肝硬化并自发性腹膜炎与NOD2相关性的研究进展

2017-06-05焦正红王拱辰

胃肠病学和肝病学杂志 2017年1期

关键词：多态性肝硬化细菌

焦正红, 王拱辰,2

1.遵义医学院,贵州遵义 534100; 2.大连市第六人民医院肝病十科

肝硬化并自发性腹膜炎与NOD2相关性的研究进展

焦正红1, 王拱辰1,2

1.遵义医学院,贵州遵义 534100; 2.大连市第六人民医院肝病十科

自发性腹膜炎(spontaneous bacterial peritonitis,SBP)被定义为没有可识别的腹腔内外科性感染源的腹水细菌性感染。SBP是失代偿期肝硬化的一个主要的并发症，SBP的诊断为腹腔穿刺腹水中性粒细胞计数的升高(≥250 个/mm3)和/或腹水培养阳性。核苷酸结合寡聚化结构域蛋白2(NOD2)是NOD样受体家族的成员，是天然免疫反应的关键。本文就近几年肝硬化并SBP与NOD2相关性研究进展作一概述。

肝硬化;自发性腹膜炎;核苷酸结合寡聚化结构域蛋白2

自发性腹膜炎(spontaneous bacterial peritonitis, SBP)作为严重肝功能障碍的标志，其院内肝硬化腹水年发生率达30%。尽管有抗生素治疗，SBP的住院死亡率仍为15%～30%[1]。携带核苷酸结合寡聚化结构域蛋白2(nucleotide-binding oligomerization domain-containing protein 2, NOD2)基因多态性的患者可能在先天免疫和肠道屏障功能方面有缺陷。NOD2风险变异对失代偿期肝硬化患者SBP易感性增加，故NOD2可提高对具有SBP高危因素患者的识别[2]。因此研究NOD2与SBP的相关性尤为重要，现将近几年相关的研究进展作一概述。

1 肝硬化

1.1 定义肝硬化是由一种或多种病因长期作用形成的反复炎症、坏死，从而形成弥漫性肝纤维化及肝脏结节。表现为肝功能减退及门脉高压症，是各种慢性肝病的晚期阶段。

酒精性脂肪性肝病、非酒精性脂肪性肝病及慢性病毒性肝炎是引起肝硬化的重要原因。在全球范围内，每年有超过8万死于肝硬化并发症[3]。失代偿期肝硬化患者最初的临床表现共同的特点是严重的危及生命的并发症，如出现静脉曲张出血、腹水、SBP和肝性脑病等。细菌感染的发生与患者的预后高度相关，肝硬化感染患者在12个月内平均死亡率超过60%[4]。SBP在住院患者中的年发生率为10%，在门诊的年发生率为1.5%～3.5%。虽然抗生素治疗可以减少医院住院患者SBP的急性死亡，但是相关报道[5]显示，SBP首次发作后的1年死亡率仍为31%～93%。

2 SBP

2.1 定义SBP定义为诊断性腹腔穿刺腹水中性粒细胞计数的升高(≥250 个/mm3)和/或腹水培养阳性[6]。大多数SBP患者有症状和/或体征明显提示为腹腔感染，特别是腹痛、发热和胃肠道运动功能的变化。其他患者SBP的发展可能是临床表现为肝功能损伤(如发展为肝性脑病)或肾功能衰竭是主要或唯一特征[7]。

2.2 SBP的发生机制(1)小肠细菌过度增长；(2)肠壁通透性改变；(3)肠道细菌移位(bacterical translocation, BT);(4)免疫功能方面的受损。40多年前由Conn发现，BT是SBP发展的关键因素。然而，遗传因素诱发BT和SBP的关系至今没有被明确证实。发生BT的大多数是革兰阴性杆菌，由细菌从肠道、肠系膜淋巴结或其他肠外器官的迁移而形成[8]。肝硬化BT的增加已被归因于肠黏膜结构的变化，包括细胞间隙、血管充血扩张及黏膜损伤。此外，先天性免疫和适应性免疫反应通常限制细菌穿透上皮细胞，但中性粒细胞的活化和转化导致炎性细胞因子如肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor, TNF-α)、干扰素-γ(IFN-γ)及一氧化氮(NO)的释放，这些都调节肠道的BT[1]。长期以来，人们认为肠道通透性增加也是BT的先决条件。而肠黏膜屏障受损也是肝硬化患者并SBP最关键的病理生理机制之一。

3 结合寡聚化结构域(NOD)样受体(NLRs)

3.1 NLRsNLRs是一种在细菌病原体的识别和清除中发挥重要免疫作用的定位在细胞质中的模式识别受体。被外源性病原相关分子模式(pathogen associated molecular patterns, PAMPs)或内源性刺激破坏分子模式(damage associated molecular patterns, DAMPs)激活，NLRs可能诱导NF-κB和MAPK信号通路的激活和免疫反应的细胞因子和趋化因子的表达。激活NLRs可以驱动先天免疫反应，调节适应性免疫反应，还可能参与调节细胞凋亡[6]。

NLRs寡聚化大型多蛋白复合物和介导先天免疫应答，如炎症诱导、自噬和细胞死亡。NOD1和NOD2是这个家族的主要成员。NOD1在所有类型的细胞中均表达，NOD2主要在抗原呈递细胞的细胞质中表达，像单核细胞、巨噬细胞、粒细胞、树突状细胞、小肠潘氏细胞和肠上皮细胞的原生质膜[9]，其识别细菌肽聚糖片段和诱导促炎症反应，最近的研究为NOD1/NOD2通过肽聚糖的独立机制调节内质网应激信号传导提供了证据。胞壁肽触发两胞浆受体，NOD1、NOD2导致核因子活化NF-κB调控的基因表达及一些其他的生物反应。

3.2 NOD2NOD2 是NLRs 家族的成员，是天然免疫反应的关键，在2001年被首次发现，也被称为CARD15。NOD2属于NLRs亚科，其定位于染色体16q12，由CARD5基因编码[10]。 NOD2是胞内模式识别受体。由 3个不同功能结构域组成，包括2 个 N端胱天蛋白酶(caspase)募集区域(CARD) (位于氨基酸残基 28～220处)，一个中央的核苷酸结合域(NBD，也称为NOD域，位于 273～577 处)[11]，及C-末端一系列 10个相连的富含亮氨酸的重复序列 (LRR) 组成。CARD域是一个蛋白质-蛋白质相互作用的区域，可以与具有该模体的其他分子发生同源性相互作用，其完整性对于NOD介导的NF-κB活化是必需的。NOD域介导NOD蛋白的寡聚化。LRR区域因含α螺旋及β折叠而形成马蹄形结构，与TLR相似，LRR域涉及配体识别 (Ligand sensing)。如果缺乏 LRR 域，则 NOD2对细菌配体无应答。NOD2基因提供指示蛋白,在免疫系统功能中扮演着重要角色。

NOD2识别细菌肽聚糖、胞壁酰二肽(muramyl dipeptide, MDP)并启动宿主的免疫反应。MDP是一种存在于所有革兰氏阴性和阳性细菌细胞壁内的具有生物活性的最小肽聚糖模体[12],是细菌细胞壁肽聚糖(bacterial cell wall peptidoglycan, PGN)细胞内的传感器。PGN成分的激活引发各种信号通路，包括NF-κB和MAPKs通路，最终导致多种免疫反应。NOD2激活核因子NF-κB通路和诱导基因编码炎症细胞因子，这种激活功能由羧基末端的富含亮氨酸的重复结构域调节，它具有抑制作用，还作为微生物病原体的细胞内受体的组件表达[13]。这些先天免疫反应的改变可以导致多种慢性炎症性疾病。

NOD2基因突变常见的3个风险等位基因是R702W、G908R、1007fs[14]。NOD2基因突变序列R702W与肝移植术后细菌感染风险增加独立相关，这表示遗传因素的诱发作用损伤肝脏移植术后患者的先天免疫系统。在研究中发现3个NOD2风险等位基因都与晚期肝硬化患者死亡风险相关，急慢性肝衰竭是最常见的死亡原因。我们注意到，NOD2变异体可能不仅通过黏膜屏障功能受损而且通过肠外机制威胁生存率，因为NOD2也在肝细胞和肝脏免疫细胞表达，刺激细胞的胞壁酰二肽和NF-κB信号传导[1]。然而，风险等位基因的携带既不是疾病的必要也不是充分的条件。在NOD2基因突变型等位基因是认为造成功能-低识别、清除细菌病原体的功能丧失，细菌病原体增殖导致促炎细胞因子的增加并发生慢性炎症。

相当数量的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNPs)已在NOD2基因中被发现，其中一些已被报道与炎症性疾病如克罗恩病(Crohn’s disease,CD)与布劳综合征(Brow syndrome,BS)和早发性结节病相关。尽管在CD的发病中发挥确切作用NOD2基因突变尚未确定，一些CD相关的基因突变已经确认无法激活NOD2(失去功能的突变)。另一方面，BS或早发性结节病相关基因突变已被证实导致NF-κB活性增加[15]。

4 NOD2与疾病的关系

NOD2特定基因序列变异与多种疾病有着密切关联，包括BS、自身炎症性疾病、动脉粥样硬化、CD、哮喘、结节病和关节炎等。

4.1 BSBS是一种罕见的常染色体显性遗传、自身炎症性肉芽肿性疾病，影响皮肤、眼睛和关节。Yao等[12]提出了一种新的复杂的与CARD15/NOD2基因多态性相关的自身炎症性疾病与BS表型相似疾病，大部分患者携带IVS8 CARD15/NOD2突变，其中一些显示出伴随p.r702w突变。NAID成年患者提供了CARD15/NOD2基因多态性的证据(IVS8 158、l1007fsinsc和r709q)。

4.2 结直肠癌(colorectal cancer, CRC)近年来在CRC的诊断和治疗方面获得了一定进展，其中研究最多的多态性涉及NOD2基因，可能增加罹患CRC的风险。此外，NOD2基因多态性基因序列像3020insc 和 R702W 等，似乎增加患CRC的几率。

4.3 动脉粥样硬化动脉粥样硬化是动脉壁的一种慢性炎症性疾病，其病理进展高度依赖于免疫平衡。这种免疫平衡是由浸润的单核细胞和巨噬细胞的调节，两者都表达NOD2。NOD2作为调节动脉粥样硬化免疫平衡的关键成分，在动脉粥样硬化中发挥潜在的作用。

4.4 心肌肥厚NOD2阻断TLR4和TGF-β/s 信号B抑制心肌肥厚和纤维化增生性刺激的反应，并调节促纤维化细胞因子和胶原含量,提高我们对NOD2 对心肌细胞肥大抑制效应及相关的分子机制的理解。它也可用于阐明对增生刺激导致的心肌肥厚和纤维化的主要信号传导途径。

4.5 CDCD的病因复杂，具体的原因尚不明确，遗传易感性和环境因素在疾病发展中起作用[16]。而遗传因素是极其重要的一个因素。2001年5月，两个独立的研究团队首次发现CD易感性基因-NOD2。这个基因被HOGO委员会重新命名为CARD15，是目前为止第一个也是唯一一个在炎症性肠病(IBD)被识别的基因[17]。到目前为止，已经被证实超过100个基因突变与CD有关联。NOD2基因多态性是CD最强的遗传危险因素。NOD2在树突状细胞和上皮细胞的细菌处理方面起到关键作用。

4.6 胃癌(gastric cancer, GC)在世界范围内近100万个新的胃癌发生率中，中国人约占42%[12]。持续性幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,H.pylori)感染引起胃黏膜慢性炎症，NLRs两个成员，即NOD1和NOD2，已有报道称其为由H.pylori感染引起的慢性炎症的重要因素，与H.pylori感染的临床结局相关。NOD1和NOD2的SNPs，如rs2066842(p268s)、rs2066844(r702w)、rs2066845(g908r)、rs2066847(l1007insc)现已被证明与GC和癌前病变的风险有关，大多数SNPs在中国人口中发现，这些多态性可能影响NOD2的转录后调控，配体识别，或激活先天免疫反应。因此，由于持续的H.pylori感染,促炎性细胞因子的分泌增多，慢性炎症加剧，并最终促进了GC的发展。NOD2两个SNPs(rs2111235和rs7205423)与胃黏膜病变进展的风险相关，尤其是在H.pylori感染的人群中，说明这些SNPs可能作为GC预防潜在风险的标记。

4.7 新孢子虫感染NLRs是先天免疫系统的重要组成部分，用于检测细胞内的病原体，而NOD2又是NLRs的一员，NOD2参与细菌细胞壁肽聚糖的活性部分的识别及MDP，这种受体可能是宿主防御寄生虫和病毒的关键。此外，NOD2是产生保护性的抗弓形虫(一个新孢子虫密切相关的寄生虫)必要的Th1免疫。NOD2激活新孢子虫感染时加重炎症反应，尽管增加了新孢子虫病的易感性，但是有助于初始寄生虫控制。

4.8 SBPNOD2基因变异p.r702w、p.g908r和c.3020insc被发现是肝硬化患者感染性并发症和死亡率的预测标志，变异基因携带者死亡时间更早，更易发生SBP。Bruns等[15]证实了NOD2和SBP培养阳性的关系。p.g908r型基因变异携带的患者腹水bactDNA频繁被检测到表明NOD2风险变异和具有SBP患者BT之间的强烈关联[18]。此外，血清IL-6水平的增加也可以考虑在肝硬化患者中作为BT的替代标记物。研究[19]中也包含多种检验因素，包括年龄、性别、种族、血清白蛋白、血清胆红素、血小板计数、血清肌酐、血清总蛋白、MELD评分、任何NOD2风险等位基因的携带者。他们的研究表明，患者携带NOD2呈现更易出现食管静脉曲张破裂出血及肝细胞癌。由此可能已经发现了一种肝硬化SBP死亡的高风险患者亚群，这显然为SBP的初级预防设置了一个前瞻性研究，看是否可以从基因方向定义高危患者使长期生存率进一步提高。

在过去的十几年中，NOD2及其突变在疾病中的角色更加明显。从仅仅只是对诊断和治疗CD的预测因子的易感基因，到这些突变被认为是很多疾病的危险因素，如分枝杆菌感染，常见的胃肠道疾病和恶性疾病，如GC、CRC及SBP。国外学者[18]回顾性和前瞻性综合分析证实了NOD2突变基因与SBP的相关性(P=0.004,OR=2.98)。与携带NOD2野生基因型的患者相比，NOD2突变型携带者平均生存周期显著降低(P=0.007)。 NOD2风险变异对失代偿期肝硬化患者SBP易感性增加，因此NOD2可以提高具有SBP高危因素患者的识别。NOD2风险变异等位基因的分析如SNPs(p.r702w、p.g908r和c.3020insc)突变，将对确定NOD2可能是肝硬化患者死亡和SBP的遗传危险因素更加有益。

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(责任编辑：陈香宇)

Progress of the relationship between spontaneous bacterial peritonitis in hepatic cirrhosis and NOD2

JIAO Zhenghong1, WANG Gongchen1,2

1.Zunyi Medical University, Zunyi 534100; 2.Department of NO.10 Liver Disease, Dalian Sixth People’s Hospital, China

Spontaneous bacterial peritonitis (SBP) is defined as acute infection of ascitic fluid without any identifiable surgically treatable intra-abdominal source. SBP is a major complication of decompensated cirrhosis with ascites. SBP is diagnosed by abdominal paracentesis with an elevated ascitic fluid neutrophil count (≥ 250 cells/mm3) and/or a positive ascitic flid culture. Nucleotide-binding oligomerization domain-containing protein 2 (NOD2), a member of the nod-like receptors family, are crucial for innate immune responses. The purpose of this article reviewed the research progress of the relationship between spontaneous bacterial peritonitis in hepatic cirrhosis and NOD2 in recent years.

Hepatic cirrhosis; Spontaneous bacterial peritonitis; Nucleotide-binding oligomerization domain-containing protein 2