。在早期，低、中等強度運動可使P2X7受體激活和自噬流增加，延緩OA進展。然而后期P2X7受體過度激活可增加細胞凋亡，促進OA進展。因此，適度功能鍛煉對預防KOA具有較好的輔助作用，但其運動量需進一步平衡，高強度運動刺激反可加速KOA進展。

3""小結與展望

P2X受體中的P2X3、P2X4和P2X7受體已被證實與KOA的疼痛和炎癥病理機制密切相關。P2X3、P2X4和P2X7受體均在神經系統中表達，是對抗神經性疼痛、炎癥反應及軟骨退變的新靶點。目前針對P2X的研究仍存在部分問題，其中P2X3、P2X4和P2X7受體在KOA中的作用已被部分闡明，但具體機制尚未完全明晰，大部分機制研究基于嚙齒動物模型，與人KOA病理特征可能存在差異。ATP激活P2X信號是驅動炎癥還是繼發于關節損傷，仍需縱向研究驗證。在未來P2X受體研究中，可精準開發針對P2X亞型特異性變構位點的調節劑以減少全身不良反應，還可利用基因編輯技術敲除KOA模型中特定P2X亞型，明確其病理貢獻，進一步探索P2X信號與其他疼痛/代謝通路的交互作用，構建KOA多靶點調控網絡，為KOA個體化治療提供理論支撐與實踐方案。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

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（收稿日期：2025–01–09）

（修回日期：2025–04–23）