作者：南京大学医学院附属鼓楼医院运动医学与成人重建外科     郭虎

骨关节炎(OA)是一种由滑膜炎症、关节软骨损伤退变和软骨下骨硬化增生为主要特征的退行性关节病，主要症状为关节疼痛和运动功能下降，危险因素包括遗传、肥胖等。全球OA患者数量现已突破5亿，在40～75岁的亚洲人群中，男性发病率为53%，女性发病率则高达61%。OA是致残的重要因之一，我国OA疾病负担沉重，每年用于治疗OA的费用已高达数百亿元，且随着老龄化进程加快，这一数字仍在不断攀升。

目前没有可以治愈OA的方式，早中期OA的治疗原则以控制炎症、延缓病程为主，晚期则主要依靠全关节置换等手术治疗。因此，寻找一种有效的生物学治疗靶点，以在早中期有效延缓OA病程，具有重要意义。腺苷(adenosine)是一种内源性嘌呤核苷，由三磷酸腺苷(ATP)分解代谢产生，通常与其四种跨膜G蛋白偶联受体(ADORA1，ADORA2A，ADORA2B，ADORA3)结合以发挥生理作用。在炎症、缺氧等应激环境中，腺苷可以在胞外积累，有证据显示腺苷受体介导的生理功能广泛参与了免疫和炎症反应等生理过程。胞外腺苷积累的步骤包括：(1)细胞内ATP释放到胞外；(2)胞外ATP经细胞表面的两种外核苷酸酶(CD39和CD73)逐步转化为腺苷。4种腺苷受体在体内各器官组织中广泛表达，且不同细胞类型表达的腺苷受体组合不同。ADORA1和ADORA2A对腺苷的亲和力更高，在纳摩尔级别浓度的腺苷刺激下即可激活；而ADORA2B和ADORA3则在微摩尔级别的浓度下可被激活。每种腺苷受体与腺苷的亲和力以及被激活后产生的生理效应也不相同(表1)。已有证据显示在小鼠OA模型中膝关节腔内注射外源性脂质体腺苷可以延缓OA病程，保护软骨。因此，腺苷受体的表达水平或激活状态，很可能随着OA的进展而发生变化，腺苷受体与OA病程的联系也引起了研究者们的注意。

目前已有部分研究报道了单个腺苷受体在OA中的功能，如ADORA2A和ADORA3。但腺苷受体ADORA1和ADORA2B与OA的关系尚未得到充分研究，对腺苷受体在OA病程中作用的研究也缺少系统梳理。笔者对4种腺苷受体和OA疾病相关的研究进行梳理和总结，以期为后续干预OA病程新靶点的研究工作和开发有效延缓OA进展的新型治疗方案提供参考。

不同腺苷受体在OA中作用的研究进展

ADORA1：ADORA1的相对分子量为37kDa，含有326个氨基酸。ADORA1可以促进中性粒细胞在体外的黏附，还可以在多数组织中发挥负性调节作用，如在神经元突触处减少突触小泡的释放、抑制脂肪分解、降低心率、抑制交感和副交感神经活动等。作为G蛋白偶联受体，ADORA1可以与Gi1/2/3或Go蛋白结合，抑制腺苷酸环化酶，降低环腺苷(cAMP)水平，以发挥其功能。ADORA1的激动剂有2-氯-N(6)-环戊基腺苷[CCPA]和苄氧基环戊基腺苷(BnOCPA)等，CCPA是已被发现的在大鼠脑组织中ADORA1选择性和作用效果最强的配体之一；BnOCPA的选择性也较好，已被用作强效镇痛药，且很少引起心动过缓或呼吸抑制等副作用。ADORA1的选择性拮抗剂则包括8-环戊基-1,3-二丙基黄嘌呤(DPCPX)、Rolofylline(KW-3902)和ISAM-CV202等。近期关于ADORA1在骨或软骨组织中作用的研究发现，ADORA1具有促进破骨细胞形成和阻碍骺板软骨细胞发育的功能。目前聚焦ADORA1在OA中作用的研究并不多，已有研究主要关注ADORA1介导的镇痛作用。Li等发现使用10.6μm激光辐照碘乙酸钠诱导的OA大鼠膝关节，可上调其脊髓背角中ADORA1的表达，并显著缓解OA引起的疼痛反应；而鞘内注射ADORA1拮抗剂DPCPX可以抵消激光辐照的治疗效果，这说明脊髓背角中的ADORA1可以介导激光辐照缓解OA疼痛的作用。笔者尚未发现直接研究OA关节内组织中ADORA1作用的报道，但考虑到破骨细胞功能与OA病程中软骨下骨重塑过程之间的关系，以及软骨细胞发育成熟在软骨损伤修复过程中的作用，推测ADORA1可能在OA软骨和软骨下骨组织中发挥不利作用。滑膜组织中ADORA1受体水平或激活状态与OA病程的联系则尚不明确。

ADORA2A：ADORA2A的相对分子量为45kDa，是一种重要的免疫检查点分子，可以抑制固有免疫和适应性免疫应答。在神经系统中，ADORA2A能够调节多巴胺的释放，可以作为帕金森病等疾病的潜在治疗靶点。此外，ADORA2A还可以调节心肌需氧量并改善冠状动脉供血。ADORA2A的胞内结构域可以与Gs蛋白结合，从而激活腺苷酸环化酶，增加胞内cAMP的合成。ADORA2A的激动剂有CGS-21680、ATL-146e和5’-N-乙基羧酰胺基腺苷(NECA)等，其中CGS-21680和ATL-146e是ADORA2A的选择性激动剂，而NECA则是性质更加稳定的腺苷类似物，可以非选择性地激活各类腺苷受体。ADORA2A的拮抗剂包括ZM-241385和ATL-444等，其中ZM-241385是选择性拮抗剂，ATL-444是ADORA1和ADORA2A的选择性拮抗剂。除此以外，针对ADORA2A选择性更强的药物也已被开发出来，可选用的调控ADORA2A的方式已愈加丰富。

目前对ADORA2A在OA病程中功能的研究主要聚焦于ADORA2A刺激软骨再生和缓解炎症损伤的作用。Corciulo等发现在小鼠膝关节腔内注射脂质体腺苷可以有效保护软骨、延缓OA病程，而且这种效果是由ADORA2A介导的。同样，在大鼠膝关节内注射ADORA2A激动剂CGS-21680也可以通过刺激软骨再生、减轻膝关节肿胀和抑制基质降解酶来延缓OA病程。不仅如此，ADORA2A和软骨细胞自噬、线粒体能量代谢之间的关系也已被报道。该团队还发现ADORA2A激动剂可以提高软骨细胞的自噬通量，减少OA模型大鼠膝关节内的软骨细胞凋亡；同时也可以保护线粒体稳态，有利于OA软骨细胞的能量代谢。除软骨外，滑膜组织中的ADORA2A也可以起到抑制滑膜炎症从而缓解OA的作用。Li等发现使用电针治疗胶原蛋白诱导的OA模型小鼠，可以缓解滑膜炎，而且这种效果是通过ADORA2A实现的。综上所述，ADORA2A与OA病程的联系已得到较多关注，目前认为ADORA2A介导的信号在OA病程中通常发挥保护作用，可以有效延缓OA进展。结合OA病程中软骨组织里ADORA2A表达升高的发现，笔者认为ADORA2A可能是治疗OA的重要靶点之一。

ADORA2B：ADORA2B的相对分子量约为36kDa，具有潜在的抗衰老和抗肥胖作用。与ADORA2A相似，ADORA2B同样可以与Gs蛋白结合，增加cAMP的水平；ADORA2B还能与Gq蛋白结合，增加磷脂酶C的活性，促进胞内钙离子的流动。但是，ADORA2B能够使肥大细胞脱颗粒，引起过敏反应，也可以提高白介素-6(IL-6)的表达，促进树突状细胞引起的免疫反应，有可能加重组织的炎症损伤。与此相反，也有学者发现ADORA2B可以抑制单核细胞释放肿瘤坏死因子-α(TNF-α)，有望作为脓毒症休克的治疗靶点。ADORA2B的激动剂有BAY60-6583和NECA等，其中BAY60-6583是选择性激动剂。拮抗剂则包括ISAM-R56A和CVT-6883等，两者都是ADORA2B的选择性拮抗剂。针对ADORA2B的各类调控手段已被用于不同疾病的治疗研究中。

直接研究ADORA2B在OA中作用的文献很少。Hinz等发现ADORA2B激动剂BAY60-6583可以降低OA患者滑膜细胞释放IL-6的水平，但同时也可以提高TNF的水平，这与其它组织中对ADORA2B功能的研究相反。考虑到IL-6和TNF在OA病程中通常发挥不利效果，ADORA2B在OA中扮演的角色尚未明确。本团队先前研究发现，滑膜巨噬细胞的M1型极化在OA病程中发挥加重滑膜炎、关节肿胀和软骨损伤等不利影响，而其M2型极化则有利于缓解炎症反应，延缓OA病程。Zhai等发现，激活腺苷受体ADORA2B可以促进巨噬细胞/小胶质细胞的M2型极化，缓解炎症和脊髓损伤。不仅如此，Ludwig等的研究也表明，肿瘤来源的外泌体可以促进ADORA2B介导的巨噬细胞M2型极化，从而促进肿瘤的血管形成。因此，笔者推测ADORA2B介导的信号也可能促进滑膜巨噬细胞的M2型极化，从而缓解滑膜炎症，延缓OA病程。

ADORA3：ADORA3的相对分子量约为38kDa，通常在炎症或肿瘤细胞中表达升高。ADORA3可以和Gi蛋白结合，抑制腺苷酸环化酶的活性，从而降低cAMP的水平，其还可以与Gq蛋白结合调控磷脂酶C的活性。ADORA3在不同系统或组织中发挥的功能也不尽相同，例如在肺和关节滑膜中ADORA3可以促进促炎性细胞因子的释放，而在免疫系统或神经系统中则同时存在ADORA3促炎或抑炎的报道。此外，ADORA3还可以在心肌缺血/再灌注损伤中介导对心肌的持续保护作用。ADORA3的激动剂包括CF-101、CF-102、MRS3558和肌苷等，其中CF-101(piclidenoson)和CF-102(namodenoson)是ADORA3的选择性激动剂，具备口服活性，MRS3558也是一种强效的ADORA3选择性激动剂，而肌苷则可以激动ADORA2A和ADORA3。ADORA3的拮抗剂有KF-26777、MRS1220和SSR161421等，它们都是ADORA3的选择性拮抗剂。

现有研究主要认为ADORA3可以在OA或其它类型关节炎中发挥保护软骨的作用。Shkhyan等和Catheline等发现缺乏ADORA3表达的老年小鼠会出现OA表型，激动ADORA3则可以通过抑制CaMKII激酶和RUNX2转录因子来保护软骨细胞免受促炎症细胞因子或低渗应激引起的细胞凋亡，而RUNX2转录因子通常被认为是促进软骨细胞分解代谢的调节因子。高利教授团队的Bai等研究发现激动ADORA3可以通过抑制ROS/NLRP3/GSDMD信号通路延缓OA病程；该团队的Liu等还发现激动ADORA3也可以通过增强软骨细胞自噬、缓解炎症表现来保护软骨免受OA损伤。Rath-Wolfson等则发现，选择性激动ADORA3可以缓解佐剂诱导的关节炎大鼠的炎症表现并有利于保持骨量。而针对ADORA3在滑膜中作用的研究则很少，Stamp等发现在类风湿关节炎滑膜中ADORA3的表达显著升高，并认为这可能与氨甲蝶呤治疗类风湿性关节炎的机制有关。上述研究表明，ADORA3在OA病程中主要起到软骨保护作用，但ADORA3对OA滑膜炎症的作用还有待进一步研究。

结论

笔者对4种腺苷受体功能与OA病程相关的研究进展及腺苷受体的主要调控方式进行了综述。由于腺苷受体与炎症反应的普遍联系，针对腺苷受体在OA病程中的作用和作用机制的研究前景较为广阔，尤其是ADORA1、ADORA2B这两个对OA病程影响尚未得到充分研究的受体。例如，为了探索腺苷受体应用于OA治疗的方向，未来的研究团队可以考虑首先分别在小鼠或人原代软骨细胞培养基中加入4种腺苷受体的激动剂和拮抗剂，并检测软骨细胞外基质合成代谢分子指标SRY相关高迁移群box基因9(SOX9)、Ⅱ型胶原戴白α1链(COL2A1)等的表达水平，以及分解代谢分子指标基质金属蛋白酶13(MMP13)、去整合素和金属蛋白酶5(ADAMTS5)等的表达水平。接下来，在明确4种腺苷受体对软骨细胞外基质合成代谢和分子代谢作用的基础上，针对4种腺苷受体进行单个或联合干预，筛选出对于促进软骨细胞外基质合成代谢并抑制分解代谢来说相对最优的干预方案。然后进行体内试验验证，最终发现OA的新型治疗方案。随着OA分子分型理论的提出和测序技术的不断发展，笔者相信腺苷受体在OA临床诊疗中的应用价值可以得到更加充分的挖掘。

来源：中国骨与关节杂志2024年9月第13卷第9期

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