CARD9在炎症信号通路中的作用研究进展

刘 涛，侯彦强

(上海交通大学附属第一人民医院松江分院，上海201600)

胱天蛋白酶募集域蛋白9(CARD9)是Bertin等［1］在对CARD研究时发现的一个重要衔接蛋白，通过蛋白间的相互作用调节细胞内信号传导。CARD9定位于染色体9q34.3，CARD9cDNA 全长2 108 bp，编码536个氨基酸残基，产生相对分子质量为62.3 kD的蛋白质。CARD9包含一个具有胱天蛋白酶募集功能的N末端区域和一个具有寡聚化作用的卷曲螺旋C末端区，通过CARD-CARD相互作用与B细胞淋巴瘤10(Bcl 10)相连，而Bcl 10直接与黏膜相关淋巴组织淋巴瘤易位蛋白1(MALT 1)连接激活细胞。在炎症反应中，CARD9与Bcl 10和MALT 1形成CBM复合体，连接模式识别受体(PRRs)。CARD9能够识别细菌、真菌和病毒，也能够识别内源性危险信号。在宿主的防护方面，CARD9在炎症信号传导过程中发挥重要作用，CARD9的多态性与人类的炎症性疾病也有着紧密关系。现将CARD9在炎症信号通路中的作用研究进展综述如下。

1 CARD9对上游和下游信号的调节作用

先天免疫细胞包括巨噬细胞和树突状细胞等，表达着不同种系编码的PRRs。当细胞受损后，面对感染和内源性危险信号时，这些PRRs能够识别微生物中普遍存在的高度保守的共有结构即病原体相关分子模式［2］。PRRs包括 Toll样受体(TLRs)、核苷酸寡聚化区样受体(NLRs)、RIG-I样受体(RLRs)以及树突状细胞相关的C型凝集素受体(CLRs)等。受体偶联之后，PRRs就会启动细胞内信号的传导，进行信息整合和介导免疫反应。CARD9就是一种能够衔接这些信号的关键蛋白。

1.1 CARD9 对 Dectin-1、Dectin-2 等上游信号的调节 Dectin-1作为CLRs家族中的一员，其ITAM结构域在配体激活Dectin-1的情况下直接招募Syk并使之活化，在抗真菌免疫领域发挥重要作用。Dectin-1-Syk信号通路可以识别真菌，启动细胞内效应反应，介导对真菌的吞噬作用，控制活性氧(ROS)的产生，重构炎性细胞因子和趋化因子基因的表达。在Dectin-1诱导的NF-кB激活通路中，CARD9敲除的树突状细胞将失去作用。Dectin-1能够特异识别真菌细胞壁上的β-葡聚糖连接位点β-1，3和β-1，6。在白色念珠菌和酵母多糖诱发的细胞因子的产生过程中，CARD9敲除的小鼠树突状细胞严重受损，因为β-葡聚糖、凝胶多糖和选择性Dectin-1激动剂严格按照CARD9依赖的方式在小鼠骨髓细胞中诱发炎症反应［3］。Goodridge等［4］研究发现，CARD9 在 Dectin-1介导的NF-кB激活通路中有着特殊的作用。与髓样细胞分化初次应答蛋白-88介导的NF-кB激活过程中激活TLRs下游信号不同的是，CARD9介导NF-кB激活的过程中激活Dectin-1的下游信号。

Dectin-2是抗真菌防御系统中CLRs的家族成员之一，能够给PKCδ-CARD9轴传递信号。Dectin-2能够特异性识别真菌细胞壁上的α-甘露聚糖，其刺激信号能够激活依赖Syk-PKCδ-CARD9的NF-кB的活化［5］。受白色念珠菌感染时，CARD9-/-细胞中炎症反应几乎全部消失，而在Dectin-1和Dectin-2敲除细胞中炎症反应只是部分受损。CARD9在PKCδ的作用下磷酸化，从而在Syk信号的介导下通过 CLRs受体 Dectin-1、Dectin-2等使能够活化NF-кB的CBM复合物形成。

1.2 CARD9 对 NLRs、RLRs等下游信号的调节CARD9不仅在CLRs向下游传递信号的过程中扮演着十分重要的角色，也能够触发NLRs或RLRs等对细胞内危险信号的感应。

NLRs有三个特殊的结构，包括NOD、C端重复序列以及一个易变的N末端区域［6］。NOD1和NOD2能够识别细菌细胞壁上的肽聚糖及其降解产物，通过CARD-CARD相互作用及其受体丝氨酸—苏氨酸蛋白激酶的相互作用产生交联。Hsu等［7］研究表明，连接NOD2到下游信号MAPK的激活(包括p38和JNK)需要CARD9的参与。CARD9可以调节NOD2向下游信号的传导，有利于细胞因子的产生。在用胞壁酰二肽或肽聚糖降解产物刺激CARD9-/-小鼠巨噬细胞后，或在单核细胞增生性李斯特菌感染细胞后，由于CARD9的缺失，细胞因子的合成及p38和JNK的活性将大大降低，而对微生物感染后NF-кB的激活没有影响。而在野生型细胞中，单核细胞增生性李斯特菌感染后，CARD9与NOD2进行交联，且CARD9与NOD2的过表达可以协同作用活化p38和JNK，导致细胞因子的产生，从而抵御微生物的侵入。这些结果说明，CARD9能够选择性地控制NOD2下游信号p38和JNK的激活，只是CARD9控制这一信号通路的确切分子机制依然尚未阐明。

RLRs家族视黄酸诱导蛋白-I(RIG-I)、黑素瘤分化相关基因5(MDA5)以及遗传学和生理学实验室蛋白2能够识别dsRNA病毒的任意一条RNA基因或ssRNA病毒应答介导区域［8］。RLRs包括一个结合RNA的解旋酶区域、一个C末端调节区域以及2个N末端CARDs，与适配线粒体抗病毒信号蛋白相互作用转导信号给IFN调节因子和NF-кB调节通路。在小鼠中，RIG-I和MDA5诱导的促炎症反应需要 CARD9-Bcl 10 复合物来激活 NF-кB［9］。而且，在选择性 RIG-I配体5'pppRNA的刺激下，在RIG-I活化的水泡性口炎病毒感染时，或脑心肌炎病毒感染后，CARD9-/-和Bcl 10缺乏小鼠的树突状细胞产生IL-6和IL-1β的量减少。Abdullah等［10］研究说明，除病毒RNA之外，进入感染细胞的细胞质中的单核细胞增生性李斯特菌分泌的细菌核苷酸在CARD9的参与下能够诱导依赖RIG-I的IL-1β的产生。说明，CARD9在控制RLRs诱导的炎性反应中起着积极的作用。

2 CARD9在宿主防御中的作用

在宿主的防护方面，活体遗传研究揭示了CLR在触发CARD9信号传导中有着不可替代的作用。Dectin-1和Dectin-2敲除的小鼠中，其抗白色念珠菌、烟曲霉菌及抗卡氏肺孢子虫的能力将大大削弱，因为不同的受体对不同真菌的识别不同。Dectin-1功能多态性缺失的人群更容易受到白色念珠菌的感染和曲霉菌的侵袭，CARD9缺失的小鼠极易受到病原真菌的感染，尤其是白色念珠菌。虽然没有直接的对照实验，但许多文献的报道中都阐明了CARD9-/-小鼠比单独缺失CLR小鼠更易于感染白色念珠菌。CARD9缺失小鼠对部分细菌感染的控制受损。肺结核分支杆菌感染小鼠后，CARD9缺失的小鼠体内将会有更多的分枝杆菌感染且伴有致命的炎症反应［11］。在这些小鼠的肺部，中性粒细胞过渡浸润，IL-10产生减少。因此，人们推断CARD9-/-小鼠不能对炎症反应进行控制。

人群中，CARD9的缺陷归结于点突变，致使CARD9编码序列中终止密码子Q295X过早的出现，导致慢性黏膜皮肤念珠菌病形成常染色体隐形遗传［12］。在对CARD9缺陷小鼠骨髓细胞进行的体外重构实验中，相对于完整的CARD9蛋白，CARD9的Q295X突变没有能够恢复CARD9-/-细胞对Dectin-1信号的传导，说明Q295X是一种功能缺失突变。与Th-17分化小鼠中CARD9功能表现一致的是，CARD9 Q295X突变的患者体内Th-17细胞减少。近期，Drewniak等［13］发现，一位脑部感染了白色念珠菌的慢性患者，其CARD9基因中存在双重杂合子两种功能突变的缺失。因此，CARD9不仅在黏膜皮肤抗真菌感染中十分重要，在防护疾病入侵方面也是必不可少的。

3 CARD9的多态性

虽然在宿主防护方面必须有先天性免疫的激活，但是异常的先天性免疫反应能够触发炎症性疾病的产生。克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC)都是由于固有免疫的失调和肠道微生物的变化引起的慢性胃肠道紊乱性炎症［14］。NOD2是第一个用于鉴定CD易感性的基因。Zhernakova等［15］对固有免疫通路候选基因分析发现，CARD9的多态性与CD及UC的进展之间有一定的关系。CARD9与肠炎(IBD)之间的关系很快得到威康信托基金会病例控制协会CD资料组的确认，以及全基因组关联研究(GWASs)的证明。GWAS基因座的排序揭示，CARD9连接位点的变化仅仅存在于健康组而非IBD患者中，说明CARD9连接位点的变化可能对人们具有保护效应［16］。而且，Cooke 等［17］研究说明，相对于健康组，IBD患者的CARD9基因可能被甲基化了。其他的和IBD有关的慢性炎症与CARD9的多态性之间也有关联，这些紊乱会诱发原发性硬化性胆管炎，导致胆管纤维化、胆汁淤积以及强直性脊柱炎等［18，19］。

综上所述，CARD9在抗真菌、细菌和病毒等先天性免疫反应方面扮演者重要角色。CARD9信号被认为是在慢性炎症反应中的媒介物。虽然在炎症性疾病中，激活CARD9信号通路的配体依然需要阐明，CARD9信号小体的确切细胞类型和功能依然需要研究，连接CARD9活化的受体近端事件的分子机制以及CARD9模块向炎症效应器传递信号的机制有待进一步总结归纳，但是，随着人们对CARD9信号通路的深入研究，CARD9信号通路作为药物作用靶点在炎症治疗中的重要作用将逐渐清晰。未来，CARD9在免疫炎性疾病中的作用将为人类疾病的治疗提供新的思路和方法。

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