小胶质细胞P2X4受体：探索视网膜光损伤的新靶点

赵亚飞，唐勇，王诗惠，宋剑涛

小胶质细胞P2X4受体：探索视网膜光损伤的新靶点

赵亚飞1，唐勇2，王诗惠1，宋剑涛1

视网膜小胶质细胞是一种视网膜固有的巨噬细胞，具有维持视网膜自身稳定的功能，在视网膜光损伤等视网膜病变中发挥重要作用，是我们探索视网膜疾病研究的新方向。P2X4受体是一种表达于小胶质细胞的ATP门控离子通道受体，对于小胶质细胞的激活和存活具有重要的调控作用，且已有大量文献证实其在视网膜中的表达。故本文将从视网膜小胶质细胞在光损伤中的作用及P2X4受体对光损伤中小胶质细胞的调控作用进行综述。

P2X4；小胶质细胞；光损伤

视网膜光损伤是一种视网膜光感受器细胞损伤引起的氧化应激反应，严重者会引起视网膜色素变性、年龄相关性黄斑变性（Age-related Macular Degeneration，AMD）等视网膜变性疾病，严重影响人类的视力健康。而随着电子产品的普及和光污染的泛滥，视网膜光损伤的危害将更为凸显，尤其是近期新英格兰杂志报道的两例长期使用智能手机引起一过盲的病例，更提示我们应重视光损伤对视网膜的危害[1]。正因如此，视网膜光损伤已经成为近几年眼科研究的新方向、新热点，其研究方向愈加全面，涵盖了病因、机制、治疗、预防等方面；其中，小胶质细胞具有维护视网膜稳定的作用，为深入研究视网膜光损伤提供了突破点，而小胶质细胞的P2X4受体对其活化和存活的调控更为进一步探索视网膜光损伤的靶点提供了新的切入点。本文将从以上两点进行论述，以期为视网膜光损伤的发病机制及治疗提供新的参考。

1 小胶质细胞在视网膜光损伤中的重要作用

小胶质细胞属于单核吞噬细胞系[2]，既往研究认为其是中枢神经系统的主要免疫效应器，现被证实亦存在于视网膜中，与Müller细胞和星形胶质细胞同属于视网膜神经胶质细胞，占全部视网膜胶质细胞的10%~20%，对视网膜细胞起保护、营养和屏障作用[3]。作为视网膜上固有的巨噬细胞，小胶质细胞与其他类型的胶质细胞和神经元相互交联，调控它们之间的激活和吞噬细胞碎片的能力，以维持视网膜稳定。在静息状态下，视网膜小胶质细胞呈分枝状，分层分布于视网膜的神经纤维层、节细胞层、内丛状层中，少量存在于外丛状层，具有良好的结构活力，但不能向视网膜各层迁移，而是利用其高度运动型突起监控视网膜不同的区域[4]。在光损伤、AMD等视网膜损伤和炎症等因子的刺激下，小胶质细胞被激活并参与神经重建、视网膜损伤保护及自体保护。有研究发现，因损伤、炎症等刺激活化的小胶质细胞突起缩短、胞体肥大，呈“变形虫样”[5]，表现出高度定向性，可在损伤后数分钟内向视网膜损伤部位迁移（图1-2），吞噬含有视紫红质的细胞碎片和β-淀粉样蛋白（Aβ），形成玻璃膜疣，促进AMD的进展[6]。此外，小胶质细胞的持续性低度炎症反应亦可促使AMD形成。如果炎症反应持续存在，小胶质细胞等固有免疫细胞的持续性活化，视网膜中代谢副产物的堆积超过了正常的清除能力，引起补体系统活化，血液中巨噬细胞、T淋巴细胞和肥大细胞的浸润，形成局部亚炎症反应，免疫反应的平衡被打破，能引起AMD和其特有标志——玻璃膜疣的形成[2]。可见，小胶质细胞在以视网膜光损伤为主要病理过程的视网膜相关疾病的发生发展中发挥重要作用。

2 在视网膜光损伤中，小胶质细胞P2X4受体对视网膜的调控

2.1 小胶质细胞中表达的P2X4受体维护视网膜平衡

图1 小胶质细胞在视网膜中的分布。A图为静息状态下小胶质细胞的分布情况，主要分布于视网膜的节细胞层、内丛状层中，少量存在于神经纤维层、外丛状层中，不存在于外核层及视网膜下腔（图中黑点为小胶质细胞，箭头所指为小胶质细胞激活后的迁移方向）。B图为激活后小胶质细胞迁移的位置。炎症、损伤等会激活小胶质细胞，激活的小胶质细胞呈高度定向性，由内层向外层逐渐迁移，进入外核层及内外节细胞交界处。

作为P2X受体的亚型，P2X4受体是三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）门控的阳离子通道，对生物体内多种重要生命活动起一定的调节作用。二次跨膜的三聚体通道P2X4受体是由胞外结构域、跨膜域及胞内N-、C-端组成的，每个亚单位都是具有海豚样的结构，包含头部、沐部以及鳍部。头部是一个长的跨膜的胞外环，具有ATP、拮抗剂及调节金属离子的结合位点；体部是2个跨膜区（TM1和TM2），形成一个非选择性的阳离子通道，尾部是细胞内的N端和C端[7]。P2X4受体广泛分布在哺乳动物的神经系统、呼吸系统、循环系统、消化系统以及内分泌系统，尤其在小脑和脊髓中表达量相对较高。随着研究的深入，已有大量证据证明P2X4受体亦存在于视网膜中。早在1998年就有学者发现了P2X4受体在视网膜和脉络膜中存在[8]。其后，Ronald Jabs采用RT-PCR技术证实了在大鼠Müller细胞、神经节细胞中有P2X4 mRNA的表达，且在视网膜神经细胞及神经胶质细胞的信号传递中起重要作用[9]。另有研究者运用免疫荧光技术发现了P2X4受体在大鼠、小鼠和猫的视网膜的内丛状层、外丛状层中均有表达，帮助视网膜维持动态平衡和免疫监视，并与视锥细胞和视杆细胞密切相关[10]。这进一步证实了P2X4在Müller细胞、星形胶质细胞和小胶质细胞中也有表达，并参与维护视网膜平衡。

2.2 ATP激活P2X4受体是诱发炎症反应重要环节

在视网膜中，ATP作为含量最丰富的物质[11]，可与细胞膜上的P2X4受体结合，促使P2X4受体离子通道开放，钠离子、钙离子内流，钾离子外流，从而促进活性氧、趋化因子、炎症细胞因子（IL-1β，COX等）的分泌，诱发炎症[12-13]。有研究亦证实，肾小管上皮细胞（HK-2）外ATP激活细胞膜上P2X4离子通道受体，引起钾离子外流和钙离子内流，促使细胞内钾离子浓度降低、钙离子浓度升高是糖尿病肾病肾小管上皮细胞分泌IL-1β的重要机制。而通过siRNA技术沉默HK-2细胞的P2X4基因后，其分泌的IL-1β降低，进一步表明P2X4受体介导HK-2细胞分泌IL-1β[14]。尚有研究发现，细胞外ATP的异常增高能够直接作用于免疫细胞表面的P2X受体，促使其活化[15]，进而启动免疫反应[16]，引起活性氧、趋化因子、炎症因子的产生等，导致炎症反应的发生[17]。深入研究发现，激活和静止状态的P2X4受体不仅在中性粒细胞和嗜酸性粒细胞表达，还在T、B淋巴细胞和自然杀伤细胞有表达，与ATP结合后参与组织损伤中的免疫活动。另P2X4受体与调节神经胶质细胞功能的P2X7受体的交互作用异常亦影响免疫细胞的功能。P2X7通过其羧基端与P2X4受体联系，敲除P2X4R基因后，P2X7诱导细胞调亡、染色率上升，IL-1β释放，引起免疫细胞功能的紊乱[18]。而P2X7受体降低巨噬细胞吞噬能力这一特征，表明P2X7/P2X4受损能够阻碍凋亡间隙细胞的清除，导致坏死细胞释放ATP，反过来激活一个反馈回路，加剧了视网膜炎症[19]。由此可知，P2X4参与免疫细胞的调节，是诱发炎症反应的重要环节。

2.3 视网膜小胶质细胞P2X4受体激活是视网膜相关疾病的重要病理过程

嘌呤受体P2X4存在于视网膜小胶质细胞中，对小胶质细胞的激活和存活具有重要的调控作用。有报道指出，在多发性硬化的视神经和脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）诱发的神经炎的脊髓中，小胶质细胞被激活且P2X4在炎症区及激活的小胶质细胞中表达均上调[20-21]。而在视网膜光损伤中，光损伤刺激导致Müller细胞释放ATP，释放到胞外的ATP作为一种神经递质与小胶质细胞上的P2X4受体相结合，从而激活小胶质细胞，释放一系列致炎因子（COX-2、IL-1 beta，TNF-alpha，MMPs等）及产生氧化应激反应。此外，P2X4受体可以通过调节其转录因子，影响其在损伤后的小胶质细胞表面的表达，进而调节趋化因子CC亚家族（chemokine CC sub-family）表达的水平，抑制小胶质细胞的功能[22]。运用P2X4受体阻断剂可显著降低小胶质细胞的膜皱缩、TNF-α的分泌、细胞形态的改变及小胶质细胞凋亡，而P2X4受体激活剂则可显著增加小胶质细胞的凋亡[21]。由此可见，视网膜小胶质细胞P2X4受体激活是视网膜变性相关疾病的重要病理过程，阻断小胶质细胞的激活或者抑制P2X4受体的表达是减轻视网膜光损伤新的研究方向和作用机制新环节[23-25]。

3 结语与展望

在胚胎发育早期，尤其是在胚胎期眼球发育的关键点上，ATP的释放为眼球发育提供信号，且ATP信号的影响可以持续一生[26]。嘌呤受体P2X4作为ATP门控离子通道型受体，被ATP激活后可参与免疫细胞分泌相关免疫因子的调节及相关信号传递。而在视网膜光损伤所致的氧化应激及炎症反应中，视网膜小胶质细胞及其上的P2X4受体扮演了重要角色，即视网膜上损伤的感光细胞释放ATP，激活小胶质细胞P2X4受体，释放炎症因子，进而诱发了视网膜炎症反应，这可能是以视网膜光损伤为基本病理过程的视网膜变性疾病的重要发病机制，而阻断小胶质细胞的激活或抑制P2X4受体的表达以减轻视网膜光损伤为我们进一步研究光损伤的视网膜保护及治疗提供了新方向和新靶点。当然，关于视网膜光损伤中小胶质细胞及其受体P2X4作用的上下游调节路径及与其他分子或者信号通路之间的相互作用尚需进一步研究。

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P2X4 receptor in microglial cells：A new target of retinal light damage

ZHAO Yafei，WANG Shihui，Tang Yong，et al.
Eye hospital，China Academy of Chinese Medicial sciences，Beijing 100040，China

Retinal microglial cells，as macrophages in retinal，maintain the stability of retina.The activation of microglia plays an important role in retinal light damage of retinal lesions，which is a new research direction of retinal diseases.P2X4 receptor，as a ATP receptor ion channel gating，plays an important role in the activation of microglia and survival.Therefore，regulation of P2X4 receptor in microglia can become a new direction of retinal function and mechanism of light damage.

P2X4；microglia；light damage

R774.1

A

1002-4379（2017）01-0056-03

10.13444/j.cnki.zgzyykzz.2017.01.016

中国中医科学院眼科医院院级科研基金（201607）

1中国中医科学院眼科医院，北京100000 2成都中医药大学针灸推拿学院，成都610075

宋剑涛，E-mail：jangts@163.com