細(xì)胞外的核苷酸可以發(fā)揮自分泌(autocrine)和旁分泌(paracrine)的激素樣作用,并調(diào)節(jié)許多細(xì)胞生理活動(dòng)和參與免疫炎癥及病理反應(yīng),如核苷酸(ADP、ATP及其衍生物)能使細(xì)胞膜通透性升高,允許部分小分子物質(zhì)自由通過等。
從細(xì)胞釋放出來的核苷酸,能夠同特異性細(xì)胞膜上嘌呤受體(purinergic receptor)結(jié)合并發(fā)生效應(yīng)。嘌呤受體既可作為離子通道,也可偶聯(lián)于磷脂酶、腺嘌呤環(huán)化酶并驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑(adenyl-cyclase signal transduction pathway)。嘌呤受體可分為兩大家族:P1和 P2。P1由腺苷所激活;P2由ATP、ADP及其衍生物所激活,P2可再分兩類:P2X和P2Y。P2X嘌呤受體家族至少含有7個(gè)不同亞型,即從P2X1到P2X7,每個(gè)均是兩次跨膜離子通道蛋白質(zhì),選擇性分布在易興奮細(xì)胞上,如神經(jīng)元、平滑肌細(xì)胞、橫紋肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞。P2X嘌呤受體通道與ATP結(jié)合,導(dǎo)致對(duì)Ca2+具有通透性,作為非選擇性的陽離子通道,一旦激活,細(xì)胞外的Ca2+中可以進(jìn)入胞內(nèi),使胞內(nèi)Ca2+濃度升高。
P2Y嘌呤受體7次跨膜,與G蛋白偶聯(lián),參與細(xì)胞的代謝營(yíng)養(yǎng),其至少有6個(gè)不同的亞型,P2Y,到P2Y1到P2Y6嘌呤受體分布廣泛,表達(dá)在不同起源的細(xì)胞上,如上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、橫紋肌細(xì)胞,成纖維細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞、單核-巨噬細(xì)胞,受體通過異源性三聚體G蛋白偶聯(lián)到效應(yīng)器上,發(fā)揮其刺激或抑制腺苷環(huán)化酶的作用。P2Y嘌呤受體也能夠刺激磷脂酶的活性,并可增加胞內(nèi)Ca2+濃度。另外,通過受體的介導(dǎo)和促使前列腺素釋放的機(jī)制,P2Y嘌呤受體可增強(qiáng)cAMP的產(chǎn)生。P2Z受體(P2X7)幾乎表達(dá)在所有炎性免疫細(xì)胞和某些轉(zhuǎn)化細(xì)胞株(如某些癌細(xì)胞株)。
P2Z受體的胞外ATP通道開放后所引發(fā)的反應(yīng)有:①Ca2+和Na+快速內(nèi)流。②K+快速外流。③細(xì)胞膜發(fā)生去極化。④磷酸化小分子代謝產(chǎn)物外流。⑤細(xì)胞變圓腫脹。⑥抑制巨噬細(xì)胞的胞飲和吞噬活動(dòng)。⑦細(xì)胞內(nèi)微管網(wǎng)絡(luò)解聚(disaggregation of the microtubule network)。⑧胞吐顆粒內(nèi)容物釋放。⑨細(xì)胞死亡,包括細(xì)胞凋亡。⑩IL-1β等細(xì)胞因子成熟和釋放;近來還發(fā)現(xiàn)其參與細(xì)胞內(nèi)分枝桿菌的非NO依賴性殺傷免疫反應(yīng)。
P2Z可從3個(gè)方面有別于其他P2受體:①受體激活不僅形成內(nèi)向的離子電流,也出現(xiàn)細(xì)胞的滲透性(permeabilization)增強(qiáng)。②苯甲酰基-苯甲?;鵄TP[2',3'-(4-benzoyl)benzoyl ATP]是P2Z最-有-效的激動(dòng)劑,但ATP效力較低。③其激活效應(yīng)能被細(xì)胞外鎂離子所抑制。大鼠P2X7,功能是其可形成一個(gè)對(duì)小分子陽離子具有滲透性的通道,也可形成溶解細(xì)胞的孔道。短暫使用ATP(1~2 s)刺激P2Z受體,其表現(xiàn)類似于其他P2X受體,并可以短暫性開放通道;重復(fù)或延長(zhǎng)使用激動(dòng)劑造成細(xì)胞滲透化;降低細(xì)胞外鎂離子濃度可增強(qiáng)其生物學(xué)效應(yīng)。滲透化的發(fā)生涉及由239個(gè)氨基酸殘基所組成的胞質(zhì)區(qū)C端,因?yàn)?/span>C端缺失尾部177個(gè)殘基后不能出現(xiàn)細(xì)胞滲透化,但不影響小分子陽離子通道。
P2受體參與LPS的巨噬細(xì)胞激活反應(yīng),P2X7能引起LPS誘導(dǎo)的ERK1(extracellularsignal-regulated kinase 1,細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1)和ERK2的最大限度的活化,上調(diào)誘導(dǎo)型NO合成酶(iNOS)的表達(dá)。P2X7的C端與LBP和BPI的保守結(jié)構(gòu)域同源,P2X7在內(nèi)毒素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和巨噬細(xì)胞的活化中起著重要作用,可能成為內(nèi)毒素血癥治療的靶位。