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ATP不仅是细胞内重要的储能供能物质,也是细胞外调节细胞功能的重要的信号分子。ATP能够通过通道转运、易化扩散和胞吐作用等从胞内释放到胞外,细胞膜上有其对应的P2受体。目前将P2受体分成两大类：P2X受体和P2Y受体,两类受体还各包括数种亚型。P2X受体属于配体门控的非选择性阳离子通道,而P2Y受体属于G蛋白偶联受体,两类受体被激活后在细胞内激动的信号通路各不相同,引起的效应往往截然相反。ATP在胞外能够被多种ATP降解酶迅速降解为ADP、AMP和腺苷。因此,ATP主要通过自分泌和旁分泌发挥调节细胞功能的作用。肾脏内ATP的主要来源包括肾小管上皮细胞、血管内皮细胞和平滑肌细胞、血小板以及血管周围神经等,而肾小球、肾小管、集合管以及肾血管上都有P2X和P2Y受体分布。实验证实,ATP对肾血流量、肾小球滤过率、水钠重吸收、管球反馈都具有调节作用。肾脏系膜细胞作为一种功能活跃的细胞,在糖尿病肾病的发生发展中具有重要的地位。系膜细胞的异常增殖和／或细胞外基质(extracellular matrix, ECM)的异常合成和分泌可推进肾小球硬化的进程。已有研究显示,系膜细胞表面有几乎所有的P2受体亚型的表达,而高葡萄糖能够引起系膜细胞ATP释放增加。由此我们假设,细胞外的ATP可能在高葡萄糖促系膜细胞增殖和基质分泌的过程中发挥作用。转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1, TGF-β1)是调节系膜细胞ECM积聚的重要细胞因子,它可以促进ECM的合成,抑制它的降解；而活性氧(reactive oxygen species, ROS)和细胞外信号调节激酶1/2(extracellular signal regulated kinase 1/2, ERK1/2)作为TGF-β1的上游信号分子也在其中发挥了重要作用。因此,本实验旨在研究高葡萄糖引起系膜细胞ROS增加,激活p42/44 MAPK(即ERK1/2)途径,促TGF-β1生成增加这条通路中ATP发挥的作用。在本实验中,我们用萤火虫荧光素酶测定大鼠肾脏系膜细胞外的ATP水平,通过荧光探针的方法检测细胞内的ROS,用Western blot和real-time PCR分别观察ERK1/2的磷酸化水平和TGF-β1的mRNA水平。结果发现,给予高葡萄糖2 hr后即能引起系膜细胞胞外ATP水平升高。ATP作用5 min后即能使细胞内ROS增加,在15 min时达到高峰,以后逐渐下降,至120 min时仍明显高于对照组水平；给予高葡萄糖处理2hr后,细胞内ROS增加,这一作用能够被P2受体非特异性拮抗剂suramin抑制。ATP能够引起细胞快速发生一过性的ERK1/2磷酸化水平升高,高葡萄糖短时间内(2 hr)促ERK1/2磷酸化的作用能够被suramin抑制,被NADPH氧化酶抑制剂DPI部分抑制。高葡萄糖引起的TGF-β1mRNA升高能够被suramin、DPI和ERK kinase (MEK)阻断剂PD98059抑制,suramin和PD98059的抑制作用强于DPI。以上结果表明,高葡萄糖早期(2 hr)就能够促使肾脏系膜细胞释放ATP,ATP可能参与了高葡萄糖早期引起的ROS的增加,进而ATP可能通过ROS依赖和ROS非依赖途径激活ERK磷酸化,上调TGF-β1的表达。TGF-β1是促系膜细胞增殖,分泌细胞外基质重要信号分子。因此,ATP可能在糖尿病肾病的发生发展中发挥了重要的作用。