一直以来核苷酸类物质——主要是三磷酸腺苷(adenosine 5’-triphosphate, ATP),都被认为是细胞内主要的能量载体。直到1929年,科学家才发现,ATP的功能并不局限在细胞内部,它们还能被细胞释放到细胞外空间,作为一个信号分子参与细胞之间的交流。研究表明,嘌呤能信号的传递开始于细胞向胞外分泌核苷酸(主要是ATP)。最初是在胃肠道的非胆碱能、非肾上腺素能神经中发现,释放到细胞外的ATP能够作为神经递质存在。其后的一系列研究证实,不仅在外周神经系统(peripheral nervous system, PNS)的交感神经、副交感神经和运动神经中存在这种现象,就连中枢神经系统(central nervous system, CNS)的神经元也可以以ATP作为神经递质。目前认为,在神经系统中正常的神经电活动会促使突触前膜释放ATP,被释放的ATP能够行使神经递质和神经调质的作用。突触间的ATP往往行使的是短暂的兴奋性的递质功能,而当ATP作用在周边其他细胞上时,会对细胞产生长时间的生物学作用,包括细胞的增殖、分化、迁移和凋亡。在生物体组织发生损伤时,往往会造成损伤区大量细胞的死亡,进而导致细胞内高浓度的ATP (1-10mM)由于细胞膜的破裂而被释放到细胞外空间,对周边的细胞产生生物学效应。目前认为,ATP在细胞上的生物学作用主要是由细胞膜上的嘌呤能P2受体来介导的。P2受体超家族可以分为P2X受体家族与P2Y受体家族两大类。其中,P2X受体是一类ATP-配体门控的离子通道。P2X3受体与P2X7受体是P2X受体家族的两个成员,其中P2X3受体主要分布在PNS中,在背根神经节(Dorsal Root Ganglia, DRG)上也有表达,但是在大脑中是否有表达暂时还没有定论。在外周和DRG上的P2X3受体主要参与感觉的传递,目前的研究主要集中在痛觉。当外周炎症或外周神经过度兴奋时,也往往会伴随P2X3受体的过度激活。而P2X7受体的表达则相对比较广泛,不仅在免疫系统有表达,在CNS的各个细胞类型中也有广泛分布,但是在PNS中却只局限地表达在胶质细胞上。同时,由于P2X7受体对ATP的亲和力比较低,只有在损伤等条件下造成细胞外ATP浓度超过100μM时该受体才会被激活。综上所述,不论是P2X3受体还是P2X7受体,它们的激活往往伴随着炎症或损伤,跟疾病的发生发展密切相关。因此,我们分别从这两个受体入手,研究其下游的信号分子,阐释其在相应疾病中的病理学作用。具体如下：第一部分：Pirt通过抑制P2X3受体调节膀胱排尿功能尿频和尿急在很多疾病中是膀胱活动过度后的主要表征。Pirt作为一种跨膜蛋白,主要局限地表达在外周神经元上。目前有关Pirt的生理和病理学功能报道得还很少。我们的工作发现,Pirt敲除(knockout, KO)、鼠的膀胱功能失调,表现为过度活跃。我们用α,β-meATP (P2X3受体激动剂)对小鼠DRG神经元进行刺激并记录电流,发现在Pirt缺失的神经元上,P2X3受体的电流显著增强。不仅如此,Pirt与嘌呤能受体P2X3还共定位于膀胱的神经纤维上。异源性Pirt的过表达能够明显抑制P2X3受体介导的电流。此外,Pirt还能通过其N-端的14个氨基酸(N14)与P2X3受体发生相互作用。TAT-偶联的Pirt N14小肽(Pirt N14)不仅能够显著抑制支配膀胱的DRG神经元上P2X3受体的活性,还能减缓Pirt KO小鼠膀胱过度活动的症状。在环磷酰胺(cyclophosphamide, CYP)诱导的慢性膀胱炎症模型中,Pirt蛋白在膀胱上的表达是下调的。重要的是,在CYP处理后的小鼠给予PirtN14小肽后,能够显著减少其膀胱收缩的频率,并恢复其排尿量。我们的结果表明,在膀胱功能中Pirt是P2X3受体的一个内源性调节因子。第二部分：P2X7受体和Fyn激酶介导ATP引起的少突胶质前体细胞迁移在CNS损伤或脱髓鞘疾病发生后,少突胶质前体细胞(oligodendrocyte precursor cells, OPCs)能够被迅速募集到损伤区,参与损伤后轴突的再髓鞘化过程。然而,该过程中潜在的分子机制尚不清楚。在本研究中,我们发现在体外高浓度的ATP刺激下,能够增加OPCs迁移的数量,而当细胞事先用oxATP (P2X7受体拮抗剂)处理后,ATP对OPCs的促迁移作用会减弱。同时,BzATP (P2X7受体激动剂)对OPCs的促迁移作用比ATP更有效。另外,在与BzATP孵育后,Src激酶家族中Fyn的激酶活性会增强。通过免疫共沉淀实验,我们还证实P2X7和Fyn之间存在相互作用。在抑制Fyn的激酶活性或下调Fyn的蛋白表达后,BzATP诱导的OPCs的迁移能够被显著抑制。这些数据表明,P2X7Rs/Fyn可能介导病理状态下ATP诱导OPCs的迁移。综上所述我们认为,嘌呤能信号(主要是ATP)在神经系统的病理条件下有着十分重要的作用。嘌呤能受体(本文主要是P2X3受体和P2X7受体)下游信号分子及相关信号通路的阐明将有利于更好地认识疾病的发病机制,为更进一步地治疗疾病提供扎实的理论基础。