模式识别受体NOD2在心血管疾病中的研究进展

核苷酸结合寡聚化结构域2(NOD2)属于NOD样受体家族(NLR)，作为一种细胞内模式识别受体(PRR)，NOD2通过识别细菌细胞壁成分胞壁酰二肽(MDP)参与固有免疫反应[1]，介导炎性介质释放。研究发现，NOD2的基因突变与克罗恩病的发生密切相关[2]，近年来发现NOD2还在多种心血管疾病中发挥作用。本文介绍NOD2在心血管疾病中的作用。

1 NOD2的结构和信号转导

NLR主要由3个结构域组成：N端为与信号转导相关的效应结构域，中心位置为具有三磷酸腺苷(ATP)酶活性的核苷酸结合结构域(NOD)，C端富含亮氨酸的重复序列(LRR)。根据N端效应结构域的不同，NLR又可分为5个亚家族。NOD2的N端为2个串联的胱天蛋白酶激活募集域(CARD)。LRR识别MDP后发生构象改变，NOD自身寡聚化，N端串联的CARD与受体相互作用蛋白2(RIP2)结合，引起RIP2的激活。活化的RIP2可以通过核因子κB(NF-κB)抑制蛋白激酶γ(IKKγ)发生泛素化，磷酸化IKKβ，激活NF-κB信号通路，引起炎性介质释放，还可以激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路，活化c-Jun氨基末端激酶(JNK)、胞外信号调节激酶(ERK)、p38MAPK及其下游特异性转录因子。此外，NOD2还可以激活胱天蛋白酶，诱导白细胞介素(IL)-1β生成[1]。

2 NOD2与心血管疾病

2.1 NOD2与病毒性心肌炎

病毒性心肌炎最常见的病因是柯萨奇病毒感染。研究发现，在柯萨奇病毒B3(CVB3)引起的心肌炎中，NOD2表达增加，敲除小鼠NOD2受体可以改善心肌炎症状，减少心功能损害[3]。而间充质干细胞(MSC)可以通过抑制NOD2的表达和减少炎性介质的释放，改善CVB3所致心肌炎的症状[4]。这些研究提示NOD2在病毒性心肌炎中发挥重要作用。

2.2 NOD2与心肌肥大以及心肌纤维化

心肌肥大常见于缺血性心肌病、高血压、瓣膜关闭不全等疾病。作为心脏的适应性反应[5]，心肌肥大在一定程度上增强心肌收缩力，维持心输出量，但长时间的心肌肥大会造成心肌重构、心力衰竭甚至猝死。Zong等[6]对NOD2基因敲除小鼠进行降主动脉结扎，发现其心功能恶化较野生型小鼠明显加重，同时心脏质量/体质量比值、心脏质量/胫骨长度比值和心肌细胞横截面积等心肌肥大相关指标显著升高，间接证明了NOD2对心肌肥大和心肌纤维化具有抑制作用。此外，在降主动脉结扎后，野生型小鼠心肌组织的NOD2和Toll样受体4(TLR4)的表达都升高，而NOD2基因敲除小鼠TLR4表达的增加幅度更大。研究发现，用siRNA抑制巨噬细胞中NOD2后，再用TLR4受体激动剂脂多糖(LPS)刺激巨噬细胞，小鼠炎性反应明显增强[7]。Zong等[6]在研究中还发现，NOD2敲除组NF-κB的下游信号表达增加，提示NOD2对心肌肥大和心肌纤维化的保护作用可能与NOD2抑制TLR4介导的信号通路相关。Richardson等[8]的研究也发现，NOD2激活能抑制肠上皮细胞TLR4介导的NF-κB信号通路，减少TLR4引起的肠道损伤。此外，NOD2能抑制Toll样受体2(TLR2)的信号转导[9]，而TLR2可通过NF-κB介导后负荷增加，促进心肌肥大和心肌纤维化[10]。因此，NOD2对心肌肥大和心肌纤维化的保护作用还可能与NOD2对TLR2的抑制有关。但Shen等[11]发现抑制NOD2可以改善糖尿病小鼠的心肌细胞凋亡和心肌纤维化，糖尿病小鼠中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、IL-1β、IL-6、Ⅰ/Ⅲ型胶原表达增加；抑制NOD2后这些蛋白的表达降低，心肌细胞凋亡和心肌纤维化减少。糖尿病患者中NOD2及其下游信号通路的表达均增强[12]，提示NOD2与高血糖相关，抑制NOD2改善糖尿病小鼠的心肌损害有可能是抑制高血糖介导的炎性反应的一种间接效应。

2.3 NOD2与内膜增生及移行

血管损伤后的内膜增生和移行与血管成形术后狭窄以及高血压、动脉粥样硬化等多种心血管疾病密切相关[13]，血小板源性生长因子(PDGF)可以通过激活ERK、磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)等信号介导内膜增生[14]。Kwon等[15]在股动脉损伤小鼠模型上观察到，敲除NOD2可以促进PDGF引起的血管平滑肌细胞的增殖、迁移及新生内膜的形成，运用PI3K抑制剂和MDP可以抑制这一现象，提示NOD2具有抑制内膜增生和血管平滑肌迁移的作用。另外，在NOD2敲除小鼠中，血管平滑肌细胞TLR2和TLR4的表达只有轻微增加，但脾中TLR2的表达却大幅增加，这与Zong等[6]的研究相似。有研究显示，TLR2和TLR4可以促进血管内膜增生。小鼠敲除TLR4后，PDGF刺激引起的内膜增生减少[16]，TLR2和TLR4的共同抑制剂能通过抑制PI3K信号通路抑制PDGF介导的老鼠血管平滑肌细胞增殖、迁移和脂质积聚[17]；牙龈卟啉单胞菌感染小鼠后，可以通过TLR2和TLR4相关的信号通路调控损伤血管的内膜增生[18-19]。NOD2敲除后内膜增生是否与TLR2和TLR4有关需要进一步验证。

缺氧可使小鼠肺动脉平滑肌细胞NOD2表达增加，在缺氧条件下，NOD2敲除小鼠与野生型小鼠相比，其血管重构、血管平滑肌肥大以及肺动脉高压都加重[20]，提示在慢性阻塞性肺疾病和其他缺氧性疾病中NOD2可能有延缓心力衰竭发生的作用。

2.4 NOD2与动脉粥样硬化

动脉粥样硬化是冠状动脉粥样硬化性心脏病、脑梗死、外周血管疾病的主要病理原因。Yuan等[21]用牙龈卟啉单胞菌感染载脂蛋白E(ApoE)、NOD2基因双敲小鼠，发现与ApoE单敲小鼠相比，其血清总胆固醇水平明显升高，主动脉及主动脉窦病变增加，炎性因子表达水平升高，未被感染的双敲小鼠与ApoE单敲小鼠相比同样可以观察到动脉粥样硬化加重，提示NOD2有延缓动脉粥样硬化发展的作用。在该研究中，NOD2敲除小鼠的TLR2和其下游蛋白表达增加，进一步用MDP刺激牙龈卟啉单胞菌感染的ApoE敲除小鼠，发现其NOD2和RIP2的表达增加，而IKKβ、NF-κB和TNF-α的表达却下降，由于牙龈卟啉单胞菌感染能促进TLR2介导的动脉粥样硬化[22]，这一结果提示NOD2在感染中的保护作用可能是通过抑制TLR2信号通路实现的。Levin等[23]在巨噬细胞RIP2特异性敲除大鼠中也发现动脉粥样斑块增加，考虑与RIP2敲除后TLR4表达增加有关，TLR4抑制剂可抑制RIP2敲除引起的脂质聚集。以上结果提示NOD2在动脉粥样硬化形成中的作用与TLR2和TLR4有关。而Johansson等[24]的研究得到了相反的结果，其用MDP刺激低密度脂蛋白(LDL)受体敲除小鼠，最终加重了小鼠的血管炎性反应，促进了动脉粥样硬化的形成。MDP刺激可以促进氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)的吸收，加速泡沫细胞的形成，增加巨噬细胞的浸润，通过p38和NF-κB信号通路使炎性因子表达增加。而Johansson等[24]发现NOD2敲除小鼠的主动脉病变和炎性介质的表达并没有明显变化，仅富脂质的坏死区域面积减小约25%。

2.5 NOD2与心肌梗死

心肌梗死多发生在冠状动脉粥样硬化狭窄的基础上，心脏血供中断或供血不足导致心肌缺血坏死。研究显示，固有免疫系统的活化与心肌梗死的发生有密切关系[25]。Li等[26]发现小鼠梗死心肌区域NOD2的表达水平显著升高，而NOD2基因敲除小鼠梗死心肌区域炎性介质和趋化因子的表达水平显著降低，基质金属蛋白酶-9(MMP-9)的活性也被抑制，心肌梗死后心室重构和心肌功能得到改善，提示NOD2参与心肌梗死引起的炎性反应。

2.6 NOD2与心肌缺血再灌注损伤

血管及时再通可挽救心肌梗死患者的生命，但伴随的缺血再灌注损伤却成为另一需要解决的难题。研究发现，NOD2基因敲除可以改善缺血再灌注损伤，减少缺血再灌注条件下的炎性因子水平以及炎性细胞浸润[27]。Liu等[28]发现，NOD2通过活化JNK、p38MAPK以及NF-κB信号通路，促进心肌细胞凋亡，加重炎性反应，促进了缺血再灌注损伤；同时NOD2被MDP激活后可以抑制肿瘤坏死因子a诱导蛋白8-2(TIPE2)的表达，而TIPE2的过度表达可以抑制NOD2介导的信号通路，减轻缺血再灌注损伤。抑制TLR4可以使小鼠心脏缺血再灌注损伤减轻[29-30]。LPS激活TLR4后也可以下调TIPE2的表达，而当TIPE2过度表达时又反过来抑制TLR4的活化效应[31]。O′Neill等[32]发现热休克蛋白90(HSP90)抑制剂可以通过抑制TLR4/NF-κB信号通路减轻肾脏缺血再灌注损伤。HSP90在生理情况下能与NOD2结合，维持静息状态下NOD2的稳定性，当NOD2被MDP激活后，HSP90便从NOD2上解离下来，继而NOD2被降解[33]，这或许能解释Mayor等[34]发现的HSP90抑制剂能够抑制NOD2介导的NF-κB信号通路的活化，同时提示HSP90抑制剂具有减轻肾脏缺血再灌注损伤的作用，并参与NOD2信号通路，这种机制可能同样存在于心脏。

2.7 NOD2与血栓

血小板活化在血栓形成中具有重要作用。Zhang等[35]发现人和鼠的血小板上都表达NOD2，用MDP刺激NOD2虽不能单独引起血小板聚集，但可以增强凝血酶和胶原引起的血小板聚集和ATP释放；MDP刺激后加速了血小板的收缩，但不影响血小板的铺展，在促进止血的同时也增加了血栓形成的风险。

3 NOD2与TLR2和TLR4

NOD2与TLR2/TLR4作为PRR，在被活化后，都能激活MAPK以及NF-κB信号通路[36]，虽然属于不同家族，但是NOD2与TLR2/TLR4之间存在一定的相互作用。Tsai等[7]认为NOD2对TLR4信号通路具有双向调控作用，即MDP刺激巨噬细胞后，NOD2对TLR4介导的NF-κB信号通路有正向调控作用，而在用siRNA抑制NOD2后，同样增强了LPS刺激TLR4引起的炎性反应。Kim等[37]发现用LPS或TLR2的激动剂脂磷壁酸(LTA)预刺激巨噬细胞，可以增强24 h后MDP刺激引起的炎性反应；而用MDP预处理，也增强了24 h后LPS或LTA刺激介导的炎性反应；在RIP2敲除后则不会出现这些变化，表明RIP2在其中具有重要作用。这些研究说明NOD2与TLR2/TLR4在固有免疫中的相互作用，在研究NOD2与心血管疾病的关系时，应考虑到这一方面。