NOD樣受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路及其與腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展

林巧衛(wèi)，張 思，陸維祺

1.復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院普外科，上海 200032；

2.復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)系，上海 200032

先天性免疫應(yīng)答是機(jī)體抗感染免疫的第一道防線，相對于適應(yīng)性免疫應(yīng)答來說具有出現(xiàn)早、應(yīng)答發(fā)生速度快等特點。其主要識別病原體相關(guān)分子模式（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs）和損傷相關(guān)的分子模式（damage-associated molecular patterns，DAMPs）。其通過模式識別受體（pattern recognition receptors，PRR）［1］來非特異地識別各種致病物質(zhì)，PRR主要有以下兩類受體：一類是位于細(xì)胞膜表面或內(nèi)體膜上的Toll樣受體（Toll-like receptor，TLR），另一類是位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域（nucleotidebinding oligomerization domain，NOD）樣受體及視黃酸誘導(dǎo)基因（retinoic acid inducible gene，RIG）樣受體。TLR在抗感染與抗腫瘤方面的作用已經(jīng)被廣泛研究，近年來關(guān)于同屬于PRR的NOD樣受體的研究主要集中于其介導(dǎo)的信號通路及其在抗微生物感染中的作用，而關(guān)于其與腫瘤關(guān)系的研究卻很少。NOD樣受體可以分為NLRA、NLRB、NLRC、NLRP和NLRX 5個亞家族，其中NLRC和NLRP亞家族是NOD樣受體主要的兩種類型，而NOD1和NOD2是NLRC亞家族中的主要代表，也是NOD樣受體中研究最多的2個成員［2］，本文對NOD1和NOD2受體的分子組成、介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路及其與腫瘤關(guān)系的最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 NOD樣受體組成

NOD樣受體主要包括NOD1和NOD2，它們均由3個結(jié)構(gòu)域組成：位于羧基末端的結(jié)構(gòu)域富含亮氨酸重復(fù)序列（leucine-rich repeats，LRR），主要用于配體的識別；位于分子中間的核苷酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域（nucleotide-binding domain，NBD），主要發(fā)揮依賴于三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）的自身寡聚化作用；位于氨基末端的可變效應(yīng)結(jié)構(gòu)域（effector-binding domain，EBD），介導(dǎo)蛋白質(zhì)之間的相互作用，將信號往下游轉(zhuǎn)導(dǎo)，在NOD1和NOD2中均為半胱天冬酶募集結(jié)構(gòu)域（caspase recruitment domain，CARD），不同的是NOD1含有1個CARD，而NOD2含有2個CARD［3］。

2 NOD樣受體信號通路

2.1 NOD樣受體識別的配體

NOD1主要識別革蘭陰性菌細(xì)胞壁的二氨基庚二酸（γ-D-glu-meso-diaminopimelic acid，iE-DAP）［4-5］，而NOD2除了識別所有細(xì)菌細(xì)胞壁中的胞壁酰二肽（muramyl dipeptide，MDP）外［6-7］，還可以識別病毒的單鏈核糖核酸（single-stranded ribonucleic acid，ssRNA），但必須是完整的病毒ssRNA［8］。

2.2 NOD樣受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

2.2.1 細(xì)菌入侵的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

NOD樣受體作為先天性免疫應(yīng)答的一部分，自發(fā)現(xiàn)以來，最先開始研究的是細(xì)菌入侵的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，本綜述匯總了近年來關(guān)于細(xì)菌入侵細(xì)胞內(nèi)后NOD通路的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)情況，分以下5個通路逐一介紹。

2.2.1.1 NF-κB通路

當(dāng)細(xì)菌成分侵入細(xì)胞后，NOD1和NOD2分別識別細(xì)菌的iE-DAP和MDP，隨后NOD樣受體激活，通過CARD-CARD相互作用募集下游的受體相互作用絲氨酸蘇氨酸蛋白2（receptor-interacting serine-threonine protein 2，RIP2）［9-10］，隨后通過細(xì)胞凋亡抑制因子（cellular inhibitor of apoptosis protein，cIAP）中的cIAP1、cIAP2等的泛素化作用［11］及X連鎖凋亡抑制蛋白（X-linked inhibitor of apoptosis protein，XIAP）通過它的BIR2結(jié)構(gòu)域與RIP2的非CARD結(jié)構(gòu)域結(jié)合后［12］，活化的RIP2一方面募集下游的轉(zhuǎn)化生長因子β激活激酶1（transforming growth factor-β-activated kinase 1，TAK1）、TAK1結(jié)合蛋白1（TAK1 binding protein 1，TAB1）、TAB2/3復(fù)合體并使其活化，另一方面募集下游的NF-κB必需調(diào)節(jié)蛋白（NF-κB essential modulator，NEMO）/IKKα/IKKβ復(fù)合體，由前述的TAK1、TAB1、TAB2/3復(fù)合體活化IKKα/IKKβ［13］，從而激活NF-κB的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)促炎因子的釋放。

2.2.1.2 絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）通路

當(dāng)細(xì)菌成分侵入細(xì)胞后，NOD1和NOD2分別識別細(xì)菌的iE-DAP和MDP，隨后NOD樣受體激活，募集下游的CARD9，從而激活p38、JNK，最終激活MAPK通路，促進(jìn)促炎因子的釋放［14］。

2.2.1.3 自噬通路

當(dāng)細(xì)菌成分侵入細(xì)胞后，NOD1和NOD2分別識別細(xì)菌的iE-DAP和MDP，隨后NOD樣受體激活，募集下游的自噬相關(guān)16樣蛋白1（autophagy-related protein 16-1，ATG16L1），ATG16L1被募集到細(xì)菌侵入位點的細(xì)胞膜上［15］，從而啟動自噬過程，首先是自噬體的形成，然后自噬體與溶酶體融合，將細(xì)菌肽加載到MHC Ⅱ類分子上，最后呈遞給T細(xì)胞［16］。自噬通路與NOD樣受體啟動的經(jīng)典NF-κB通路無關(guān)，并未涉及到NF-κB的轉(zhuǎn)錄過程［15-17］。

2.2.1.4 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulum，ER）應(yīng)激通路

當(dāng)細(xì)菌成分侵入細(xì)胞后，細(xì)菌的效應(yīng)蛋白VceC進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)［18］，移動至ER上，與ER分子伴侶Bip結(jié)合［19］，從而激活跨膜受體肌醇需求因子1α（inositol-requiring enzyme 1α，IRE1α）［20］，IRE1α激活后招募腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子2（tumor necrosis factor receptorassociated factor 2，TRAF2）到ER膜上，繼而啟動依賴于NOD樣受體的NF-κB通路［21］，促進(jìn)IL-6等炎癥因子的釋放，介導(dǎo)炎癥反應(yīng)。

2.2.1.5 適應(yīng)性免疫應(yīng)答通路

Van Beelen等［22］發(fā)現(xiàn)被人樹突狀細(xì)胞（dendritic cells，DC）攝取的MDP能通過NOD2受體，增強(qiáng)TLR激動劑誘導(dǎo)的IL-23和IL-1的分泌，從而調(diào)節(jié)Th17細(xì)胞的免疫應(yīng)答；Dong等［23］發(fā)現(xiàn)口服腫瘤微顆粒疫苗（tumor cell-derived microparticles，T-MP）能激活小腸上皮細(xì)胞的NOD2受體，通過NF-κB和MAPK通路，誘導(dǎo)CCL2的分泌，從而招募CD103+CD11c+DC，將抗原交叉呈遞給T細(xì)胞，從而啟動抗腫瘤T細(xì)胞免疫應(yīng)答；另外有研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠體內(nèi)NOD1/NOD2能增強(qiáng)TLR激動劑的作用，介導(dǎo)Th1、Th2和Th17細(xì)胞的免疫應(yīng)答［24-25］。但上述的先天性免疫應(yīng)答增強(qiáng)適應(yīng)性免疫應(yīng)答的具體分子機(jī)制仍不清楚，需要后續(xù)的實驗來證實。

2.2.2 病毒入侵的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

當(dāng)病毒感染機(jī)體后，ssRNA進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，激活NOD2，NOD2隨后轉(zhuǎn)移至線粒體上，與線粒體抗病毒信號蛋白（mitochondrial antiviral signaling protein，MAVS）相互作用，MAVS在線粒體外膜上聚集，招募下游預(yù)先與TRAF結(jié)合的Tank結(jié)合激酶1（Tank-binding kinase1，TBK1）和IKKε的復(fù)合體，復(fù)合體與MAVS結(jié)合，一方面直接磷酸化TBK1/IKKε，促進(jìn)激酶的激活，將信號轉(zhuǎn)導(dǎo)給干擾素調(diào)節(jié)因子3/7（interferon regulatory factor 3/7，IRF3/7），進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)開啟Ⅰ型干擾素（interferon，IFN）的轉(zhuǎn)錄過程；另一方面誘導(dǎo)合成泛素鏈，被NEMO識別并誘導(dǎo)IKKα/β活化，活化的IKKα/β可以直接磷酸化TBK1/IKKε，促進(jìn)激酶的完全激活，完成和上述同樣的過程。此外，IKKα/β的活化還能直接激活NF-κB的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)Ⅰ型干擾素的分泌［8，26-27］。

3 NOD樣受體與腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展

目前普遍認(rèn)為，炎癥與腫瘤密切相關(guān)，特別是慢性炎癥，甚至是許多腫瘤的主要驅(qū)動因素，炎癥可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子的活性，促進(jìn)細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生，促進(jìn)細(xì)胞的增殖，抑制細(xì)胞凋亡，促進(jìn)血管新生等［28］。NOD樣受體作為炎癥免疫受體的代表之一，其與腫瘤的關(guān)系值得探討。

Da Silva Correia等［29］首次證實NOD1與腫瘤有關(guān)，發(fā)現(xiàn)NOD1可作為TNF通路的一個增敏劑，促進(jìn)細(xì)胞的凋亡，并且在體外實驗中用SK-BR-3乳腺癌細(xì)胞系和對雌激素敏感的MCF-7乳腺癌細(xì)胞系構(gòu)建了NOD1敲除和NOD1過表達(dá)的細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)NOD1在這2個細(xì)胞系中均能調(diào)控細(xì)胞凋亡通路，隨后他們通過scid小鼠移植瘤模型證實NOD1對雌激素敏感的腫瘤起抑制作用，能顯著降低腫瘤的雌激素受體的表達(dá)。不過該實驗同時也發(fā)現(xiàn)NOD2對該細(xì)胞系無明顯影響。Chan等［30］則在頭頸部鱗癌中研究發(fā)現(xiàn)，IL-8可以通過CXCR1/2介導(dǎo)的NOD1/RIP2信號通路促進(jìn)腫瘤進(jìn)展，同樣NOD2無明顯變化。但Yoon等［31］發(fā)現(xiàn)口腔鱗癌細(xì)胞系YD-10B中NOD1高表達(dá)，而NOD2低表達(dá)，證實了這些受體的激活可以產(chǎn)生IL-8等細(xì)胞因子及導(dǎo)致MAPK通路活化，同時也證實了NOD2對YD-10B細(xì)胞系具有抑制作用，但并未對具體的機(jī)制做更深入的研究。Couturier-Maillard等［32］證實在小鼠內(nèi)NOD2缺乏引起的腸道生態(tài)失衡會增加可傳染性結(jié)腸炎和結(jié)腸炎相關(guān)癌變的機(jī)會，用抗生素或抗IL-6中和抗體可以改善上述病情，將NOD2敲除小鼠的糞便移植到其他小鼠，用DSS-AOM處理后發(fā)生的體質(zhì)量丟失、組織學(xué)評分都要比其他組的小鼠高，因此推斷NOD2發(fā)揮了一個保護(hù)性作用。Udden等［33］雖然也證實了NOD2在結(jié)腸癌里面發(fā)揮了保護(hù)性作用，但卻得到了與上述研究相反的結(jié)果，他們證明了敲除NOD2會導(dǎo)致小鼠腫瘤的發(fā)生增加，但腫瘤的發(fā)生不依賴于腸道生態(tài)失衡。兩項研究結(jié)果的差異性可能是由于實驗環(huán)境不同造成的，另外，該研究證實NOD2通過產(chǎn)生IRF4來下調(diào)TLR信號通路，減少NF-κB和MAPK通路的激活，從而抑制結(jié)腸炎癥和腫瘤的發(fā)生。

Suarez等［34］發(fā)現(xiàn)預(yù)激活NOD1受體可明顯降低幽門螺旋桿菌誘導(dǎo)的胃上皮細(xì)胞的損傷，相應(yīng)癌癥的發(fā)生也更少；但是他們同時也發(fā)現(xiàn)哥倫比亞腸型胃癌腫瘤組織與非腫瘤組織相比，NOD1水平明顯降低，這與Allison等［35］的結(jié)果相反，他們用澳大利亞人群的胃癌腫瘤組織與非腫瘤組織相比，發(fā)現(xiàn)NOD1在腫瘤組織中的表達(dá)更高，這兩項研究的差異性值得我們探究。

Singel等［36］則對NOD1和NOD2下游的RIP2分子進(jìn)行了研究，通過熒光原位雜交（fluorescence in situ hybridization，F(xiàn)ISH）技術(shù)發(fā)現(xiàn)在淋巴結(jié)有顯著轉(zhuǎn)移的三陰性乳腺癌（triple-negative breast cancer，TNBC）中，RIP2高表達(dá)，之后在體外實驗中采用MDA-MB-231、Hs578T（HTB-126）和SUM-149PT 3種TNBC細(xì)胞系，用siRNA來干擾RIP2表達(dá)，用劃痕實驗和Transwell實驗證實RIP2低表達(dá)的細(xì)胞遷移率也降低，隨后通過構(gòu)建RIP2敲除的小鼠證實了RIP2敲除組轉(zhuǎn)移率明顯低于對照組。同樣是乳腺癌，Zare等［37］則把研究重點放在了炎性乳腺癌（inflammatory breast cancer，IBC）上，研究發(fā)現(xiàn)，與非IBC細(xì)胞和組織相比，IBC細(xì)胞和組織中的RIP2均高表達(dá)，且化療能顯著增加RIP2的活性，而RIP2的活性與更高級別的腫瘤、腫瘤的轉(zhuǎn)移、腫瘤的分期及體質(zhì)量指數(shù)具有相關(guān)性，RIP2可能是IBC及晚期乳腺癌的一種有用的預(yù)后標(biāo)志物。Zhang等［38］則在膀胱癌內(nèi)對RIP2進(jìn)行了研究，但卻得到了和Singel等［36］完全相反的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)RIP2敲除的小鼠腫瘤比不敲除的小鼠大了將近2倍，且肺和腎臟轉(zhuǎn)移數(shù)量也比不敲除的小鼠高，此外還發(fā)現(xiàn)RIP2能促進(jìn)腫瘤微環(huán)境的改變，能增加CD8+T細(xì)胞、NK細(xì)胞等殺傷細(xì)胞的數(shù)量，抑制骨髓來源的抑制性細(xì)胞（myeloidderived suppressor cells，MDSC）的作用。

從上述實驗中可以發(fā)現(xiàn)，不同腫瘤細(xì)胞中的NOD1、NOD2及其下游的RIP2既出現(xiàn)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長、轉(zhuǎn)移及侵襲的作用，又出現(xiàn)抑制腫瘤的作用，這可能與不同的腫瘤類型有關(guān)，即在不同的腫瘤中，NOD1、NOD2和RIP2發(fā)揮的作用不同；也可能與腫瘤的分期有關(guān)，早期高表達(dá)NOD1、NOD2和RIP2可以激活機(jī)體的適應(yīng)性免疫應(yīng)答，從而起到殺滅腫瘤細(xì)胞的作用，又或是早期高表達(dá)NOD1、NOD2和RIP2會促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)生自身凋亡。而晚期高表達(dá)NOD1、NOD2和RIP2則會加重機(jī)體的炎癥，產(chǎn)生大量的炎癥因子，起到促進(jìn)腫瘤生長、侵襲及轉(zhuǎn)移的作用。

也有研究從其他角度探討了NOD樣受體與腫瘤的關(guān)系。Zhan等［39］研究發(fā)現(xiàn)，在造血系統(tǒng)里面，特別是T細(xì)胞中NOD1低表達(dá)會導(dǎo)致T細(xì)胞生成的IFN-γ減少，導(dǎo)致小鼠易于發(fā)生結(jié)腸癌。Amiri等［40］則通過對非消化性潰瘍組、消化性潰瘍組和胃癌組進(jìn)行NOD1和NOD2基因表達(dá)水平的對比，發(fā)現(xiàn)NOD1和NOD2的慢性激活可能參與了胃癌的發(fā)生、發(fā)展。Xu等［41］通過對癌癥基因組圖譜（The Cancer Genome Atlas，TCGA）等數(shù)據(jù)庫進(jìn)行Kaplan-Meier生存曲線分析，得出了NOD2的表達(dá)水平可能是腎癌患者預(yù)后的生物標(biāo)志物的結(jié)論。Wang等［42］發(fā)現(xiàn)了一種同時抑制NOD1和NOD2的物質(zhì)-聯(lián)苯胺（benzidine，BZD）衍生物，其能增加紫杉醇治療Lewis肺癌的效果。Guo等［43］的研究證明吳茱萸堿能通過抑制NOD1信號通路來實現(xiàn)對肝癌細(xì)胞的抑制作用。

4 小結(jié)

NOD樣受體作為PRR的一部分，在先天性免疫應(yīng)答中起著非常重要的作用，不僅在固有免疫細(xì)胞中有表達(dá)，甚至在腫瘤細(xì)胞中也有所表達(dá)。NOD樣受體主要通過介導(dǎo)NF-κB通路、MAPK通路和自噬通路參與抗細(xì)菌免疫應(yīng)答，NOD2受體還介導(dǎo)MAVS-IRF3/7-I型干擾素信號通路參與抗病毒免疫應(yīng)答，此外，NOD樣受體還有獨特的與適應(yīng)性免疫應(yīng)答的連接通路。NOD樣受體還在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起作用，但是在不同腫瘤中，NOD樣受體所起的作用不同，有促進(jìn)的，也有抑制的，具體的機(jī)制還是有待后續(xù)更深入的研究。

5 展望

NOD1/NOD2是目前NOD樣受體中研究最熱的2種受體，截止到目前，我們可以看到NOD樣受體和細(xì)胞內(nèi)的很多細(xì)胞器都有聯(lián)系，比如NOD樣受體參與ER的應(yīng)激，通過溶酶體參與自噬過程，通過線粒體外膜來轉(zhuǎn)導(dǎo)抗病毒信號等，由此猜想，NOD樣受體是否還與高爾基體應(yīng)激、線粒體功能損傷、DNA損傷及細(xì)胞凋亡等過程有關(guān)？另外，腫瘤的免疫治療近年來一直是腫瘤領(lǐng)域的熱點，以PD-1、PD-L1抑制劑為代表的免疫療法在各種腫瘤特別是黑色素瘤中取得了不錯的成績，NOD樣受體是先天性免疫應(yīng)答中重要的PRR，其在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用近年來受到越來越多的關(guān)注，隨著研究的深入，以NOD樣受體為靶點的抗腫瘤藥物會不會成為新一代抗腫瘤的明星藥物？這些都需要后續(xù)更深入的研究，期待在未來會有更多關(guān)于NOD樣受體的新成果。