P2X7受体(P2X7R)是P2X家族受体的一员，分布于多种组织，参与细胞信号转导、炎症反应等多种生理功能。传统普遍认为，P2X7R是细胞毒性核苷酸受体的典型代表。近来，大量研究结果却证实，P2X7R还具有促进细胞增殖活性。P2X7R表达及功能异常与多种实体瘤及血液系统肿瘤相关。阐明P2X7R在肿瘤发生、发展中的作用对肿瘤的诊断、治疗及预后评估起重要的作用。
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细胞外的嘌呤是重要的信号分子，其可与细胞表面的嘌呤受体结合，发挥重要的生理功能。嘌呤受体可分为腺苷激活的P1受体和细胞外三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)激活的P2受体。腺苷受体P1，分为A1、A2A、A2B和A3 4种类型，通过不同的G蛋白激活磷脂酶C和腺苷酸环化酶[1]。核苷受体P2，分为离子通道型P2X受体和代谢型P2Y受体。P2X受体分为七种亚型(P2X1～7R)，P2X7受体(P2X7 receptor, P2X7R)是所有P2X嘌呤受体中最晚被克隆的成员，分布于造血干细胞、巨噬细胞、小胶质细胞、淋巴细胞、成纤维细胞、内皮细胞，以及皮肤、子宫颈、胰腺及结肠等组织的上皮细胞，参与细胞信号转导、炎症反应、神经递质释放等多种生理功能[2,3]。笔者拟就P2X7R的结构、功能及其在肿瘤中的研究现状予以综述。
P2X7R定位于12号染色体(12q24)，长度约为50 kb，由595个氨基酸残基组成，包括2个疏水跨膜区和1个大的细胞外环，其N端和C端位于细胞质内[4,5]。P2X7R的显著特征是含有1个长的C端，其由244个氨基酸残基组成，含有各种蛋白和脂质的结合区。细胞外环的10个半胱氨酸残基形成5个二硫键，将细胞外环折叠为6个片状结构[6,7]。细胞外环带正电荷的氨基酸，如赖氨酸，在与细胞外ATP的磷酸基结合中起重要作用。人类P2X7R的第193位赖氨酸(Lys193)和第311位赖氨酸(Lys311)正电荷残基对ATP与其结合至关重要[8]。P2X7R亚单位组装成同源三聚体(在一些特定条件下也可形成同源六聚体)才能形成功能性P2X7R[9]。
ATP是P2X7R已知的唯一内源性激活剂。ATP与P2X7R结合方式不同，细胞膜可形成不同类型的通道。低浓度ATP瞬时刺激，可使细胞膜形成非选择性阳离子通道，允许Na＋、Ca2＋内流及K＋外流，激活磷脂酶A2、磷脂酶D、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)和核因子(nuclear factor，NF)-κB等。高浓度ATP长时程激活P2X7R时，细胞膜可形成直径为3～5 nm的非选择性孔道，允许分子量大于900 Da的水溶性大分子物质通过，使得细胞通透性增高，最终引起细胞死亡[10]。目前，P2X7R形成非选择性通道的具体机制还存在争论。最初认为，ATP与P2X7R结合导致细胞膜构象改变形成孔道[11]，但有学者提出孔道是细胞膜上与P2X7R无关的独立的分子结构[12]。Pelegrin等[13]提出，P2X7R被激活可使泛连蛋白pannexin-1在细胞膜上形成半通道，允许大分子通过，与P2X7R活化所产生的离子通道共同参与细胞内半胱天冬酶的活化，抑制pannexin-1可阻断细胞对大分子的摄取，但不影响P2X7R的离子通道功能。不论P2X7R激活机制如何，P2X7R的激活引起细胞膜孔的形成、细胞内离子平衡破坏和细胞内物质的丢失，继而引起细胞信号转导、细胞因子分泌及调控细胞的增殖和死亡。
ATP是细胞的能量来源。在生理情况下，细胞外ATP浓度较低(pmol/L级～nmol/L级)。病理状态下，ATP可以从细胞内释放到细胞外环境中，通过激活细胞膜受体传导信号。恶性肿瘤常伴有炎症细胞浸润和局灶性坏死，在这种情况下，细胞内ATP可以向细胞外释放，导致细胞外ATP浓度升高，并活化细胞膜上P2X7R。Pellegatti等[14]发明了一种改良的荧光素探针(plasma membrane luciferase，pmeLUC), pmeLUC将荧光素和叶酸受体片段整合，可以锚定于细胞膜外侧，用于检测细胞外ATP浓度。运用pmeLUC方法检测肿瘤组织细胞外ATP浓度，发现ATP浓度达100～200 mmol/L，足以激活P2X7R[15]。肿瘤细胞或肿瘤组织中浸润的炎症细胞可以通过胞吐、细胞膜通道形成和细胞溶解等方式向细胞外释放ATP。
诸多研究结果证实，多种恶性肿瘤细胞过度表达P2X7R。而P2X7R作为1种自杀受体可介导细胞毒性作用。肿瘤细胞过度表达自杀受体可能与细胞外ATP水平有关，只有在高水平的条件下，P2X7R才介导细胞毒性作用，而内源性产生的ATP浓度不足以诱导细胞凋亡，相反，可刺激细胞增殖。注射ATP磷酸酶降解ATP可抑制肿瘤细胞生长[16,17]。Adinolfi等[18]实验结果表明，肿瘤P2X7R过度表达可促使肿瘤生长加速，释放血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)，血管网更发密集，促进肿瘤转移。P2X7R也可以通过释放蛋白酶来增强肿瘤侵袭性[19]。Raffaghello等[20]研究结果显示，P2X7R在神经母细胞瘤表达水平增高，利用ATP刺激细胞膜表面P2X7R可引起神经母细胞内Ca2＋水平增高、细胞膜去极化及细胞膜非选择性孔道形成。进一步研究发现，P2X7R的激活不会引起神经母细胞凋亡，反而通过增加P物质释放引起肿瘤细胞增殖。Slater等[21]检测了40例乳腺组织标本的P2X7R表达情况，结果显示正常和轻度不典型增生乳腺细胞不表达P2X7R，而不论是原位性还是浸润性乳腺小叶癌和乳腺导管癌都高表达P2X7R。Slater等[22]在23例正常男性的前列腺组织上皮细胞中未发现P2X7R表达，同时检测了116例前列腺癌患者的前列腺组织，不论患者年龄和Gleason分级，均出现P2X7R表达。Adinolfi等[23]用小鼠体内实验方法证实了P2X7R的促进肿瘤细胞生长作用。该研究结果显示，转染P2X7R的人胚胎肾(human embryonic kidney, HEK) 293细胞在小鼠体内表现为凋亡减少、增殖增加、活化T细胞核因子(nuclear factor of activated T cell，NFATc)-1水平升高和成瘤性增强，形成的肿瘤生长速度加快，肿瘤体积增大。肿瘤内注射P2X7R抑制剂可以明显减缓肿瘤的增长速度。与非P2X7R转染组小鼠相比，转染P2X7R的HEK细胞形成的肿瘤血管网更加密集，VEGF含量增加，肿瘤内注射VEGF抑制剂贝伐单克隆抗体可以阻止肿瘤生长。Solini等[24]研究发现，与正常甲状腺组织相比，甲状腺滤泡状癌组织和细胞株(FB1、FB2)均高表达P2X7R。Gu等[25]同样发现，在甲状腺乳头状癌患者的转移淋巴结P2X7R表达水平上调。Li等[26]研究结果证实，宫颈癌组织上皮细胞P2X7R变异体表达水平上调，形成的聚合体激活后不能在细胞膜形成膜孔，不能诱导细胞凋亡。P2X7R在黑色素瘤细胞[27]、皮肤基底细胞癌和鳞状细胞癌均高表达[28]。
Adinolfi等[29]对21例慢性B淋巴细胞白血病患者的P2X7R表达及功能进行了检测。研究结果显示，与静止期慢性B淋巴细胞白血病患者相比，13例进展期患者的P2X7R表达明显增高，静息状态下淋巴细胞细胞质内Ca2＋水平明显增高，ATP可明显抑制进展期患者的淋巴细胞增殖。中国医学科学院中国协和医科大学血液学研究所郑国光等对P2X7R在血液系统肿瘤的表达及功能进行了一系列的研究。研究发现急性淋巴细胞白血病(acute lymphoblastic leukemia，ALL)、慢性髓细胞白血病(chronic myeloid leukemia，CML)和骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndrome，MDS)患者的P2X7R阳性率和表达水平较健康人均增高；但急性髓细胞白血病(acute myeloid leukemia，AML)各亚型P2X7R表达水平存在差异，在急性粒细胞白血病未分化型(M1)、急性粒细胞白血病分化型(M2)患者中P2X7R表达水平下调，而在急性粒-单核细胞白血病(M4)、急性单核细胞白血病(M5)、急性红白血病(M6)患者中表达水平上调。进一步研究发现，P2X7R阴性和低表达患者经治疗后的缓解率高于高表达患者[30,31]。陈莎燕等[32]通过对急性T淋巴细胞白血病小鼠腹腔巨噬细胞P2XR表达情况的研究发现，随着白血病病程的进展，P2X7R的表达水平呈逐渐上升趋势。Chong等[33]对中国儿童急性白血病患者的骨髓单个核细胞P2XR表达情况的研究发现，与健康同龄儿童相比，白血病患儿的P2X7R表达水平明显增高，在复发患儿可以观察到P2X4R与P2X7R共表达或P2X7R的高水平表达，跟踪研究发现在肿瘤经治疗达完全缓解阶段，患儿的P2X7R表达水平下调。
P2X7R基因由13个外显子编码，根据剪接方式的不同分为11种异构体(P2X7RA～K)。其中，P2X7RA由13个外显子剪接构成，由595个氨基酸残基组成，其表达最为广泛[34]。与P2X7RA相比，P2X7RB有相同的组织分布，可以形成离子通道但不能形成膜孔道[35]。P2X7RA与P2X7RB形成异聚体可以刺激细胞生长[36]。Feng等[37]发现异构体P2X7RJ，其缺乏第8号外显子，由258个氨基酸残基组成，C端含10个氨基酸残基，形成离子通道及引起细胞凋亡能力减弱，但可以和P2X7RA形成异聚体，干扰P2X7R功能。
基因水平的单碱基突变，即单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)通常会引起P2X7R功能异常。P2X7R基因SNP有686种，绝大多数为同义SNP，仅有28个为非同义SNP。这28个非同义SNP中已确定表型的有16个，其中研究最为广泛的为功能缺失型SNP：rs3751143(Glu496Ala)[38]。瑞士和澳大利亚的多中心研究结果显示，rs3751143型SNP预示慢性淋巴细胞白血病(chronic lymphoblastic leukemia, CLL)患者治疗敏感性和生存期延长[3940]。而德国和英国的多中心研究结果却显示，rs3751143型SNP与CLL患者的治疗敏感性和生存期之间没有关联[41,42]。Ghiringhelli等[43]认为，乳腺癌患者放、化疗过程中，细胞外ATP增加，激活P2X7R，继而激活核苷酸结合亮氨酸重复受体3，合成和分泌白细胞介素(interleukin，IL)-1β，通过干扰素-γ和CD8＋ T细胞发挥抗肿瘤作用。而P2X7R的SNP rs3751143型乳腺癌患者，ATP诱导IL-1β功能缺失，这通常提示患者蒽环类化疗药物耐药和无病生存率降低。Dardano等[44]研究发现，P2X7R rs3751143型SNP与滤泡状甲状腺癌预后不良呈正相关关系。马媛媛等[45]在白血病细胞系J6-1发现P2X7R的密码子第559位腺嘌呤脱氧核糖核苷酸(ademine deoxyribonuleic acid, A)突变为鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸(guanine deoxyribonuleic acid, G)，导致其编码蛋白第187位天冬酰胺(asparagine, Asn)突变为天冬氨酸(aspartic acid, Asp)。将此突变型P2X7R转染Ramos白血病细胞株，发现常规浓度的P2X7R特异性激动剂苯甲酰苯甲酸ATP(benzoyl-ATP，BzATP)不能引起细胞凋亡，其浓度高达300 μmol/L时BzATP才可导致细胞凋亡。该研究同时发现，此突变型P2X7R可使Ramos细胞G0～G1期细胞比例降低，S期细胞比例上升，细胞周期分布异常可能与突变型P2X7R导致Ramos细胞异常增殖有关。
P2X7R分布广泛，与多种实体瘤及血液系统肿瘤有着密切的关系，可能成为肿瘤治疗的一个有效靶点。目前，P2X7R在肿瘤的发生和发展中的作用研究取得了很大的进步，但是还应该认识到P2X7R激活产生生物学效应的复杂性，还需要进一步深入研究明确其作用机制。鉴于P2X7R基因多态性对其功能的影响，还应根据患者不同的基因型进行个体化治疗。
