Аннотация
Введение. Сигнальные пуринергические пути в клетках головного мозга могут играть важную роль как в физиологических условиях, так и при депрессии и расстройствах аутистического спектра (РАС). Целью данного обзора литературы явился систематический анализ сведений в современной научной литературе, посвященной роли P2X7 подтипа пуринергических рецепторов в патогенезе депрессии и РАС. Материал и методы. В обзор литературы включены данные зарубежных и отечественных статей, опубликованных в PubMed и eLibrary за последние 23 года, которые посвящены пуринергическим сигналам, связанным с P2X7 рецепторами, в норме и при депрессии, РАС. Результаты. Р2Х7 рецепторы являются уникальными представителями семейства Р2Х-рецепторов, в норме участвуют в регуляции иммунных процессов, поддержании клеточного гомеостаза и нейрональной пластичности, способствуя балансу между воспалительными реакциями и восстановительными механизмами. Гиперактивация данного вида рецепторов в условиях стресса или воспаления приводит к каскаду патологических процессов, включая нейровоспаление, нарушение синаптической пластичности и котрансмиттерных свойств, развитие окислительного стресса, которые играют ключевую роль в развитии рассмотренных психических расстройств, что связано с активацией пути P2X7-NLRP3-цитокины IL-1β и IL-18. Установленные закономерности подтверждают патогенетическую роль Р2Х7 рецепторов в развитии депрессии и РАС. Заключение. Представленный анализ демонстрирует значимую патогенетическую роль Р2Х7 рецепторов в развитии депрессии и РАС. Интересной перспективой является потенциальная терапевтическая модуляция активности P2X7 и изучение моделей для трансляционных исследований. Будущие исследования должны сосредоточиться на долгосрочной безопасности и эффективности ингибиторов P2X7, а также на изучении их взаимодействия с другими подходами, что может значительно улучшить качество жизни пациентов с аутизмом.
Ключевые слова
Авторы и аффилиации
В.А. Панюков(1), В.А. Захарова(1, 2), Н.А. Малиновская(1, 2),
З.И. Шогенов(3), Ю.А. Ничепоренко(4), А.Р. Шихмагомедова(5)
1-Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Российская Федерация, 660022, Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1; 2-Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский федеральный университет», Российская Федерация, 660041,
Красноярск, пр. Свободный, 79; 3-ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова», Кабардино-Балкарская Республика, 360004, Нальчик, ул. Чернышевского, д. 173; 4ФГАОУ ВО “Российский национальный исследовательский медицинский университет
имени Н.А. Пирогова” Министерства здравоохранения Российской федерации; Российская Федерация, 117513, Москва, ул. Островитянова, д. 1, стр. 6; 5-ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный
медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации,
Российская Федерация, 367000, Республика Дагестан, Махачкала, площ. им. Ленина, 1
Литература
1. Won E., Na K.S., Kim Y.K. Associations between Melatonin, Neuroinflammation, and Brain Alterations in Depression. Int J Mol Sci. 2021; 23 (1): 305. DOI: 10.3390/ijms23010305
2. Guerreiro S., Privat A.L., Bressac L., Toulorge D. CD38 in Neurodegeneration and Neuroinflammation Cells. 2020; 9 (2): 471. DOI: 10.3390/cells9020471
3. Серебряная Н.Б., Фомичева Е.Е., Якуцени П.П. Пуринергическая регуляция нейровоспаления при черепно-мозговой травме. Успехи физиологических наук. 2021; 52 (3): 24–40. [Serebryanaya N.B., Fomicheva E.E., Yakutseni P.P. Purinergic regulation of neuroinflammation in traumatic brain injury. Uspehi fiziologicheskih nauk. 2021; 52 (3): 24–40. DOI: 10.31857/S0301179821030073 (In Russian)].
4. Ralevic V. History of Geoff Burnstock’s research on P2 receptors. Biochem Pharmacol. 2021; 187: 114358. DOI: 10.1016/j.bcp.2020.114358
5. North R.A. Molecular physiology of P2X receptors. Physiol Rev. 2002; 82 (4): 1013–67. DOI: 10.1152/physrev.00015.2002
6. North R.A., Barnard E.A. Nucleotide receptors. Curr. Opin. Neurobiol. 1997; 7 (3): 346–57. DOI: 10.1016/s0959-4388(97)80062-1
7. Nückel H., Frey UH, Dürig J, Dührsen U, Siffert W. 1513A/C polymorphism in the P2X7 receptor gene in chronic lymphocytic leukemia: absence of correlation with clinical outcome. Eur J. Haematol. 2004; 72 (4): 259–63. DOI: 10.1111/j.0902-4441.2003.00210.x
8. Al-Aqtash R., Collier D.M. Ionotropic purinergic receptor 7 (P2X7) channel structure and pharmacology provides insight regarding non-nucleotide agonism. Channels (Austin). 2024; 18 (1): 2355150. DOI: 10.1080/19336950.2024.2355150
9. Kopp R., Krautloher A., Ramirez-Fernández A., Nicke A. P2X7 Interactions and Signaling – Making Head or Tail of It. Front. Mol Neurosci. 2019; 12: 183. DOI: 10.3389/fnmol.2019.00183
10. Kawamura H., Aswad F., Minagawa M., Malone K., Kaslow H., Koch-Nolte F., Schott W.H. et al. P2X7 receptor-dependent and -independent T cell death is induced by nicotinamide adenine dinucleotide. J. Immunol. 2005; 174 (4): 1971–9. DOI: 10.4049/jimmunol.174.4.1971
13. Dunning K., Martz A., Peralta F.A., Cevoli F., Boué-Grabot E., Compan V., Gautherat F. et al. P2X7 Receptors and TMEM16 Channels Are Functionally Coupled with Implications for Macropore Formation and Current Facilitation. Int J. Mol. Sci. 2021; 22 (12): 6542. DOI: 10.3390/ijms22126542
14. Liang X., Samways D.S., Wolf K., Bowles E.A., Richards J.P., Bruno J., Dutertre S. et al. Quantifying Ca2+ current and permeability in ATP-gated P2X7 receptors. J. Biol Chem. 2015; 290 (12): 7930–42. DOI: 10.1074/jbc.M114.627810
15. Richter K., Asci N., Singh V.K., Yakoob S.H., Meixner M., Zakrzewicz A., Liese J. et al. Activation of endothelial NO synthase and P2X7 receptor modification mediates the cholinergic control of ATP-induced interleukin-1β release by mononuclear phagocytes. Front Immunol. 2023; 14: 1140592. DOI: 10.3389/fimmu.2023.1140592
16. Habermacher C., Dunning K., Chataigneau T., Grutter T. Molecular structure and function of P2X receptors. Neuropharmacology. 2016; 104: 18–30. DOI: 10.1016/j.neuropharm.2015.07.032
17. Di Virgilio F., Vultaggio-Poma V., Tarantini M., Giuliani A.L. Overview of the role of purinergic signaling and insights into its role in cancer therapy. Pharmacol Ther. 2024; 262: 108700. DOI: 10.1016/j.pharmthera.2024.108700
18. Hesse J., Steckel B., Dieterich P., Aydin S., Deussen A., Schrader J. Intercellular crosstalk shapes purinergic metabolism and signaling in cancer cells. Cell Rep. 2024; 43 (1): 113643. DOI: 10.1016/j.celrep.2023.113643
19. Du Y., Cao Y., Song W., Wang X., Yu Q., Peng X., Zhao R. Role of the P2X7 receptor in breast cancer progression. Purinergic Signal. 2024. DOI: 10.1007/s11302-024-10039-6
20. Ribeiro D.E., Roncalho A.L., Glaser T., Ulrich H., Wegener G., Joca S. P2X7 Receptor Signaling in Stress and Depression. Int J. Mol. Sci. 2019; 20 (11): 2778. DOI: 10.3390/ijms20112778
21. Burnstock G. Introduction to Purinergic Signalling in the Brain. Adv. Exp. Med Biol. 2020; 1202: 1–12. DOI: 10.1007/978-3-030-30651-9_1
22. Jimenez-Mateos E.M., Smith J., Nicke A., Engel T. Regulation of P2X7 receptor expression and function in the brain. Brain Res Bull. 2019; 151: 153–63. DOI: 10.1016/j.brainresbull.2018.12.008
23. Bhattacharya A. Recent Advances in CNS P2X7 Physiology and Pharmacology: Focus on Neuropsychiatric Disorders. Front Pharmacol. 2018; 9: 30. DOI: 10.3389/fphar.2018.00030
24. Mou Y., Sun C., Wei S., Song X., Wang H., Wang Y. , Ren C. et al. P2X7 receptor of olfactory bulb microglia plays a pathogenic role in stress-related depression in mice with allergic rhinitis. Neurobiol Dis. 2024; 192: 106432. DOI: 10.1016/j.nbd.2024.106432
25. Wang D., Wang H., Gao H., Zhang H., Zhang H., Wang Q. , Sun Z. et al. P2X7 receptor mediates NLRP3 inflammasome activation in depression and diabetes. Cell Biosci. 2020; 10: 28. DOI: 10.1186/s13578-020-00388-1
26. Кувачева Н.В., Моргун А.В., Хилажева Е.Д., Малиновская Н.А., Горина Я.В., Пожиленкова Е.А., Фролова О.В. и др. Формирование инфламмасом: новые механизмы регуляции межклеточных взаимодействий и секреторной активности клеток. Сибирское медицинское обозрение. 2013; 5 (83): 3–10. [Kuvacheva N.V., Morgun A.V., Hilazheva E.D., Malinovskay N.A., Gorina Y.V., Pozhilenkova E.A., Frolova O.V. et al. Inflammasomes forming: new mechanisms of intercellular interactions regulation and secretory activity of the cells. Sibirskoe medicinskoe obozrenie. 2013; 5 (83): 3–10 (In Russian)].
27. Zhan T., Tang S., Du J., J. Liu, Yu B., Yang Y., Xie Y. et al. Implication of lncRNA MSTRG.81401 in Hippocampal Pyroptosis Induced by P2X7 Receptor in Type 2 Diabetic Rats with Neuropathic Pain Combined with Depression. Int J. Mol. Sci. 2024; 25 (2): 1186. DOI: 10.3390/ijms25021186
28. Akcay E., Karatas H. P2X7 receptors from the perspective of NLRP3 inflammasome pathway in depression: Potential role of cannabidiol. Brain Behav Immun Health. 2024; 41: 100853. DOI: 10.1016/j.bbih.2024.100853
29. Huang S., Dong W., Lin X., Xu K., Li K., Xiong S., Wang Z. et al. Disruption of the Na+/K+-ATPase-purinergic P2X7 receptor complex in microglia promotes stress-induced anxiety. Immunity. 2024; 57 (3): 495–512.e11. DOI: 10.1016/j.immuni.2024.01.018
30. Laskaris L.E., Di Biase M.A., Everall I., Chana G., Christopoulos A., Skafidas E., Cropley V.L. et al. Microglial activation and progressive brain changes in schizophrenia. Br J. Pharmacol. 2016; 173 (4): 666–80. DOI: 10.1111/bph.13364
31. Alves M., de Diego-Garcia L., Engel T. Analyzing the Role of the P2X7 Receptor in Epilepsy. Methods Mol. Biol. 2022; 2510: 367–87. DOI: 10.1007/978-1-0716-2384-8_21
32. Diniz C.R.A.F., Casarotto P.C., Resstel L., Joca S.R.L. Beyond good and evil: A putative continuum-sorting hypothesis for the functional role of proBDNF/BDNF-propeptide/mBDNF in antidepressant treatment. Neurosci Biobehav Rev. 2018; 90: 70–83. DOI: 10.1016/j.neubiorev.2018.04.001
33. Styles M., Alsharshani D., Samara M., Alsharshani M., Khattab A., Qoronfleh M.W., Al-Dewik N.I. Risk factors, diagnosis, prognosis and treatment of autism. Front Biosci. (Landmark Ed). 2020; 25 (9): 1682–717. DOI: 10.2741/4873
34. Bai D., Yip B.H.K., Windham G.C., Sourander A., Francis R., Yoffe R., Glassonet E. al. Association of Genetic and Environmental Factors With Autism in a 5-Country Cohort. JAMA Psychiatry. 2019; 76 (10): 1035–43. DOI: 10.1001/jamapsychiatry.2019.1411
35. Wang M., Zhang H., Liang J., Huang J., Chen N. Exercise suppresses neuroinflammation for alleviating Alzheimer’s disease. J. Neuroinflammation. 2023; 20 (1): 76. DOI: 10.1186/s12974-023-02753-6
36. Babiec L., Wilkaniec A., Adamczyk A. Prenatal exposure to valproic acid induces alterations in the expression and activity of purinergic receptors in the embryonic rat brain. Folia Neuropathol. 2022; 60 (4): 390–402. DOI: 10.5114/fn.2022.123999
37. Johnson A.J., Shankland E., Richards T., Corrigan N., Shusterman D., Edden R., Estes A. et al. Relationships between GABA, glutamate, and GABA/glutamate and social and olfactory processing in children with autism spectrum disorder. Psychiatry Res Neuroimaging. 2023; 336: 111745. DOI: 10.1016/j.pscychresns.2023.111745
38. Suprunowicz M., Tomaszek N., Urbaniak A., Zackiewicz K., Modzelewski S., Waszkiewicz N. Between Dysbiosis, Maternal Immune Activation and Autism: Is There a Common Pathway? Nutrients. 2024; 16 (4): 549. DOI: 10.3390/nu16040549
39. Qi W., Jin X., Guan W. Purinergic P2X7 receptor as a potential therapeutic target in depression. Biochem Pharmacol. 2024; 219: 115959. DOI: 10.1016/j.bcp.2023.115959
40. Urbina-Treviño L., von Mücke-Heim I.A., Deussing J.M. P2X7 Receptor-Related Genetic Mouse Models – Tools for Translational Research in Psychiatry. Front Neural Circuits. 2022; 16: 876304. DOI: 10.3389/fncir.2022.876304