Blau綜合征的研究進(jìn)展

寇玉輝，葉菜英，邢成鋒*

(1.廣州銀珠生物醫(yī)藥技術(shù)有限公司，廣東 廣州 510700； 2.中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所 藥理系，北京 100005)

Blau綜合征(Blau syndrome，BS)是兒童肉芽腫性自身炎性疾病的家族性和散發(fā)性形式，屬于單基因自身炎性綜合征，由核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域蛋白2(nucleotide-binding oligomerization domain2，NOD2)基因突變引起。1895年兒科醫(yī)生Edward Blau 首次描述該疾病為一種遺傳性慢性炎性綜合征，一般4歲之前發(fā)病，發(fā)病時(shí)的表現(xiàn)通常以關(guān)節(jié)和皮膚癥狀為代表，隨后是眼部表現(xiàn)。不典型的BS病例涉及心血管、神經(jīng)、腎臟、腸道和其他器官。BS還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的治療方法，主要采用經(jīng)驗(yàn)治療。國(guó)內(nèi)近年來(lái)報(bào)道的患病人數(shù)逐年增多，基因檢測(cè)手段也普遍用于疾病的診斷。本文就BS的病因、發(fā)病機(jī)制和模型研究、治療進(jìn)展做一綜述。

1 Blau綜合征的病因

BS屬于自身炎性疾病(autoinflammatory diseases，AIDs)，最早被認(rèn)識(shí)的AIDs是一組符合孟德?tīng)栠z傳規(guī)律的周期性發(fā)熱，稱(chēng)為遺傳性周期性發(fā)熱綜合征，其特征是不定期或周期性發(fā)作性發(fā)熱伴局部炎性，包括家族性地中海熱(familial Mediterranean fever，F(xiàn)MF)、或冷炎素相關(guān)周期性綜合征(cryopyrin-associated periodic syndrome，CAPS)、Blau綜合征等。

NOD2蛋白是調(diào)節(jié)先天免疫的關(guān)鍵分子之一，由NOD2基因編碼，主要在抗原遞呈細(xì)胞中表達(dá)。先天免疫中的錯(cuò)誤識(shí)別造成AIDs的發(fā)生，這是一系列T細(xì)胞和B細(xì)胞很少或沒(méi)有參與的異常炎性疾病。遺傳性AIDs往往以?xún)和l(fā)病為先兆，表現(xiàn)為典型的炎性癥狀和發(fā)熱，而未確定病因的AIDs則源于遺傳因素與環(huán)境的相互作用。一些退行性和代謝性疾病，以及由核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)和干擾素介導(dǎo)的疾病也被定義為AIDs。

BS是由NOD2突變引起，NOD2突變導(dǎo)致其編碼蛋白NOD2受體發(fā)生活化，激活NF-κB通路，產(chǎn)生大量炎性因子，導(dǎo)致炎性反應(yīng)持續(xù)過(guò)度，表現(xiàn)出一系列的病理生理變化及臨床表現(xiàn)。

2 Blau綜合征的發(fā)病機(jī)制

2.1 CARD15/NOD2

BS遺傳位點(diǎn)的首次報(bào)道與克羅恩病(Crohn disease, CD)相關(guān)，該基因位于常染色體16q12.1-13上[1], BS是由于胱冬蛋白酶激活與募集區(qū)(caspase activation and recruitment domain 15, CARD15/ NOD2) 基因突變所致。CARD15/NOD2編碼含1040個(gè)氨基酸的核苷酸結(jié)合寡聚蛋白2(NOD2)，NOD2含有3個(gè)不同的功能結(jié)構(gòu)域，C端富含亮氨酸的重復(fù)序列(leucine-rich repeats，LRRs)，N端包含了2個(gè)caspase募集結(jié)構(gòu)域(CARDSs)，中央?yún)^(qū)為核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域(NACHT)。LRRs與配體結(jié)合可誘導(dǎo)NACHT發(fā)生寡聚化，通過(guò)其CARD分子與受體相互作用蛋白R(shí)ICK(RIP2-like kinase)相互作用，最終導(dǎo)致核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)活化及前炎性細(xì)胞因子轉(zhuǎn)錄合成[2]。

近年來(lái)，對(duì)不同人群的BS發(fā)病進(jìn)行了大量的研究，至今為止未有明確的BS發(fā)病率。已在不同人群的BS患者中發(fā)現(xiàn)不同的CARD15/NOD2突變，最常見(jiàn)的突變是影響高度進(jìn)化保守精氨酸的錯(cuò)義替換位置334處的殘留物(R334W或R334Q)突變。這些突變的等位基因密碼子334成為突變的遺傳熱點(diǎn)。中國(guó)BS患者以R334W、R334Q和C495R發(fā)生頻率最高[3]。

NOD2主要在單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中表達(dá)。除了產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子，NOD2也可以通過(guò)NF-κB和絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)通路上調(diào)趨化因子的產(chǎn)生，以募集對(duì)根除細(xì)菌病原體至關(guān)重要的免疫細(xì)胞。NOD2促進(jìn)腸中Ly6C單核細(xì)胞的CC趨化因子配體2(C-C motif chemokine ligand 2, CCL2)依賴(lài)性募集。

2.2 炎性因子

BS被歸類(lèi)為典型的自身炎性反應(yīng)疾病。BS的發(fā)病機(jī)制可能不僅僅是由骨髓細(xì)胞控制的炎性微生物信號(hào)驅(qū)動(dòng)的，還可能包括失調(diào)的T細(xì)胞反應(yīng)。這是基于明顯缺乏高滴度的自身抗體如：類(lèi)風(fēng)濕因子(rheumatoid factor，RF)抗體、抗核抗體(anti-nuclear immune body，ANA)、抗中性粒細(xì)胞胞質(zhì)抗體(anti-neutrophil cytoplasmic antibodies，ANCA)和與其他核苷酸寡聚化結(jié)構(gòu)域(NOD)樣受體(nucleotide-binding domain and leucine-rich repeat，NLR)介導(dǎo)的自身炎性疾病表型相似性，推測(cè)這是由于先天性髓系細(xì)胞過(guò)度產(chǎn)生IL-1β等炎性因子。

對(duì)轉(zhuǎn)染NOD2或變異的Blau NOD2的HEK細(xì)胞系研究顯示，在基線(xiàn)水平上NF-κB活性過(guò)高，并對(duì)免疫反應(yīng)肽(muramyl dipeptide，MDP)有反應(yīng)，提示在BS中NOD2信號(hào)軸過(guò)度激活。然而，最近來(lái)自BS患者的外周血單核細(xì)胞(peripheral blood monouclear cells，PBMCs)或單核細(xì)胞的體外研究顯示，在MDP的作用下NF-κB活化和IL-1β等細(xì)胞因子降低，提示髓系細(xì)胞功能喪失或“耗盡表型”。來(lái)自BS患者的巨噬細(xì)胞中MDP信號(hào)通路和NF-κB活化受損，功能失調(diào)的NOD2引起的高致病性Th17細(xì)胞可能與BS發(fā)病有關(guān)。來(lái)自BS患者的T細(xì)胞在T細(xì)胞受體(T cell receptor，TCR)傳遞時(shí)產(chǎn)生過(guò)量的IL-17和過(guò)度表達(dá)的CCR7。雖然這種特別罕見(jiàn)的疾病患者樣本數(shù)量很少，但這些患者眼睛和皮膚肉芽腫中的效應(yīng)/記憶CD4+ T細(xì)胞增加，這也與IL-17和IL-23R免疫反應(yīng)性增加相吻合[4]。

2.3 環(huán)境因素與Blau綜合征的誘發(fā)

雖然不經(jīng)刺激不會(huì)改變促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，但表達(dá)NOD2的突變型THP-1細(xì)胞在乙酸肉豆蔻酸鹽刺激后持續(xù)附著在培養(yǎng)板上。與這一現(xiàn)象相關(guān)的是表面細(xì)胞間黏附分子-1(intercellular adhesion molecule，ICAM-1)的持續(xù)表達(dá)，但沒(méi)有發(fā)現(xiàn)ICAM-1 mRNA和受損的解聚素-金屬蛋白酶17(ADAM17)mRNA持續(xù)表達(dá)。然而刺激后的THP-1衍生物血小板衍生生長(zhǎng)因子B(platelet derived growth factor-B，PDGF-B)mRNA瞬時(shí)誘導(dǎo)表達(dá)。在一例BS肉芽腫性皮損中，表達(dá)NOD2的巨噬細(xì)胞免疫染色顯示ICAM-1和PDGF-B陽(yáng)性。這些表明攜帶突變NOD2的新分化巨噬細(xì)胞持續(xù)表達(dá)表面ICAM-1和短暫產(chǎn)生PDGF-B可能在BS肉芽腫形成中起作用[5]。

近年來(lái)臨床研究結(jié)果表明外部環(huán)境刺激因素可誘發(fā)BS。NACHT 分子突變可能是一種功能獲得性突變，由于 NACHT 寡聚化與 NF-κB 活化有關(guān)，推測(cè)其基因突變可造成NACHT分子持續(xù)寡聚化，從而降低NF-κB活化閾值，輕微刺激或無(wú)刺激即可致NF-κB活化及前炎性細(xì)胞因子釋放。干擾素γ同樣也可以誘發(fā)BS，接種卡介苗、某些細(xì)菌、毒素等因素啟動(dòng)了NF-κB或者干擾素γ的活化同樣也可誘發(fā)BS[6]。

IFN-γ刺激是驅(qū)動(dòng)BS相關(guān)巨噬細(xì)胞異常炎性反應(yīng)的關(guān)鍵信號(hào)之一，IFN-γ通過(guò)上調(diào)NOD2發(fā)揮啟動(dòng)信號(hào)的作用。然而，即使在IFN-γ刺激的情況下，抗腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)藥物的長(zhǎng)期治療也能改善這種異常。因此，在巨噬細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中，預(yù)先暴露于TNF或功能類(lèi)似的細(xì)胞因子誘導(dǎo)NF-κB驅(qū)動(dòng)的促炎信號(hào)是IFN-γ刺激BS中加速炎性反應(yīng)的先決條件[7]。

2.4 Blau綜合征的藥理模型研究

BS存在多種臨床表現(xiàn)，根據(jù)發(fā)病機(jī)制和臨床表現(xiàn)，多種藥理模型在藥物研發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.4.1 基于誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞(induced pluripotent stem cells，iPSCs)的疾病模型:iPSCs模型已經(jīng)有效地用于各種小兒疑難疾病的診斷、病理分析和治療開(kāi)發(fā)，成為疾病研究不可或缺的工具。其特點(diǎn)是可以從遺傳性疾病患者的血細(xì)胞或皮膚成纖維細(xì)胞中建立，具有與患者相同的基因表型，可以制備顯示疾病表型的細(xì)胞類(lèi)型，如中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。因此，iPSCs模型有望促進(jìn)對(duì)自身炎性疾病，特別是單基因突變引起的自身炎性疾病的認(rèn)識(shí)和治療。自身炎性疾病研究中經(jīng)常面臨的另一個(gè)問(wèn)題是病例數(shù)少。當(dāng)只有一兩種情況下可以建立iPSCs時(shí)，通常很難獲得統(tǒng)計(jì)上可靠的數(shù)量表型。在這些情況下，通過(guò)基因組編輯技術(shù)生成等基因?qū)Φ润w，能夠更可靠地評(píng)估突變的表型影響[8]。

但在某些情況和疾病中，使用iPSCs在體外復(fù)制表型細(xì)胞的準(zhǔn)確性尚未被確定。在這些情況下，需要仔細(xì)選擇所需的細(xì)胞類(lèi)型和優(yōu)化分化，選擇適當(dāng)?shù)拇碳?lái)獲得與自身炎性相關(guān)的表型也很重要。

2.4.2 計(jì)算機(jī)模型:隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在藥物研發(fā)以及臨床研究中的應(yīng)用普及，其在疾病模型中具有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景。研究報(bào)道利用計(jì)算機(jī)模型從UniProt、ClinVar和HGMD等數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索了144個(gè)錯(cuò)義突變，其中17個(gè)突變是最具致病性的突變，通過(guò)分子對(duì)接分析，了解ADP與NOD2蛋白相互作用的變化?？梢詮姆肿觿?dòng)力學(xué)模擬中了解NOD2蛋白和基因突變的聯(lián)系，該模型研究有助于理解ADP和ATP之間的突變和切換在ADP與NOD2蛋白結(jié)合中所起的作用，從而了解BS的發(fā)病機(jī)制，有望為開(kāi)發(fā)BS靶向藥物治療提供平臺(tái)[9]。

3 Blau綜合征的臨床治療

目前BS的治療方法較多，然而這種基因突變的變異與治療反應(yīng)之間的關(guān)系尚不清楚，目前還沒(méi)有特異的治療方法。以往治療多采用逐級(jí)遞增治療方案，優(yōu)先使用皮類(lèi)固醇糖皮質(zhì)激素，然后在藥效不滿(mǎn)意的情況下，使用免疫抑制劑進(jìn)行額外治療。

3.1 類(lèi)固醇糖皮質(zhì)激素

低劑量糖皮質(zhì)激素被認(rèn)為有助于控制BS葡萄膜炎及關(guān)節(jié)癥狀，在急性期大劑量糖皮質(zhì)激素有助于控制癥狀。但是糖皮質(zhì)激素的不良反應(yīng)包括高血壓、生長(zhǎng)遲緩、庫(kù)欣綜合征以及眼壓升高等，在BS的治療尤其是在兒童患者治療中限制了其臨床應(yīng)用[10]。

3.2 免疫抑制劑

傳統(tǒng)的免疫抑制劑在BS治療中起到了一定作用，例如甲氨蝶呤(methotrexate，MTX)對(duì)關(guān)節(jié)癥狀的改善，沙利度胺對(duì)皮膚癥狀的改善，以及抗腫瘤壞死因子(TNF-α)抑制劑對(duì)癥狀的改善。但是用甲氨蝶呤、抗腫瘤壞死因子(TNF-α)抑制劑和皮質(zhì)類(lèi)固醇治療后，臨床癥狀和炎性指標(biāo)可能得不到有效控制，還會(huì)出現(xiàn)多種不良反應(yīng)。沙利度胺治療的病例數(shù)有限，需要進(jìn)一步的研究來(lái)評(píng)估沙利度胺長(zhǎng)期療效和不良反應(yīng)。

酪氨酸激酶(Janus kinases，JAK)抑制劑托法替尼對(duì)BS有顯著的療效。托法替尼可以有效抑制肉芽腫組織中的磷酸化和信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子1(signal transducer and activator of transcription 1，STAT1)。托法替尼治療后BS患者的臨床癥狀和血液指標(biāo)均有顯著改善，可顯著降低非JAK-STAT通路直接介導(dǎo)的TNF-α以及依賴(lài)于JAK-STAT通路的干擾素-γ(interferon-γ，IFN-γ)水平，同時(shí)可抑制TNF-α和IL-6以及其他炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生[11]。

3.3 生物制劑

近年來(lái)，抗腫瘤壞死因子α制劑等生物制劑在BS治療中的應(yīng)用逐年增多，但由于其安全性較低且繼發(fā)性失應(yīng)答率較高等，臨床應(yīng)用受限。隨著新型生物制劑不斷涌現(xiàn)，BS的治療進(jìn)入生物制劑時(shí)代，新型生物制劑有可能成為BS藥物治療的主體。

白細(xì)胞介素(interleukin-1，IL-1)抑制劑治療BS有顯著效果，但最新的結(jié)果表明一些患者體內(nèi)IL-1β并沒(méi)有顯著升高，在這些患者的血清中或在MDP刺激的MNC培養(yǎng)中無(wú)法檢測(cè)到IL-1β，IL-1β抑制劑對(duì)這些患者的治療也無(wú)反應(yīng)。

托珠單抗用于類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)，對(duì)一種或多種抗風(fēng)濕藥物(disease-modifying anti-rheumatic drugs，DMARDs)反應(yīng)不佳的成人中度至重度活動(dòng)性類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎有顯著療效。托珠單抗易產(chǎn)生耐藥性，在治療過(guò)程中可能產(chǎn)生抗托珠單抗IgE抗體而影響其療效。

英夫利昔單對(duì)關(guān)節(jié)癥狀有效，還能預(yù)防眼部重癥癥狀的發(fā)生。阿達(dá)木單抗用于非感染性葡萄膜炎的治療，并對(duì)眼部癥狀、關(guān)節(jié)癥狀和全身癥狀起緩解作用。依那西普在兒童BS患者中的應(yīng)用已有報(bào)道[12]。

4 問(wèn)題與展望

目前針對(duì)BS仍無(wú)理想的治療手段，主要采用經(jīng)驗(yàn)治療。然而早期診斷可以預(yù)測(cè)未來(lái)可能出現(xiàn)的癥狀，及時(shí)治療可以預(yù)防或延遲嚴(yán)重癥狀(關(guān)節(jié)攣縮和失明)的出現(xiàn)。隨著對(duì)BS發(fā)病分子機(jī)制的深入研究，從分子水平遏制BS的發(fā)生和發(fā)展已成為未來(lái)BS藥物治療的主要方向。生物制劑在BS臨床治療仍處于探索階段，但仍給患者帶來(lái)新的希望和曙光。在疾病的早期應(yīng)用TNF-α抑制劑藥物以及生物制劑藥物對(duì)預(yù)防疾病的進(jìn)展起重要的作用。新型小分子藥物在近幾年發(fā)展迅速，新靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)也為高效特異性藥物的開(kāi)發(fā)提供了新的思路。