Расшифровка роли CARD15/NOD2 в воспалительных заболеваниях: Понимание болезни Крона и синдрома Бло

Posted on January 2, 2024  •  7 minutes  • 1489 words  • Other languages:  English

CARD15 /NOD2 является наиболее выдающимся геном, связанным с воспалительным заболеванием кишечника (ВЗК). Его связь с болезнью Крона (БК) была одновременно идентифицирована двумя исследовательскими группами и с тех пор была дополнительно подтверждена многочисленными исследованиями (Hugot и др., 2001; Ogura и др., 2001a). Расположенный на хромосоме 16q12 , соответствующей локусу IBD1, ген CARD15/NOD2 содержит около 60 полиморфизмов, включая 30 мутаций, приводящих к значительным изменениям аминокислот в белке (Lesage и др., 2002). Большинство мутаций в этом гене уникальны, более 80% измененных хромосом демонстрируют один из трех основных вариантов: R702W, G908R и 1007fs. В исследовании более 300 семей с ВЗК ни одна не имела хромосом, одновременно несущих два из этих вариантов (Hugot и др., 2001), что указывает на то, что эти мутации независимо связаны с заболеванием.

Удивительно, но эти три варианта имеют общий предковый гаплотип, который сам по себе не прямо связан с БК (Hugot и др., 2001). Открытие того, что семьи с общими или уникальными мутациями объясняют всю связь в локусе IBD1, предоставило убедительные доказательства роли CARD15/NOD2 как гена, восприимчивого к БК. Относительно простая схема мутаций гена облегчила разработку процедур генетического тестирования для диагностики БК. Однако наличие мутации CARD15/NOD2 не является ни необходимым, ни достаточным условием для развития БК. Примерно у 50% пациентов с БК и 20% здоровых людей есть одна или несколько мутаций в этом гене (Lesage и др., 2002), но частота мутаций не отличается значительно между пациентами с язвенным колитом (ЯК) и здоровыми контролями. Заметно, что 17% пациентов с БК имеют мутации на обеих своих хромосомах 16, что больше, чем можно было бы ожидать случайно, что предполагает дозированный эффект и потенциальную рецессивную модель БК, связанную с мутациями CARD15/NOD2.

Несмотря на эти результаты, генетическое тестирование на мутации CARD15/NOD2 не используется рутинно при диагностике БК. Это частично связано с тем, что нет рекомендаций по профилактическим мерам для людей, генетически предрасположенных к БК, что делает диагностику до появления симптомов сомнительной по ценности. Кроме того, отношение шансов на развитие заболевания составляет от 2 до 3 для носителей одной мутации и от 20 до 40 для тех, у кого двойные мутации (Hampe и др., 2001; Hugot и др., 2001; Ogura и др., 2001a). Учитывая относительно низкую распространенность БК (около 1 на 1000), увеличенный риск, связанный с этими генотипами, составляет всего несколько процентов, что делает информацию слишком ограниченной для практического использования.

Для оценки значимости генотипического тестирования в диагностических процессах различные исследовательские группы изучали взаимосвязь между генотипом и фенотипом (Abreu и др., 2002; Ahmad и др., 2002; Cuthbert и др., 2002; Hampe и др., 2002; Helio и др., 2003; Lesage и др., 2002; Louis и др., 2003; Murillo и др., 2002; Radlmayr и др., 2002; Vermeire и др., 2002b). Было замечено, что у лиц с мутациями, особенно у тех, у кого двойные мутации, часто возникает более раннее начало симптомов, илеальное заболевание и больше местных осл

ожнений, таких как стенозы и фистулы. Однако эти данные имеют ограниченное практическое применение в клинических условиях. Полезность генетического тестирования при выборе методов лечения также ограничена (Mascheretti и др., 2002; Vermeire и др., 2002a), что привело к его исключению из рутинной клинической практики. Тем не менее, эта позиция может скоро измениться из-за открытия других генов, восприимчивых к БК, таких как DLG5 и OCTN, с ожиданием набора для молекулярной диагностики в ближайшие годы.

Белок CARD15/NOD2 состоит из трех частей: домена с богатой лейцином повторяющейся последовательностью (LRR) в форме подковы, домена связывания нуклеотидов (NBD) для самоолигомеризации белка и двух доменов привлечения каспаз (CARD) для гомофильных CARD/CARD взаимодействий (Ogura и др., 2001b). Структурно похож на белки врожденного иммунитета, включая те, что в растениях, CARD15/NOD2 в основном находится в белых кровяных клетках, таких как моноциты, макрофаги и дендритные клетки (Gutierrez и др., 2002). Он также может быть экспрессирован в энтероцитах после активации воспалительными цитокинами, такими как TNFa или IFNg (Gutierrez и др., 2002; Rosenstiel и др., 2003). Клетки Панета, играющие роль в местном иммунитете и выделяющие лизоцим и дефенсины, демонстрируют высокий уровень экспрессии CARD15/NOD2 (Lala и др., 2003; Ogura и др., 2003). Таким образом, CARD15/NOD2 является ключевым кандидатом для объяснения взаимодействия между хозяином и кишечной микрофлорой.

Первоначальная ассоциация CARD15/NOD2 с реакцией на бактериальный липополисахарид (ЛПС) позже была пересмотрена благодаря открытиям, выявившим его чувствительность к бактериальному клеточному стеночному пептидогликану (ПГ), особенно выявляющим муропептиды, такие как мурамилдипептид (МДП), обычно используемый в вакцинных формулах. Задача состоит в понимании того, как МДП, гидрофильная молекула, проникает через клеточные барьеры, что предполагает вероятность участия других белков в этом взаимодействии с CARD15/NOD2. Активация CARD15/NOD2 муропептидами приводит к запуску пути NF-kB, возможно, через самосборку NOD-доменов и последующее вовлечение белка Rick/Rip2 в CARD/CARD взаимодействия. Считается, что этот процесс активации NF-kB способствует увеличению воспалительного ответа, что подтверждается продукцией таких цитокинов, как TNFa и IL10, тем самым устанавливая связь между кишечной микробиотой и воспалительными состояниями.

Усилия исследователей, направленные на подтверждение теории о том, что сбои в пути CARD15/NOD2 способствуют развитию болезни Крона (БК), в основном использовали базовые эксперименты по активации NF-kB в временно трансфицированных клеточных линиях. Такие исследования следует интерпретировать осторожно из-за их предварительного характера. Тем не менее, общее мнение в научном сообществе заключается в том, что значительное количество мутаций, связанных с БК, хотя и не универсально, характеризуются сниженной активацией NF-kB при воздействии на мурамилдипептид (МДП) (Kobayashi и др., 2002; Ogura и др., 2001a). Это наблюдение подразумевает, что нарушение противовоспалительного процесса, вовлекающего CARD15/NOD2, может играть роль в патогенезе БК, воспалительного заболевания.

Не разрешённый парадокс в воспалительных заболеваниях, где уменьшение про-воспалительного механизма приводит к воспалению, остаётся предметом продолжающихся споров. Многие в научном сообществе считают, что такое уменьшение изменяет иммунный ответ, переключая его с врождённого на адаптивный, что может усилить реакции и нарушить толерантность кишечника. Однако, эта идея пока не подтверждена. Другая точка зрения предполагает, что путь CARD15/NOD2 может играть роль в уменьшении воспаления. Новые исследования показывают, что CARD15/NOD2 способен влиять на другие пути, активирующие NF-kB. Например, было обнаружено, что он подавляет TAK1 и изменяет ответ Toll-подобного рецептора 2 (TLR2) на пептидогликан, в результате чего уменьшается производство IFNg и IL12 (Netea et al., 2004; Watanabe et al., 2004). Эти выводы подчёркивают важность более всесторонних исследований перед вынесением окончательных суждений (Hisamatsu et al., 2003; Opitz et al., 2004). Также были высказаны сомнения относительно теории потери функции, связанной с CARD15/NOD2, особенно учитывая, что не все мутации, связанные с болезнью Крона, показывают идентичные функциональные дефекты, что ставит под вопрос применимость существующих моделей исследований (Chamaillard et al., 2003). Кроме того, эксперименты с мышами, лишёнными CARD15/NOD2, не показали какой-либо определённой фенотипической болезни, особенно в отношении желудочно-кишечных расстройств (Pauleau and Murray, 2003).

Вариации в гене CARD15/NOD2 были связаны с рядом сложных генетических заболеваний, помимо болезни Крона (CD), включая астму и заболевание “трансплантат против хозяина” (Holler et al., 2004). Это подчёркивает широкое влияние гена на различные расстройства и необходимость изучения всего спектра фенотипов, связанных с одним геном. Заметно, что связи между CARD15/NOD2 и некоторыми заболеваниями, такими как спондилоартропатии, ревматоидный артрит или болезнь Вегенера, не установлены.

Кроме того, CARD15/NOD2 играет роль в синдроме Бло (BS), воспалительном заболевании, характеризующемся образованием гранулем (Miceli-Richard et al., 2001). BS - это редкое аутосомно-доминантное мендельское расстройство, проявляющееся повторяющимися воспалительными эпизодами, включая сыпь на коже, увеит и артрит, но без вовлечения желудочно-кишечного тракта. Исследования показывают, что BS связан с конкретными мутациями в области NBD CARD15/NOD2, особенно в кодонах 334 и 469 (Miceli-Richard et al., 2001). Эти мутации приводят к функциональному увеличению, позволяющему белку активировать NF-kB без стимуляции мурамилдипептидом (MDP) (Chamaillard et al., 2003), в отличие от мутаций потери функции, наблюдаемых при CD. Мутации с повышением функции в BS соответствуют его авто-воспалительной природе.

Мутации в BS также имеют сходства с теми в гене PYPAF1, связанными с синдромом Макла-Уэллса, семейным холодовым автоинфламматорным синдромом и хроническим детским неврологическим кожным и артикулярным синдромом (Albrecht et al., 2003).

Недавние теории предполагают, что бактериальные компоненты могут подавлять CARD15/NOD2, объединяя результаты исследований CD и BS (Hugot et al., 2003a). Это подчёркивает сложность изучения ВЗК и подобных генетических расстройств, включающих множество взаимодействующих факторов. Даже после идентификации трёх генов, восприимчивых к ВЗК, с помощью техник позиционного клонирования, остаётся проблема связи этих генетических открытий с комплексной моделью механизма заболевания.

Список литературы

• Брант, С. Р., Панхейсен, С. И., Николае, Д. и др. (2003). Полиморфизм MDR1 Ala893 ассоциируется с воспалительными заболеваниями кишечника. AmJ Hum Genet, 73, 1282–92.
• Бриджер, С., Ли, Дж. К., Бьярнасон, И., Джонс, Дж. Э. и Макферсон, А. Дж. (2002). У братьев и сестер с похожей генетической восприимчивостью к воспалительным заболеваниям кишечника курильщики склонны к развитию болезни Крона, а некурящие — к язвенному колиту. Gut, 51, 21–5.
• Булл, Т. Дж., Макминн, Э. Дж., Сиди-Бумедин, К. и др. (2003). Обнаружение и подтверждение Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis в свежих биопсийных образцах илеоколонической слизистой у лиц с болезнью Крона и без неё. J Clin Microbiol, 41, 2915–23.
• Калкинс, Б. М. (1989). Мета-анализ роли курения в воспалительных заболеваниях кишечника. Dig Dis Sci, 34, 1841–54.
• Шамайяр, М., Филпотт, Д., Жирардин, С. Е. и др. (2003). Взаимодействие генов и окружающей среды, модулируемое аллельной гетерогенностью в воспалительных заболеваниях. Proc Natl Acad Sci USA, 100, 3455–60.
• Хампе, Дж., Гребе, Дж., Николаус, С. и др. (2002). Ассоциация генотипа NOD2 (CARD 15) с клиническим течением болезни Крона: когортное исследование. Lancet, 359, 1661–5.
• Юго, Ж. П., Альберти, К., Берреби, Д., Бинген, Э. и Сезар, Ж. П. (2003a). Болезнь Крона: гипотеза холодовой цепи. Lancet, 362, 2012–15.

Поделиться

Теги

Счетчики