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【摘要】 NOD2/CARD15是迄今为止发现的第一个克罗恩病（Crohns disease，CD）的易感基因。目前研究最为广泛的NOD2的三种主要变异为：R702W、G908R及L1007fs。其中以L1007fs与CD相关性最强，它通过干扰NF-κB途径参与CD的发生发展。NOD2变异还与CD的各种表型相关，包括发病年龄、病变部位、病情严重程度、纤维狭窄病变、手术时期、手术风险等。NOD2与CD的相关性在不同地区、不同人种之间亦存在着显著差异。通过对NOD2的研究将更好地揭示CD的发病机制及治疗方向。
【关键词】 克罗恩病；NOD2/CARD15；NF-κB
炎症性肠病（inflammatory bowel disease,IBD）是一种多基因疾病，主要表现为机体对肠道内各种抗原的过度的炎症反应。近年来，人们越来越关注于它的遗传易感性。迄今为止，已发现有9个IBD的基因易感位点：16q12（IBD1）、12q13（IBD2）、6q13（IBD3）、14q11（IBD4）、5q31-33（IBD5）、19q13（IBD6）、1q36（IBD7）、16q12（IBD8）、3q26及10q23（IBD9）。其中IBD1、IBD4、IBD5、IBD8与克罗恩病相关，IBD2与溃疡性结肠炎相关，其余则与二者都相关。而其中又以IBD1研究最为广泛，重复性也最好。IBD1位点上的易感基因为NOD2/CARD15。
1 NOD2/CARD15的结构及功能
NOD2/CARD15是一种表达于细胞质内的蛋白，由1013个氨基酸组成，从属于 Ced4/APAF1超家族，在多种细胞内均有表达，如：单核细胞、成骨细胞、内皮细胞、小肠肌纤维细胞、树突状细胞、潘氏细胞以及小肠上皮细胞等。NOD2/CARD15的结构主要由三部分组成：N端的两个CARD（capase recruitment domain，CARD）区域，中间为核苷酸结合区（nucleotide-binding domain，NBD），C端为亮氨酸富集区域（leucine-rich region，LRR）。
NOD2/CARD15的功能包括诱导细胞凋亡、激活NF-κB、促进细胞防御素表达等。NOD2/CARD15作为胞内模式识别受体可识别细菌的多种分子结构尤其是肽聚糖的胞壁酰二肽（muraryl dipeptide，MDP），并通过一系列的信号传导，激活体内天然免疫系统，促使炎症介质释放。这一过程可与Toll样受体（Toll-like receptors，TLRs）的信号转导相辅相成，起协同信号扩大作用。
NOD2通过其LRR区域识别MDP。MDP与LRR区域作用后可促使NOD2锚定至细胞膜上，同时激活CARD区域。CARD区域为NOD2的主要功能区，它可与其他分子如RIP2/RICK/CARDIAK及TAK1的CARD区域相作用形成CARD的寡聚化，RIP2可使IKK的调节亚基NEMO（IKKγ）泛素化并促使IKK复合物（IKKα,IKKβ,IKKγ）形成，并使IκB磷酸化，最终激活NF-κB。TAK1则可激活MAPK途径，通过JNK、P38及ERK等激活转录因子AP-1表达，从而启动一系列炎症反应。
NOD2的信号转导途径与TLRs的细胞内信号转导途径有着很多相似之处，如二者均含有LRR结构，信号转导途径均包括NF-κB及MAPK途径的激活，且发现这两者对于免疫系统的激活具有协同作用。有学者发现NOD2与TLR2在各自的特异性配体MDP及Pam3Cys的同时刺激下诱导炎症因子TNF-α、IL-β及抗炎因子IL-10明显增加，而存在L1007fs变异时，这一协同效应则消失。类似的协同作用还见于NOD2与TLR4及TLR3之间［1］。亦有报道NOD2与TLR9之间存在协同效应［2］。说明NOD2不仅参与细胞内MDP的识别，还可能参与了TLRs的细胞内信号传导过程。最近有学者发现转染TLR5敲除质粒的人肠上皮细胞（human intestinal epithelial cell，HIEC）在MDP的刺激下不能表达NOD2［3］。Takahashi等［4］用脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）分别刺激野生型及TLR4基因敲除的大鼠，发现刺激12 h 后，TLR4-/-的大鼠表达NOD2明显低于野生型大鼠，此外各类炎症因子如TNF-α、IL-β及IFN-γ可促进RAW264.7细胞的NOD2的表达。说明外界抗原刺激TLRs后诱发一系列炎症因子的分泌，而这些炎症因子反过来促进NOD2的表达，并启动其信号传导路径，从而进一步起信号放大作用。此外，TLRs及NOD2的变异均是CD的易感因素，且都可能是通过干扰机体对肠腔内各种共生菌及病原菌的正常免疫反应致病。上述现象都提示在NOD2及TLRs在CD的致病过程中必然存在一定的相关性，但究竟NOD2通过何种机制影响TLRs对病原的反应尚有待于进一步研究。
2 NOD2/CARD15参与CD的发病机制
多种证据表明，NOD2/CARD15在CD的发生发展中起着至关重要的作用。在CD患者的肠上皮细胞及巨噬细胞中均发现NOD2表达上调。目前认为，NOD2/CARD15在体内主要充当了抵御细菌感染的角色。转染野生型NOD2/CARD15的CaCo2细胞可抵抗鼠伤寒沙门菌的感染，而转染变异NOD2/CARD15的细胞则丧失防御功能［5］。人们发现在CD患者受损的肠道黏膜内存在肠道细菌及其产物，且CD患者体内黏附性/侵袭性大肠杆菌、肠球菌等有害细菌感染增加，而肠道益生菌如乳酸杆菌及双歧杆菌数量减少。反之，CD患者经过抗菌药物如甲硝唑、环丙沙星及肠道益生菌的治疗后可得到不同程度的缓解。种种迹象表明，细菌感染是CD发病的一个不容忽视的因素，NOD2/CARD15通过其抗菌作用抑制CD的发病。但缺乏NOD2基因或是表达NOD2变异株的小鼠并不会产生自发性CD，说明NOD2的缺乏或变异并非CD的直接因素，而只是给机体提供了一个更为易感的环境。
目前已发现60多种NOD2的变异体，且多数变异均位于LRR区域及其附近。其中研究最为深入的是R702W（SNP8）、G908R（SNP12）及L1007fs（3020insC，SNP13）三种变异。前两者为单核苷酸错义突变，而后者是在3020核苷酸的11外显子处插入了一个胞嘧啶，从而造成1007密码子的移码突变，并使得第十个LRR区终止密码子提前，从而造成最后33个氨基酸丢失。各种研究表明，这三种突变均造成了CD易感性，其中以L1007fs相关性最为强烈。这些变异体在健康人群中的发生率远远低于CD人群，且家族性CD患者L1007fs变异较散发病例更为多见。Hampe等［6］指出L1007fs杂合子患CD的危险指数为2.6，而纯合子的危险指数则高达42.6。目前多认为由于LRRs参与识别细菌的MDP，而L1007fs造成LRRs短缺，识别过程受到干扰，从而使得NF-κB产生减少。由于CD患者体内NF-κB呈激活状态，因此L1007fs突变体可能并非通过减少NF-κB产生致病，或者说有可能NOD2途径受到抑制后造成其他NF-κB途径的过度激活，这些都亟待于进一步研究证明。
NOD2/CARD15与CD的相关性存在人种及地域差别。目前认为北欧CD的发病率远高于南欧，但NOD2的变异则在南欧地区更为常见。Arnott等［7］发现NOD2的变异在英格兰、中欧及北美发生率较高，而在苏格兰、爱尔兰及斯堪的那维亚地区的发生率相对较低。德系犹太裔人种G908R变异的发生率要明显高于非犹太人种，而L1007fs变异的发生率则较低［8］。近年来亚洲太平洋地区CD的发病率逐年升高，但通过对日本人群的调查，未发现NOD2的变异体与CD的发病存在相关性［9］。我国亦有学者分析了湖北汉族的CD患者NOD2/CARD15的基因多态性并发现其与CD的发病无明显相关性［10］。由于此类研究尚未在亚洲地区广泛开展，因此尚不能确定NOD2的变异与亚洲人种CD发病无关。当然亦不能排除亚洲人种可能存在其他的CD易感基因位点，并在CD的发病中起着更为主要的作用。
3 NOD2/CARD15的临床表型的相关性
3.1 发病年龄及病变部位 Annese等［11］通过对家族性CD人群的调查，发现携带NOD2变异体者发病年龄更早。多数研究认为NOD2基因的突变与回肠病变相关，尤其是回肠末端的病变，而与结肠病变无明显关联［11～14］。
3.2 血清学指标 ASCA阳性与回肠病变相关，并参与肉芽肿病变形成，且ASCA阳性的CD患者病情进展更为迅速。Annese等［11］发现携带NOD2变异体的CD患者ASCA阳性率明显高于无NOD2变异患者，Arnott等［13］则提示了相反观点，他们认为各种血清指标包括ASCA、pANCA、anti-OmpC及anti-12等均与NOD2的基因型无相关性。
3.3 严重程度及临床表现 NOD2变异阳性的CD患者往往病情更为严重，手术几率及手术风险更大，手术时期也更为提前［11，13，15］。有研究发现，NOD2变异与低白蛋白血症及CRP水平升高相关［16］。对儿童CD的研究还提示NOD2变异可能导致体重或是身高水平的下降，说明NOD2可能直接或间接地影响到儿童的生长发育［12，16］。NOD2的变异尤其是L1007fs还与纤维狭窄病变相关［11，13］。
3.4 对治疗的反应 TNF-α单克隆抗体英夫利昔（infliximab）目前被证明治疗IBD有效，但仍有约30%的CD病人对其治疗无反应。NOD2的变异可通过干扰NF-κB途径影响TNF-α的产生。但研究发现，NOD2的变异并不影响英夫利昔的治疗疗效［17］，说明有相当一部分病人的发病与NF-κB途径无关。此外，还有报道认为NOD2变异与5-ASA、激素、甲硝唑及免疫抑制的治疗效果均无相关性［18］。
3.5 其他 类上皮样肉芽肿是CD的特征性表现，目前对于NOD2与肉芽肿的相关性众说纷纭。Heresbach等［19］认为R702W变异与肉芽肿性病变明显相关。Shaoul等［20］通过对儿童及成人CD的研究发现肉芽肿性病变与COD2变异无相关性，且与性别及发病年龄亦无相关。而Russell等［16］则指出有肉芽肿病变的患者携带G908R及L1007fs的比例明显低于无肉芽肿病变者。此外，DInca等［21］运用测定尿乳果糖/甘露醇比值方法测定肠道通透性，并发现CD患者肠道通透性明显增加，且家族性CD患者肠道通透性明显高于散发病例，而且L1007fs变异的家族性CD患者肠道通透性更为常见。而Fries等［22］通过对CD患者及其一级亲属的研究却并未发现L1007fs与肠道通透性的改变有任何关联。NOD2的变异是否影响到肠道上皮结构的完整性，并参与CD的发病尚待进一步研究证实。
4 展望
越来越多的证据表明，NOD2/CARD15参与了CD的发生发展。但我们仍有许多疑问尚待进一步考证，如为什么NOD2的变异抑制了先天免疫系统而在CD中却发现了肠道对肠腔内各种抗原的过度炎症反应？免疫耐受和免疫激活究竟在CD的发病中扮演着怎样的角色？亚洲人群中CD的发病更归咎于那种基因位点的突变？为什么某些L1007fs纯合子携带者仍不发病？是否这些人群存在某些保护性基因？同样作为细菌模式抗原的识别受体，NOD2和TLRs之间存在着怎样的关联？这些都将成为我们将来的进一步深入研究方向，并以此为基础为CD的治疗研究出更好的药物和方法。
作者单位：200032 上海，复旦大学附属中山医院消化科