3種CARD蛋白與相關(guān)皮膚疾病的研究進(jìn)展

王璐，陸曉鷗，陳宏泉

（青島大學(xué)附屬醫(yī)院，山東青島266003）

細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路包含許多支架、轉(zhuǎn)接和效應(yīng)蛋白以保證細(xì)胞外刺激信號(hào)在特定的多蛋白復(fù)合物或亞細(xì)胞間的傳遞。支架蛋白被定義為沒(méi)有任何酶活性的分子，但有能力與至少兩種其他信號(hào)蛋白結(jié)合，并裝配各種各樣的多蛋白復(fù)合物，這些蛋白物是整合和傳遞細(xì)胞表面受體信號(hào)所必需的[1]。含有CARD（Caspase-擴(kuò)增域）的支架/適配器蛋白被稱(chēng)為CARD蛋白，在調(diào)控各種信號(hào)通路中發(fā)揮重要作用，包括細(xì)胞凋亡、NF-κB信號(hào)通道及炎癥信號(hào)通道[2]。

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有33種CARD蛋白廣泛參與到有關(guān)信號(hào)通路中，CARD蛋白家族有很多分類(lèi)方式，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)、功能、相關(guān)信號(hào)復(fù)合物對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)。Bouchier-Hayes等[3]根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能對(duì)CARD蛋白進(jìn)行分類(lèi)。基于蛋白質(zhì)的整體結(jié)構(gòu)域，含碳的蛋白質(zhì)可分為4個(gè)亞群。隨后有研究者對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充，目前存在6個(gè)亞群：分別為：①NBD-CARDs，如Apaf-1、CARD12、CARD7、CARD4、CARD15 等；②Coiled-coil-CARDs，如 CARD9、CARD10、CARD11和CARD14等；③Multipartite-CARDs，如cIAP1、cIAP2、MDA5、RIG-I 等 ；④ Bipartite-CARDs，如RIPK2/RICK/RIP2、caspase-1，-2，-4，-5，-9 和CARDINAL/CARD8等 ； ⑤ Shorthair-CARD，如CARD16、CARD17、CARD18、Bcl10 等；⑥Longhair-CARD，如 CARD6，MAVS、QRICH1 等。各種 CARD蛋白通過(guò)不同的信號(hào)通路參與相關(guān)疾病的發(fā)生，目前已發(fā)現(xiàn)7個(gè)含有CARD的信號(hào)復(fù)合物，包括：凋亡復(fù)合體、炎癥復(fù)合體、nodosome、CBM復(fù)合體、TRAF2復(fù)合體、MAVS信號(hào)小體和PIDDosome。與凋亡有關(guān)的CARD蛋白包括：Apaf-1和caspase-9，哺乳動(dòng)物的細(xì)胞凋亡需要激活啟動(dòng)子caspase-9，caspase-9酶原的激活和成熟caspase-9的催化都依賴(lài)于Apaf-1凋亡體[4]。參與炎癥組成的蛋白家族包括：NLR和PUHIN家族，兩種含CARD蛋白的NLRs家族成員NLRC4和NLRP1可以直接與procaspase-1相互作用參與炎癥反應(yīng)[5]。CARD蛋白家族中的 CARD10、CARD11、CARD14 又被成為CARMA三姐妹，分別是 CARMA3、CARMA1、CARMA2，最初它們因均可調(diào)節(jié)BCL10的功能活性被分類(lèi)，通過(guò)形成CBM復(fù)合體激活NF-κB信號(hào)通路，從而參與一系列的免疫、腫瘤、炎癥激活等作用機(jī)制[6]。其他3種TRAF2復(fù)合體、MAVS信號(hào)小體和PIDDosome復(fù)合體，分別參與NF-κB信號(hào)通路、先天免疫的抗病毒反應(yīng)，DNA損傷反應(yīng)等[7]。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)CARD蛋白與多種疾病相關(guān)聯(lián)，包括：血液系統(tǒng)腫瘤、肺癌、乳腺癌、皮膚腫瘤等腫瘤性疾??；克羅恩病、慢性胃炎、特應(yīng)性皮炎等炎癥性疾病及炎癥相關(guān)的心血管疾?。煌达L(fēng)性關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊柱炎等自身免疫性疾病。以下將介紹CARD蛋白家族在真菌感染性疾病、皮膚鱗癌、特應(yīng)性皮炎、銀屑病、毛發(fā)紅糠疹等皮膚疾病的發(fā)病過(guò)程中所起到的作用。

1 CARD9與真菌感染性疾病

CARD9可以在多種組織及器官中表達(dá)，包括脾、肝、胎盤(pán)，其在外周血、腦、骨髓以及胎兒骨髓細(xì)胞中高表達(dá)，尤其是巨噬細(xì)胞和樹(shù)突細(xì)胞中高表達(dá)[8]。CARD9是BCL10和NF-κB的上游激活劑，Dectin-1/CARD9通路參與白細(xì)胞介素（IL）-17A介導(dǎo)的CD4細(xì)胞的分化并誘導(dǎo)產(chǎn)生大量的IL-2、IL-6、IL-10、腫瘤壞死因子（TNF）-α 和 IL-23，CARD9信號(hào)不僅可以調(diào)節(jié)哺乳動(dòng)物對(duì)某些真菌、細(xì)菌和病毒的先天免疫反應(yīng)，還能參與誘導(dǎo)某些適應(yīng)性免疫[9-10]。人的CARD9基因突變可以導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、表達(dá)或功能的改變，并與炎癥反應(yīng)相關(guān)，參與真菌感染、克羅恩病、潰瘍性結(jié)腸炎、強(qiáng)直性脊柱炎以及肺結(jié)核等疾病[11]。

慢性黏膜及皮膚的念珠菌病存在于各種IL-17免疫缺陷（如，常染色體隱性IL-17RA不足，常染色體顯性IL-17F不足，STAT1的單等位基因的功能性突變）人群[12]。IL-17是由CD4細(xì)胞分泌，Th17細(xì)胞和γδT細(xì)胞是在白色念珠菌侵入人體黏膜或皮膚后產(chǎn)生的，IL-17通過(guò)上調(diào)促炎細(xì)胞因子，包括：IL-6、嗜中性粒細(xì)胞趨化因子如 CXCL1、CXCL5、抗菌肽等調(diào)節(jié)真菌免疫，以抑制真菌過(guò)度生長(zhǎng)[13]。常染色體隱性CARD9缺乏易感染深部真菌病及侵襲性念珠菌病，CARD9缺乏可以造成分泌IL-17的Th17的數(shù)目減少及分化能力受損[14]。真菌被宿主免疫系統(tǒng)的固有模式識(shí)別受體（Pattern recognition receptors，PRRs）識(shí)別，包括中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞和樹(shù)突細(xì)胞的表面均有PRRs，其由很多成員組成，其中C型凝集素受體（C-type lectin receptors，CLRs）Dectin-1、Dectin-2 和 Mincle 在真菌免疫中起至關(guān)重要的作用，這些受體與真菌細(xì)胞壁結(jié)合，作為起始反應(yīng)從而引發(fā)一系列的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)進(jìn)而刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生吞噬作用，誘導(dǎo)促炎趨化因子及細(xì)胞因子的釋放[15]。盡管這些CLRs各自有獨(dú)立的功能，但他們可利用共同的信號(hào)通路包括Syk激酶及CARD9信號(hào)受體[16]。CARD9信號(hào)級(jí)聯(lián)由β-葡聚糖與Dectin-1的結(jié)合發(fā)起，進(jìn)而觸發(fā)Dectin-1磷酸化、Dectin-2的結(jié)合、真菌的甘露聚糖刺激巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)產(chǎn)生C型凝集素，以及包含ITAM信號(hào)的適配器FcRy的磷酸化，這些磷酸化事件激活SKy激酶，進(jìn)而活化蛋白激酶C，后者可使CARD9在T231蛋白上磷酸化[17]，磷酸化的CARD9可招募BCL10、MALT1形成CARD9-BCL10-MALT1（CBM）復(fù)合體激活NF-κB通路，進(jìn)而參與機(jī)體抗真菌的免疫應(yīng)答[18]。

2 CARMA家族與相關(guān)皮膚疾病

CARMA家族目前被廣泛探究。CARMA1突變被證明在B細(xì)胞淋巴瘤的發(fā)病過(guò)程中發(fā)揮重要作用，并且在人類(lèi)免疫缺陷疾病中也有一定意義；CARMA2的突變與皮膚炎癥性疾病的遺傳相關(guān)，包括家族性銀屑病和毛發(fā)紅糠疹；CARMA3參與G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）和生長(zhǎng)因子受體（EGFR）誘導(dǎo)的NF-κB異常活化可引起各種腫瘤、炎癥以及動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展[6]。目前其與皮膚病相關(guān)的研究較少。下文將總結(jié)CARMA1和CARMA2與皮膚病的相關(guān)性。

2.1 CARD11與皮膚鱗狀細(xì)胞癌及特應(yīng)性皮炎CARD11又稱(chēng)為CARMA1，主要在淋巴組織中表達(dá)，如脾、胸腺及外周血液中。CARD11在免疫應(yīng)答中參與B和T細(xì)胞以及NF-κB之間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，CARD11的活動(dòng)受特定的抑制域的控制，該抑制域可以在受體觸發(fā)反應(yīng)前阻止相應(yīng)的協(xié)同因子結(jié)合從而阻止免疫應(yīng)答，CARD11突變可以導(dǎo)致抑制域的作用喪失從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[19]。CARD11與BCL10、MALT組成復(fù)合物（CBM），在抗原抗體受刺激后的信號(hào)傳遞中起重要作用，其可以激活NF-κB及AP-1，從而調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞的增殖、分化和存活。CBM復(fù)合物的異?；顒?dòng)與侵襲性淋巴瘤有關(guān)，最初CARM1的功能突變被發(fā)現(xiàn)存在于彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤的患者中，后被發(fā)現(xiàn)在急性T細(xì)胞白血病/淋巴瘤、Sezary綜合征及B細(xì)胞淋巴增殖性疾病患者中發(fā)現(xiàn)[20]。CARD11基因突變與皮膚腫瘤也存在相關(guān)性，Watt等[21]發(fā)現(xiàn)，CARD11在正常皮膚與皮膚鱗狀細(xì)胞癌皮損的表達(dá)差異顯著，其在皮膚鱗癌中的表達(dá)上調(diào)，并且導(dǎo)致P65及NF-κB的激活。Ma等[22]發(fā)現(xiàn)CARD11的1個(gè)單一的輕度的基因突變可能會(huì)引起細(xì)胞缺陷從而導(dǎo)致特應(yīng)性皮炎的發(fā)生。他們發(fā)現(xiàn)4個(gè)患有嚴(yán)重特應(yīng)性皮炎的家庭中存在雜合性CARD11突變，CARD11突變可以導(dǎo)致T細(xì)胞功能缺失以及干擾抗原受體激活 NF-κB通路和mTORC1激酶。

2.2 CARD14與炎癥性皮膚病 CARD14又稱(chēng)CARMA2，最初被發(fā)現(xiàn)存在于人的胎盤(pán)和黏膜組織[23]。最近的研究表明，其在人表皮及真皮細(xì)胞中表達(dá)，參與如銀屑病、毛發(fā)紅糠疹等自身炎癥性疾病[24]。

銀屑病是一種對(duì)皮膚及其他器官有不良影響的自身免疫性疾病，其特點(diǎn)是角質(zhì)形成細(xì)胞增生，炎癥細(xì)胞因子和趨化因子增加，特別是以Th17、Th1細(xì)胞和炎性樹(shù)突細(xì)胞浸潤(rùn)的病變斑塊為特點(diǎn)[25]。目前一些遺傳因素的改變導(dǎo)致銀屑病的患病率增加，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)銀屑病易感基因（PSORS1-PSORS16），然而PSORS區(qū)域內(nèi)的易感性基因尚未確定。目前已經(jīng)確定CARD14與銀屑病易感位點(diǎn)PSORS2有明確相關(guān)性[26]。銀屑病患者被發(fā)現(xiàn)存在半胱天冬酶招募領(lǐng)域的突變，其家族成員CARD14也引起研究者的注意，CARD14是一種可以調(diào)節(jié)NF-κB活化的支架蛋白，相關(guān)的CARD14突變可以導(dǎo)致NF-κB的信號(hào)增強(qiáng)。Shi等[27]通過(guò)META分析發(fā)現(xiàn)了CARD14 rs11652075多態(tài)性與銀屑病之間的顯著聯(lián)系。Jordan等[26]闡述了在染色體區(qū)域17q25中CARD14基因在銀屑病易感基因2即PSORS2位點(diǎn)上所起的作用，他們發(fā)現(xiàn)存在PSORS2區(qū)域的CARD14突變的兩個(gè)家族（歐洲家族和臺(tái)灣家族），以及1例泛發(fā)性膿皰型銀屑病的兒童存在PSORS2區(qū)域的CARD14突變，與銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞相關(guān)的CARD14的突變導(dǎo)致NF-κB的活性增加以及促炎因子的轉(zhuǎn)錄增加，例如CCL20和IL-8。CARD14與BCL10、paracaspase MALT1形成一個(gè)信號(hào)復(fù)合物，致病性CARD14突變?cè)鰪?qiáng)了這一過(guò)程，最終激活了MALT1蛋白酶活性和銀屑病相關(guān)基因表達(dá)。CARD14sh是一種在人類(lèi)皮膚中顯著表達(dá)的CARD14亞型，已顯示CARD14sh的過(guò)度表達(dá)通過(guò)其N(xiāo)-末端CARD結(jié)構(gòu)域激活NF-κB依賴(lài)性螢光素酶，并與BCL10相互作用[28]。除了NF-κB信號(hào)外，CARD14還可以激活JNK和P38MAPK激酶通路，這些都依賴(lài)于MALT1，Afonina等[29]證明了CARD14與MALT1的相互作用，存在CARD14突變的銀屑病患者中MALT1的蛋白水解活性和炎癥基因的表達(dá)被顯著激活，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了MALT1缺陷或藥物抑制MALT1的催化活性可以抑制致病性的CARD14導(dǎo)致的細(xì)胞因子的產(chǎn)生以及人角化形成細(xì)胞的趨化因子的表達(dá)。有些研究重點(diǎn)關(guān)注真皮細(xì)胞中的血管內(nèi)皮細(xì)胞（Endothelial cell，ECs）在銀屑病發(fā)病機(jī)制中的作用，與銀屑病相關(guān)的CARD14突變的真皮ECs的轉(zhuǎn)染導(dǎo)致一些趨化因子的表達(dá)增加，包括CXCL10、IL-8和CCL2，表明ECs中的CARD14表達(dá)可能通過(guò)增加趨化因子的表達(dá)和促進(jìn)免疫細(xì)胞在皮膚中的招募而導(dǎo)致銀屑病[30]。

毛發(fā)紅糠疹（Pityriasis rubra pilaris，PRP）是一類(lèi)與銀屑病相關(guān)的丘疹性疾病，在受其影響的個(gè)體的皮膚中發(fā)現(xiàn)了CARD14的突變，并且發(fā)現(xiàn)p65被激活，常染色體顯性PRP是家族性銀屑病的等位基因，被證明是由CARD14的突變引起的，除了家族性PRP，偶發(fā)性的V型PRP也可能是由CARD14突變引起的，發(fā)病與NF-κB相關(guān)[31]。有研究報(bào)告患有PRP的一對(duì)母親和兒子，是由于CARD14中的一個(gè)新的錯(cuò)誤突變導(dǎo)致的，并描述了ustekinumab的臨床效果。Ustekinumab是一種IL-12和IL-23的單克隆抗體。這份報(bào)告證明了在有CARD14突變的家族PRP中ustekinumab通過(guò)下調(diào)NF-κB信號(hào)發(fā)揮作用[32]。因此，研究CARD14對(duì)于尋找疾病新的的治療方法以及預(yù)測(cè)疾病對(duì)藥物的反應(yīng)等均有一定的意義。

3 小結(jié)

CARD蛋白家族廣泛參與各種疾病的發(fā)生、發(fā)展，其家族成員之間的相互作用是導(dǎo)致細(xì)胞凋亡或免疫反應(yīng)的信號(hào)復(fù)合物形成的重要因素之一，從而參與各種疾病的發(fā)病過(guò)程，這也為CARD蛋白信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的靶向藥物的研究提供了基礎(chǔ)。目前關(guān)于CARD家族與皮膚病的關(guān)聯(lián)也被不斷發(fā)現(xiàn)，雖然有些相關(guān)作用通路被揭示，但還有許多具體的機(jī)制尚不明確，通過(guò)對(duì)CARD蛋白家族的不斷探究，對(duì)于認(rèn)識(shí)疾病的發(fā)病、各系統(tǒng)疾病的相關(guān)性以及疾病的治療都有深遠(yuǎn)意義。