腺苷A2A受体：机体免疫调节的重要分子

【摘要】 腺苷A2A受体是目前已知的四种腺苷受体(A1、A2A、A2B和A3)之一，其在免疫细胞上呈高水平表达，活化后可通过对免疫细胞功能的调控而密切参与炎性反应、免疫耐受等免疫调节。但在不同的病理条件下，A2A受体活化的免疫调节作用方向不同、产生的效应不同。因此，对该受体产生不同免疫调节作用原因及机制进行深入的研究，以有效发挥其保护作用，而避免损伤效应，将为在临床疾病的免疫治疗中合理利用A2A受体调节剂奠定基础。

【关键词】 腺苷;A2A受体;免疫调节

　　Abstract: Adenosine A2A receptor is one of the four known adenosine receptors (A1，A2A，A2B and A3)，which is highly expressed on the immunocytes.A2A receptors can modulate a lot of immune responses，such as inflammation and immune tolerance，by regulating the functions of immunocytes.But in different pathological conditions，activation of A2A receptors exerts different effects and activities.Accordingly，it is necessary to illustrate the mechanism of the complex immunoregulation role of A2A receptors to educe their beneficial effects while avoiding their deleterious activities，which may lay the foundation for immunological treatment for clinical diseases by regulating A2A receptors.

　　Key words：adenosine;A2A receptor;immunoregulation

　　免疫调节是机体保持内环境稳定、抵御外来有害刺激的重要手段。腺苷，作为机体的一种重要递质及调质，在代谢障碍及细胞损伤时会大幅升高，激活腺苷受体而发挥生物学效应，参与机体的免疫调节。近来研究表明，在缺血低氧、炎症、创伤、移植等诸多病理过程中，腺苷 A2A受体的激活可以发挥重要的免疫调节作用，这可能与A2A受体在T细胞、B细胞、单核巨噬细胞、中性粒细胞等多种免疫细胞上表达水平较高有关[1-4]。明确A2A受体的分子结构特点、组织细胞分布、信号转导途径，特别是在不同疾病或损伤模型中其活化后是否对这些免疫细胞的功能产生调控以及如何调控，可能是阐释腺苷通过免疫调节发挥生物学效应的关键，因此，本文就A2A受体及其在机体免疫调节中的作用和机制作一综述。

　　1 A2A受体在组织及细胞中的分布

　　腺苷A2A受体是目前已知的四种腺苷受体(A1、A2A、A2B和A3)之一，属G蛋白偶联受体家族，主要与Gs和Gα蛋白偶联[5]。其在机体分布较为广泛，在中枢神经系统主要表达于纹状体，在外周，心、肝、肺、肾等组织也均有A2A受体的表达[5]。而在细胞上，A2A受体除了表达于γ氨基酸(GABA)能神经元、多巴胺能神经元、外周组织实质细胞外，其在多种免疫细胞上[如：T细胞及B细胞、中性粒细胞、小胶质细胞、单核巨噬细胞、血小板、内皮细胞、成纤维细胞、自然杀伤细胞(NK)细胞及自然杀伤T细胞(NKT)细胞等]也呈高水平表达[4]。这无疑为A2A受体活化在多种病理过程中发挥免疫调节作用提供了可能性和细胞基础。

　　2 A2A受体活化后的主要信号通路

　　A2A受体激活后的信号通路包括G蛋白依赖的和非依赖的两类信号途径。G蛋白依赖的信号途径又分为cAMP依赖的和非cAMP依赖的信号途径。cAMP依赖途径是指A2AR激活后，通过偶联的Gs蛋白活化，促进腺苷酸环化酶活化，加速ATP转化为cAMP的反应;cAMP的升高进一步激活蛋白激酶A(PKA)途径，使cAMP反应元件结合蛋白(CREB)磷酸化。磷酸化的CREB具备了转录因子活性，其不但可以与靶基因启动子区域cAMP反应元件(CRE)结合，启动下游基因的转录，而且可以竞争通常NFкB的p65亚基与CREB结合蛋白CBP结合以及抑制NFкB的转录。因此，这一途径很大程度上介导了A2A受体活化后的对细胞因子释放及炎性反应的抑制[6]。除此之外，A2A受体还通过非cAMP依赖的信号通路发挥作用，如其通过蛋白激酶C(PKC)途径诱导巨噬细胞产生低氧诱导因子1(hypoxiainducible factor1)及N型钙离子通道促进乙酰胆碱释放，抑制由钾离子促发的GABA释放等[6]。

　　而最近研究发现A2A受体C末端存在约120个氨基酸的高度保守序列，其介导的A2A受体活化后的信号通路可能并不依赖于偶联G蛋白的激活。这些氨基酸主要通过与以下4种调节蛋白结合而发挥作用：α肌动蛋白、Translin相关蛋白、泛素化酶Usp4和ARF6的核酸交换因子(ARNO)。其中，α肌动蛋白与受体的脱敏有关;泛素化酶Usp4可维持A2A受体的去泛素化形态，从而保持其在细胞表面的表达;TRAX与A2A受体结合后可抑制细胞增殖而调节神经生长因子诱导的PC12细胞分化;ARNO与A2A受体的相互作用则可能介导了A2A受体活化后MAPK途径的激活[6，7]。

　　3 A2A受体在机体免疫调节中的作用

　　3.1 炎性反应

　　3.1.1 组织损伤与修复 组织损伤后，机体免疫功能会发生相应改变。损伤较轻的，机体通过适度炎症反应产生保护和修复作用;而损伤程度较重的则会产生免疫反应低下与过度炎症反应并存的免疫功能紊乱。损伤组织由于缺血低氧导致ATP崩解，释放大量腺苷，内源性的腺苷可以激活A2A受体在外周组织损伤与修复中发挥保护和创伤促愈作用，其机制主要在于对伤后免疫炎症反应的抑制以及对修复过程中重要免疫细胞功能的促进而实现的。如：在小鼠缺血性肝损伤模型中发现，在再灌注期给予A2A受体特异性激动剂ATL146e可以显著减少中性粒细胞的浸润、减少细胞因子基因的表达及血清中丙氨酸转氨酶的水平，从而改善肝脏功能;在小鼠心肌梗死模型中，A2A受体激活则可以显著抑制CD4+ T细胞的活化及INFγ的释放，减轻T细胞依赖的炎症反应，从而减轻心脏缺血再灌注损伤;A2A受体活化还可以通过抑制活性氧簇的产生、细胞因子的释放(如TNFα、C2、组织因子/前凝血质等)，直接通过内皮细胞(促进内皮细胞迁移和微血管内皮细胞VEGF产生)和间接通过促进巨噬细胞产生VEGF而促进血管生成，进而促进伤口愈合。上述A2A受体的保护作用均可被A2A受体特异性拮抗剂所阻断，并且研究者将A2A受体基因敲除后，发现其会在诸多损伤模型中加重组织损伤[4，8-10]。

　　但在药物诱导或机械性致伤的中枢神经系统损伤模型中，A2A受体活化后对免疫炎症反应的调节却呈现矛盾现象。既有研究表明，激活A2A受体可以通过抑制免疫炎性反应，发挥与外周组织损伤类似的保护效应[11]，也有研究发现在中枢损伤中，免疫细胞上的A2A受体活化则产生的是促炎作用。如Chen等[12]在小鼠缺血性脑损伤模型证实选择性敲除小鼠骨髓来源的A2A受体后，反而可以降低IL6、IL1和IL12在脑缺血后的表达，从而使脑梗死范围显著减小。同样，体外细胞实验也证实了这一结果：众所周知，小胶质细胞是定居于脑内的巨噬细胞，是脑内最为敏感的免疫细胞，其在缺血低氧、出血、退行性病变等病理条件下，会迅速活化而参与免疫调节;而A2A受体的活化则可以促进小胶质细胞的增殖活化，进而释放大量炎性递质[12]。

　　由此可见，A2A受体活化后在中枢损伤中对炎症反应的调节存在双向作用：抑炎或促炎。而关于A2A受体这种双向作用的机制尚在研究中，一旦阐明将为不同部位损伤时合理应用A2A受体调节剂提供一定的实验依据。

　　3.1.2 脓毒症 即脓毒血症，是一种由感染引起的临床综合征，是严重创伤、烧伤、休克、大手术后常见的并发症，也是外科危重患者重要的死亡原因之一。目前研究普遍认为中性粒细胞、淋巴细胞及单核巨噬细胞系统的激活及其释放的内源性递质在脓毒症病理生理机制中起关键作用。研究发现，A2A受体可以通过调节这些细胞的功能，参与脓毒症发生发展中的天然免疫及获得性免疫反应。首先，在天然免疫中，中性粒细胞上A2A受体活化可以通过cAMP 依赖及非依赖途径抑制中性粒细胞的细胞毒性作用及内毒素诱导的炎性递质IL1、TNFα的致炎作用;激活巨噬细胞及树突状细胞上的A2A受体则可以促使其释放保护性的细胞因子，在脓毒症早期发挥非特异性的抗菌、抗炎、抗感染作用[13]。其次，在获得性免疫中，A2A受体则通过上调cAMP抑制cyclin D3的表达，而阻止B细胞进入G1期，从而抑制了B细胞的增殖;巨噬细胞及树突状细胞上的A2A受体与A2B协同作用，可以降低MHCⅡ抗原的表达，并通过抑制IL12降低Th1细胞介导的反应，而上调IL10促进Th2细胞介导的反应;其还能降低细胞毒性T细胞的活性、与CD39和CD73共表达于CD4+/CD25+ T细胞诱导免疫抑制作用。但是，由于脓毒症是一种较为复杂的病理过程，免疫抑制剂的应用虽然可以抑制全身炎症反应的损害，但长期使用却可促使患者形成免疫耐受而增加了诱发新感染的风险。因此，在脓毒症中，则需要根据患者所处的代谢及免疫内环境来决定是利用A2A受体激动剂抑制急性炎症损伤，还是借助A2A受体拮抗剂打破机体的慢性免疫耐受。

　　此外，A2A受体在哮喘、动脉粥样硬化等慢性炎性疾病中的免疫调节作用也逐渐被认识和受到重视[15]。

　　3.2 免疫耐受

　　3.2.1 肿瘤 正常情况下，机体可以依赖完整的免疫机制来有效地监视和排斥癌变细胞，如：在细胞免疫方面，T淋巴细胞、抗体依赖性细胞毒细胞(K细胞)、NK细胞和巨噬细胞对肿瘤细胞均具杀伤作用。但如果癌变细胞本身或上述免疫细胞功能发生改变，则可能逃脱机体免疫系统的清除，恶性增生形成肿瘤。近年来研究发现，A2A受体的活化可以促使机体产生免疫耐受，密切参与了肿瘤细胞“免疫逃逸”或“免疫抑制”的形成，为肿瘤的发生发展创造了有利条件。Desai等用A2AR特异性激动剂CGS21680或MRE0094作用人微血管内皮细胞，发现其可以通过抑制血管内皮细胞血小板反应蛋白(antiangiogenic matrix protein thrombospondin 1，TSP1)的表达而呈剂量依赖性地促进血管生成，为血管依赖性肿瘤的生长创造有利环境;Lokshin及其同事证实自然杀伤细胞上的A2AR活化可以通过升高cAMP，激活PKA抑制自然杀伤细胞对肿瘤细胞的杀伤[16，17]。还有研究表明，激活A2AR可以促进黑色素瘤A375细胞、成纤维瘤NIH3T3细胞及嗜铬细胞瘤PC12细胞等肿瘤细胞的增殖，其可能与T细胞上A2A受体的活化可以抑制T细胞活化、增殖、与肿瘤细胞的黏附及对肿瘤细胞产生细胞毒性作用相关;而A2A受体基因敲除的小鼠则可以加强CD8+ T细胞抗肿瘤的免疫作用，显著抑制肿瘤的增殖[18，19]。

　　3.2.2 器官移植 免疫细胞上A2A受体活化后对免疫耐受形成的促进作用，虽然在肿瘤的发生发展中扮演了“帮凶”的角色，但在器官移植中却能降低免疫排斥反应，发挥移植后的机体保护作用。Tang等发现，在大鼠小面积原位肝脏移植模型中，A2A受体激动剂CGS21680的应用可以通过减少中性粒细胞浸润、抑制炎性因子释放及凋亡而显著改善移植后肝脏的功能、保持肝脏组织结构，从而提高移植物及宿主的存活率;Reece等在猪肺移植模型的缺血再灌注期给予A2A受体激动剂ATL146e，可以明显改善肺功能，提高肺移植的预后;Sevigny 等在小鼠皮肤移植模型中，也证实应用A2A受体激动剂ATL313可以使移植9天后的移植物成活率达到62.5%，而未接受ATL313处理的对照组仅为12.5%。同样，临床观察印证了上述文献报道：在对心脏移植患者移植后6个月的纵向观察中，研究者发现随着患者外周血单核细胞上A2A受体的表达显著增加，并与心脏功能的恢复呈正相关;而在肾移植中， A2A受体的活化则可以减少淋巴细胞上人白细胞抗原I和II的表达，降低异体移植物的抗原性，从而提高移植物的成活率[20]。

　　4 A2A受体在免疫调节中的特点

　　综合上述文献，笔者认为A2A受体对机体免疫调节存在如下3个特点：(1)广泛性：即对多种免疫细胞功能均存在调节作用，既参与机体的天然免疫反应，又参与了获得性免疫调节;(2)双向性：即对炎性反应存在促进或抑制的双向作用，这种双向作用主要存在于中枢神经系统的损伤或疾病模型中，提示中枢神经系统可能存在某种外周损伤时不存在的因素调节着A2A受体激活后对免疫炎性反应调控的走向;(3)复杂性：这主要在于A2A受体活化后抑制免疫炎性反应与促进免疫耐受形成的平衡控制上。A2A受体活化通过对T细胞、NK细胞、中性粒细胞等免疫细胞活化程度的抑制，减少细胞因子、炎性递质的产生与释放，降低机体对外来物的免疫排斥。这种免疫抑制作用在炎性疾病及器官移植中是对机体有充分保护作用的;但对于肿瘤而言，这种免疫抑制作用却可使肿瘤细胞逃脱机体免疫系统的监视和清除，对处于免疫低下的感染患者而言则可能诱发新的感染，对机体产生损害的作用。因此，在应用A2A受体激动剂或拮抗剂时，不仅需要明确A2A受体在特定病理条件下的主导作用，还需要根据疾病发生发展中机体所处的免疫内环境而选取，才能获得有效免疫保护作用。

　　[1]Su Y，Huang X，Raskovalova T，et al.Cooperation of adenosine and prostaglandin E(2) (PGE (2)) in amplification of cAMPPKA signaling and immunosuppression[J].Cancer Immunol Immuno ther，2008，57(11)：1611-1623.

　　[2]Gessi S，Varani K，Merighi S，et al.Adenosine and lymphocyte regulation[J].Purinergic Signal，2007，3(1-2):109-116.

　　[3]Cronstein BN.(1994) Adenosine，an endogenous antiinflammatory agent[J].J Appl Physiol，1994，76(1):5-13.

　　[4]Haskó G，Pacher P.A2A receptors in inflammation and injury: lessons learned from transgenic animals[J].J Leukoc Biol，2008，83(3):447-455.

　　[5]Chu YY，Tu KH，Lee YC，et al.Characterization of the rat A2a adenosine receptor gene. DNA Cell[J].Biol，1996，15(4):329-337.

　　[6]Fredholm BB，Chern Y，Franco R，et al.Aspects of the general biology of A2A signaling[J].Prog Neurobiol，2007，83(5):263-276.

　　[7]Deponti C，Carini R，Alchera E，et al.Adenosine A2a receptormediated，normoxic induction of HIF1 through PKC and PI3Kdependent pathways in macrophages[J].J Leukoc Biol，2007，82(2):392-402.

　　[8]Gazoni LM，Laubach VE，Mulloy DP，et al.Additive protection against lung ischemia-reperfusion injury by adenosine A2A receptor activation before procurement and during reperfusion[J].J Thorac Cardiovasc Surg，2008，135(1):156-165.

　　[9]Yang Z，Day YJ，Toufektsian MC，et al.Myocardial infarct-sparing effect of adenosine A2A receptor activation is due to its action on CD4+ T lymphocytes[J].Circulation，2006，114(19):2056-2064.

　　[10]Cronstein BN.Adenosine receptors and wound healing[J].The Scientific World Journal，2006，6:984-991.

　　[11]李玮，朱佩芳，周元国.腺苷A2A受体的矛盾作用：保护还是加重损伤[J].生理科学进展，2006，37(3):225-228.

　　[12]Chen JF，Pedata F.Modulation of ischemic brain injury and neuroinflammation by adenosine A2A receptors[J].Curr Pharm Des，2008，14(15):1490-1499.

　　[13]Thiel M，Caldwell CC，Sitkovsky MV.The critical role of adenosine A2A receptors in downregulation of inflammation and immunity in the pathogenesis of infectious diseases[J].Microbes Infect，2003，5(6):515-526.

　　[14]Nadeem A，Fan M，Ansari HR，et al.Enhanced airway reactivity and inflammation in A2A adenosine receptordeficient allergic mice[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2007，292(6):L1335-1344.

　　[15]Duffy SM，Cruse G，Brightling CE，et al.Adenosine closes the K+ channel KCa3.1 in human lung mast cells and inhibits their migration via the adenosine A2A receptor[J].Eur J Immunol，2007，37(6):1653-1662.

　　[16]Desai A，VictorVega C，Gadangi S，et al.Adenosinc A2A receptor stimulation increases angiogenesis by downregulating production of the antvangiogenic matrix protein thrombospondin 1[J].Mol Pharmacol，2005，67(5):1406-1413.

　　[17]Lokshin A，Raskovalova T，Huang X，et al.Adenosinemediated inhibition of the cytotoxic activity and cytokine prodution by antivated natural killer cells[J].Cancer Res，2006，66(15):7758-7765.

　　[18]Hoskin DW，Mader JS，Furlong SJ，et al.Inhibition of T cell and natural killer cell function by adenosine and its contribution to immune evasion by tumor cells[J].Int J Oncol，2008，32(3):527-535.

　　[19]Deaglio S，Dwyer KM，Gao W， et al.Adenosine generation catalyzed by CD39 and CD73 expressed on regulatory T cells mediates immune suppression[J].J Exp Med，2007，204(6):1257-1265.

　　[20]Sevigny CP，Li L，Awad AS，et al.Activation of adenosine 2A receptors attenuates allograft rejection and alloantigen recognition[J].J Immunol，2007，178(7):4240-4249