作者：张婧元1# 罗艺1# 吴冰璇1# 黄欣1# 赵梦珠1 兀娜1 苗俊珂1 李骥2 朱蕾3* 吴迪4* 沈敏1*

#第一作者，*通讯作者

作者单位：

1中国医学科学院北京协和医院罕见病医学科，疑难重症及罕见病国家重点实验室，中国医学科学院北京协和医院风湿免疫科，国家皮肤与免疫疾病临床医学研究中心（NCRC-DID），风湿免疫病学教育部重点实验室，北京，100730

2 中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院消化内科，北京，100005

3 中国医学科学院基础医学研究所 北京协和医学院基础学院 药理系，北京，100005

4中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院风湿免疫科 国家皮肤与免疫疾病临床医学研究中心 疑难重症及罕见病国家重点实验室 风湿免疫病学教育部重点实验室，北京， 100730

本期介绍罕见病医学科沈敏医师团队与风湿免疫科吴迪医师、消化科李骥医师、医科院基础医学研究所药理系朱蕾教授合作于2024年2月发表在《Arthritis Research & Therapy》（IF=4.9）上的论著：Identifying functional dysregulation of NOD2 variant Q902K in patients with Yao syndrome.

研究背景

要氏综合征（Yao syndrome，YAOS）是一种与NOD2基因突变相关的罕见自身炎症性疾病。国外研究发现YAOS主要发生于白人女性，起病年龄多在20-50岁，主要临床表现包括周期性发热、皮疹、关节痛/炎、非特异消化道症状、口干眼干、下肢浮肿及浆膜炎，可并发慢性疼痛综合征和致残。白人女性YAOS患者主要携带NOD2基因变异为IVS8+158, IVS8+158/R702W等，而我国汉族YAOS患者则具有独特的临床表型，携带NOD2 Q902K变异。目前尚不清楚NOD2在YAOS发病机制中的具体作用。本研究旨在探究NOD2 Q902K变异的致病性以及在YAOS发病机制中的作用。

研究方法

采用转录组测序分析YAOS患者和健康对照（healthy control, HC）转录组谱变化。免疫印迹和免疫组织化学检测YAOS患者来源的细胞和组织中NOD2介导的炎症信号通路，ELISA检测血清和细胞培养上清中细胞因子水平。

研究结果

1、本研究首先总结了3名YAOS患者临床特征（表1）。

2、转录组分析提示YAOS中NOD样受体信号通路富集。

3、与HC相比，YAOS患者PBMCs中p-RIP2、p-p65、p-p38、p-ERK和p-JNK显著升高。YAOS患者滑膜组织p-p65和p-p38高于类风湿关节炎（RA）和骨关节炎（OA）患者（图1）。

图1  YAOS患者的PBMCs和关节滑膜组织中存在异常炎症通路激活

A. 免疫印迹分析YAOS患者PBMCs在无刺激或LPS（10ng/mL）和MDP（10μg/mL）培养后NOD2-RIPK2-NF-κB/MAPK通路磷酸化蛋白水平

B. 免疫组化分析YAOS患者，OA，RA患者关节滑膜中NOD2-RIPK2-NF-κB/MAPK通路活化水平

4、YAOS患者小肠黏膜组织中p-RIP2、p-p65和p-p38的表达明显高于克罗恩病（CD）患者和HC（图2）。

图2  YAOS患者的小肠黏膜组织中存在异常炎症通路激活

免疫组化分析YAOS患者，CD患者和HC小肠黏膜中NOD2-RIPK2-NF-κB/MAPK通路活化水平（A：代表图片，B：定量分析）。*p<0.05, ** p<0.01, *** p<0.001

5、YAOS患者血清IL-6水平以及PBMCs分泌的TNF-α和IL-6水平明显高于HCs。YAOS患者的滑膜细胞上清液显示IL-1β和IL-6水平明显高于RA和OA患者（图3）。

图3  YAOS患者体内促炎因子IL-1β、TNF-α和IL-6升高

A. ELISA检测YAOS患者血清IL-1β，IL-6和TNF-α水平

B. ELISA检测YAOS患者PBMCs在无刺激或LPS（10ng/mL）和MDP（10μg/mL）条件培养下上清 IL-1β，IL-6和TNF-α水平

C. ELISA检测YAOS患者关节滑膜细胞在无刺激或LPS （10ng/mL）和MDP （10μg/mL）条件培养下上清 IL-1β，IL-6和TNF-α水平，* p<0.05, **** p<0.0001

6、一名携带NOD2 Q902K变异的YAOS患者经IL-1拮抗剂卡纳单抗（canakinumab）治疗后症状明显改善。

讨论

NOD2主要表达于髓细胞、上皮细胞、肝细胞和内皮细胞中，是NLR家族的胞质细菌传感器。NOD2-RIP2通路的失调可导致多种炎症性疾病，包括Blau 综合征（BS）、CD、癌症和自身免疫性疾病。

本研究中，一名YAOS患者治疗中激素减量困难，并且对各种改善病情抗风湿药（DMARDS）和生物制剂反应不佳。研究发现其血清、PBMCs上清液和关节滑膜细胞中IL-1β、IL-6和TNF-α均显著升高，针对性使用IL-1拮抗剂卡纳单抗治疗后症状明显缓解，并有助于激素减量，结果表明IL-1可能在YAOS的发病机制中起关键作用，未来需要在更大的队列中进一步验证。

转录组学分析发现YAOS患者中NOD样通路异常激活，进一步发现其PBMCs、小肠黏膜组织和关节滑膜组织中p-RIP2、p-p65和MAPK通路相关的p-p38的表达显著增加，表明NOD2-RIP2-MAPK信号通路可能是YAOS发病的关键。RIPK2可能是富有潜力的治疗靶点。

我们在HEK293T细胞中通过双荧光素酶实验初步探索NOD2 Q902K的功能，发现Q902K未能激活NF-κB转录因子，文献查阅发现BS患者体外NF-κB激活实验结果不一，启示我们仍需要更多的体外细胞转染和动物实验研究介导YAOS炎症的机制。

结论

携带NOD2 Q902K变异的YAOS患者中发现了异常的NOD2-RIP2-MAPK信号通路激活和促炎细胞因子产生，应用IL-1拮抗剂治疗有效。这些结果为YAOS的靶向治疗提供了新的视角。

主要参考文献

1. Yao Q, Zhou L, Cusumano P, Bose N, Piliang M, Jayakar B, et al. A new category of autoinflammatory disease associated with NOD2 gene mutations. Arthritis Res Ther. 2011; 13:R148.

2. Yao Q, Shen M, McDonald C, Lacbawan F, Moran R, Shen B. NOD2-associated autoinflammatory disease: a large cohort study. Rheumatology (Oxford). 2015; 54:1904-1912.

3. Yang X, Wu D, Li J, Shen M, Zhang W. A Chinese case series of Yao syndrome and literature review. Clin Rheumatol. 2018; 37:3449-3454.

4. Yao Q, Shen B. A Systematic Analysis of Treatment and Outcomes of NOD2-Associated Autoinflammatory Disease. Am J Med. 2017; 130:365 e313-365 e318.

5. Yao Q. Nucleotide-binding oligomerization domain containing 2: structure, function, and diseases. Semin Arthritis Rheum. 2013; 43:125-130.

6. McDonald C, Shen M, Johnson EE, Kabi A, Yao Q. Alterations in nucleotide-binding oligomerization domain-2 expression, pathway activation, and cytokine production in Yao syndrome. Autoimmunity. 2018; 51:53-61.

7. Trindade BC, Chen GY. NOD1 and NOD2 in inflammatory and infectious diseases. Immunol Rev. 2020; 297:139-161.

8. Yao Q. Effectiveness of canakinumab for the treatment of patients with Yao syndrome. J Am Acad Dermatol. 2023; 88:653-654.

9. Mao L, Dhar A, Meng G, Fuss I, Montgomery-Recht K, Yang Z, et al. Blau syndrome NOD2 mutations result in loss of NOD2 cross-regulatory function. Front Immunol. 2022; 13:988862.

10. Takada S, Kambe N, Kawasaki Y, Niwa A, Honda-Ozaki F, Kobayashi K, et al. Pluripotent stem cell models of Blau syndrome reveal an IFN-gamma-dependent inflammatory response in macrophages. J Allergy Clin Immunol. 2018; 141:339-349 e311.

11. Dugan J, Griffiths E, Snow P, Rosenzweig H, Lee E, Brown B, et al. Blau syndrome-associated Nod2 mutation alters expression of full-length NOD2 and limits responses to muramyl dipeptide in knock-in mice. J Immunol. 2015; 194:349-357.

作者介绍

第一作者 张婧元

北京协和医院风湿免疫科2022级学术型硕士研究生，师从沈敏教授。

第一作者 罗艺

北京协和医院风湿免疫科2018级学术型硕士研究生，师从沈敏教授。

第一作者 吴冰璇

北京协和医院风湿免疫科博士研究生，师从沈敏教授。主要方向为自身炎症性疾病的临床与基础研究。

第一作者 黄欣

北京协和医院风湿免疫科2021级学术型硕士研究生，师从沈敏教授。

通讯作者 朱蕾

中国医学科学院基础医学研究所&北京协和医学院基础学院教授，博士生导师。从事炎症免疫相关疾病的病理机制和抗炎免疫新药的基础与应用研究。教育部学位中心通讯评议专家，中国药理学会表观遗传药理学专业委员会委员，中国药理学会抗炎免疫药理专业委员会委员和青年委员会常务委员，《International Journal of Clinical Pharmacy（中文版）》、《中国药理学通报》和《医药导报》等期刊青年编委。曾获中国药理学会青年药理学家奖。

通讯作者 吴迪

2006年毕业于中国协和医科大学临床医学（八年制）专业，获医学博士学位。毕业后进入北京协和医院工作至今，目前为风湿免疫科副主任医师。曾赴美国加州大学旧金山分校及克利夫兰医学中心访问学习。目前主要研究方向为自身炎症性疾病的诊断与治疗。

通讯作者 沈敏

北京协和医院罕见病医学科常务副主任（主持工作），风湿免疫科主任医师，教授，博导。美国加州大学旧金山分校（UCSF）访问学者，美国克里夫兰医学中心（CCF）风湿免疫科访问研究员。致力于自身炎症性疾病分子遗传学病因机制和临床诊治研究。中国人体健康科技促进会免疫缺陷监测与转化专业委员会副主任委员，中国医疗保健国际交流促进会风湿免疫分会常委兼副秘书长，中国医疗保健国际交流促进会全科医学分会常委，中国医师协会风湿免疫科医师分会儿童风湿病学组副组长，北京医师协会内科专科医师分会常务理事兼总干事。以第一/通讯作者发表论文130余篇，SCI论文50余篇，总IF>250分。