Card9-KO 基因敲除小鼠

CARD9，全称为Caspase recruitment domain family member 9，是一种在髓样细胞中发现的细胞质适配器。它在炎症性疾病中扮演着关键角色，并能够为宿主提供对抗微生物病原体的保护功能，尤其是针对真菌感染。CARD9的基因多态性与真菌感染、炎症性肠病和其他自身免疫性疾病的发病风险增加有关[1]。研究发现，CARD9的基因多态性会损害RelB（非经典NF-κB亚基）的激活，导致固有免疫细胞产生的细胞因子和趋化因子减少。此外，CARD9的基因多态性还会导致感染部位中性粒细胞的积累受损[1]。CARD9的基因多态性还可能改变肠道微生物组的组成[1]。

CARD9的缺乏是一种常染色体隐性遗传性原发性免疫缺陷，患者易受真菌感染，主要表现为侵袭性中枢神经系统念珠菌病和/或皮肤/侵袭性皮肤真菌感染。近期，研究人员发现了一种罕见的显性阴性CARD9变异体c.1434+91G>C，该变异体对炎症性肠病具有保护作用[2]。研究人员对两个携带纯合CARD9变异体（c.1434+91G>C）的兄弟姐妹进行了研究，他们的父母是杂合无症状的。其中一个兄弟姐妹无症状，而另一个兄弟姐妹则出现了念珠菌食管炎、上呼吸道感染、低丙种球蛋白血症和低类别转换记忆B细胞的情况。CARD9 c.1434+91G>C变异体产生了两种突变转录本，并通过mRNA和蛋白质表达得到证实：一个为移码的c.1358-1434缺失/约55 kDa蛋白质（CARD9Δex.11）和一个为内框的c.1417-1434缺失/约61 kDa蛋白质（CARD9Δ18 nt）。这两种转录本都无法形成完整的/功能性的CBM复合物，其中包括TRIM62。基于患者CVID样表型，研究人员测试了CARD9在人和小鼠的淋巴细胞和单核细胞中的表达情况。研究评估了不同CARD9突变和基因剂量条件对杂合子和纯合子c.1434+91G>C家族成员的影响，以及野生型（两个野生型等位基因）、杂合子（一个野生型，一个空等位基因）和纯合子（两个空等位基因）个体的影响。CARD9基因剂量对淋巴细胞和单核细胞功能的影响包括细胞因子生成、MAPK激活、T辅助细胞分化、转录、浆细胞分化以及免疫球蛋白产生等方面，并且这种影响是不同的。CARD9外显子11的完整性对CBM复合物功能至关重要。CARD9的表达及其对T细胞和B细胞功能的基因剂量依赖性影响，可能有助于解释CARD9缺乏的表型[2]。

CARD9还通过影响肠道微生物组中色氨酸的代谢来影响结肠炎。CARD9促进IL-22的产生，有助于从结肠炎中恢复，而Card9(-/-)小鼠更容易发生结肠炎。Card9(-/-)小鼠的微生物组发生改变，将Card9(-/-)小鼠的微生物组转移到野生型无菌受体小鼠中会增加它们对结肠炎的易感性。Card9(-/-)小鼠的微生物组无法将色氨酸代谢成可作为芳基烃受体（AHR）配体的代谢物。通过给小鼠接种三种能够代谢色氨酸的乳酸杆菌菌株或用AHR激动剂处理，可以减轻肠道炎症。在IBD患者中，特别是那些携带与IBD相关的CARD9风险等位基因的患者中，微生物组中AHR配体的产生减少。这些发现揭示了宿主基因如何影响肠道微生物组的组成和功能，进而改变微生物代谢物和肠道炎症的产生[3]。

巨噬细胞CARD9通过调节脂钙素2（LCN2）的表达介导心肌梗死后心脏损伤。在心肌梗死后，免疫细胞的浸润调节细胞外基质重塑和瘢痕形成。CARD9作为一种适配器，介导固有免疫中促炎信号通路的转导；然而，它在心肌梗死后的心脏损伤和修复中的作用尚不清楚。研究人员发现，在心肌梗死后的小鼠缺血心肌中，Card9是上调最明显的Card基因之一。心肌梗死后1天，CARD9的表达显著增加，7天后逐渐下降。此外，CARD9主要在F4/80阳性巨噬细胞中表达。Card9敲除（KO）导致小鼠心肌梗死后28天的左心室功能改善和梗死瘢痕缩小。此外，Card9 KO抑制了梗死边缘区域的心肌细胞凋亡和基质金属蛋白酶（MMP）的表达。RNA测序结果显示，Card9 KO显著抑制了心肌梗死后LCN2的表达。LCN2和受体溶质载体家族22成员17（SL22A17）均在小鼠巨噬细胞中检测到。随后，研究人员发现Card9过表达增加了LCN2的表达，而Card9 KO抑制了巨噬细胞中坏死细胞诱导的LCN2上调，这可能是通过NF-κB实现的。LCN2 KO在心肌梗死后表现出有益的影响，而重组LCN2减弱了Card9 KO在体内的保护作用。LCN2 KO降低了心肌梗死后MMP9的表达，而LCN2过表达增加了巨噬细胞中Mmp9的表达。在巨噬细胞中敲低Slc22a17降低了重组LCN2处理后的MMP9释放。综上所述，研究结果揭示了巨噬细胞CARD9通过LCN2介导心肌梗死后心脏功能的恶化和不良重塑[4]。

CARD9基因多态性与IgA肾病的疾病进展和肾功能存活率有关。IgA肾病是一种以肾脏免疫复合物沉积为特征的疾病，与粘膜免疫相关。CARD9编码一个适配蛋白，与粘膜免疫有关。研究人员对986例IgA肾病患者进行了研究，对这些患者中的8个CARD9基因单核苷酸多态性（SNP）进行了基因分型。通过逻辑回归和线性回归分析评估了CARD9基因多态性对临床病理表型的影响。采用Kaplan-Meier法和Cox比例风险模型分析了遗传变异与肾功能存活率之间的关系。结果显示，rs10747047的T等位基因与血清肌酐水平升高（p = 0.005）和估计肾小球滤过率（eGFR）降低（p = 0.005）密切相关。rs10870149-G和rs10870077-C等位基因与IgA肾病患者24小时尿蛋白排泄量升高（p = 0.041和0.022）和更严重的节段性肾小球硬化病变（p = 0.005和0.041）相关。携带rs10781533 T等位基因和rs3812552 C等位基因的患者也表现出更严重的节段性肾小球硬化病变（p = 0.001和0.010）。此外，在调整了协变量后，rs10747047-C和rs10870077-C等位基因与IgA肾病患者的预后不良独立相关（TT vs. CC风险比[HR] = 0.138，95%置信区间[95% CI] = 0.022-0.871，p = 0.035；GG vs. CC HR = 0.321，95% CI = 0.123, 0.836，p = 0.020）。CARD9基因多态性与中国汉族人群IgA肾病的疾病严重程度和快速疾病进展相关[5]。

CARD9在中性粒细胞中表达，保护宿主免受结肠炎的影响，并控制线粒体代谢和细胞存活。炎症性肠病（IBD）是由遗传易感性、肠道微生物组失调和环境因素共同作用的结果，导致胃肠道免疫反应改变和慢性炎症。CARD9是IBD的易感基因之一，已被证明可以保护宿主免受肠道炎症和真菌感染的影响。然而，CARD9在抗炎作用中的细胞类型和机制尚不清楚。研究人员使用了DSS诱导的和过继转移的结肠炎模型，以及总体的和条件性CARD9敲除小鼠，以揭示哪些细胞类型在CARD9的保护表型中发挥作用。通过真菌感染体内模型和各种功能实验，包括终点稀释实验、流式细胞术凋亡实验、蛋白质组学和实时生物能学分析（Seahorse），评估了Card9缺失对中性粒细胞功能的影响。结果表明，淋巴细胞不直接参与CARD9对结肠炎的保护作用。CARD9在中性粒细胞中的表达，而不是在上皮细胞或CD11c+细胞中，可以保护宿主免受DSS诱导的结肠炎的影响。在CARD9缺失的情况下，线粒体功能障碍会增加线粒体活性氧（ROS）的产生，导致中性粒细胞在氧化环境中的过早死亡和凋亡。组织中的功能受损中性粒细胞减少可能解释了真菌控制的受损和肠道炎症的易感性增加。这些结果为CARD9在中性粒细胞线粒体功能和肠道炎症中的作用提供了新的见解，为针对中性粒细胞的新治疗策略开辟了道路[6]。

CARD9与中性粒细胞、肠道微生物组和肠道炎症之间的相互作用。炎症性肠病（IBD）是一种慢性炎症性疾病，其特征是胃肠道功能障碍，由先天性和/或适应性免疫反应的失调引起。受损的先天免疫导致无法控制肠道微生物组的改变，并激活适应性免疫系统，导致二次炎症反应，这是组织损伤的原因。中性粒细胞是IBD中先天免疫的关键参与者，但与其它免疫细胞相比，它们的作用往往被忽视。最近，对IBD中性粒细胞的研究揭示了意想不到的复杂性，包括异质群体和双重功能，对宿主既有有害又有保护作用。与此同时，疾病发展、肠道微生物组和中性粒细胞之间的相互联系也得到了强调。许多IBD易感基因（如NOD2、NCF4、LRRK2、CARD9）参与了与防御微生物相关的中性粒细胞功能。此外，一些严重的单基因疾病，如慢性肉芽肿病，其特征是中性粒细胞功能失调，表现为肠道炎症，类似于IBD，并伴有肠道微生物组的改变。这一观察结果表明中性粒细胞、肠道炎症和微生物组之间存在对话。中性粒细胞以多种方式影响微生物组的组成和功能。反过来，微生物因素，包括代谢物，直接和间接地调节中性粒细胞的产生和功能。进一步研究中性粒细胞在宿主-微生物组相互作用中的多样化作用，无论是在稳态还是炎症条件下，对于开发新的IBD治疗方法至关重要[7]。

CARD9基因rs4077515多态性与桥本甲状腺炎（HT）和甲状腺癌的发生发展有关。桥本甲状腺炎（HT）是最常见的自身免疫性甲状腺炎类型，是发生甲状腺乳头状癌（PTC）的危险因素。研究旨在探讨CARD9 rs4077515多态性在HT和PTC患者中的分布情况，以评估其与HT发生发展的关联。纳入了150例HT患者和120例PTC病例。对CARD9 rs40775155多态性进行了基因分型，并进行了计数。结果显示，与对照相比，HT病例中rs4077515 AA基因型的频率显著升高，而GG基因型的频率呈下降趋势。在HT组中，也检测到了A等位基因的过量。携带AG和AA基因型的HT病例有较高的激素治疗风险，并且需要更大的剂量。与HT病例相比，AG和AA基因型在PTC患者中更为常见，并且与肿瘤大小、淋巴结转移和手术切缘有关。携带AG（OR = 2.566，95% CI = 1.376-4.786）和AA（OR = 3.040，95% CI = 1.525-6.060）基因型的患者发生PTC的风险更高。rs4077515多态性的A等位基因是HT患者PTC发病风险的风险等位基因（OR = 1.775，95% CI = 1.260-2.502）。CARD9 rs4077515多态性可能是中国汉族人群HT的危险因素，并且对HT患者的PTC发生发展也有贡献[8]。

CARD9基因单倍型与Behcet病（BD）和急性前葡萄膜炎（AAU）相关。研究旨在调查CARD9基因多态性与中国汉族人群BD和AAU的相关性。研究人员进行了病例对照关联研究，包括480例BD患者、1151例AAU患者和1440例健康对照。对CARD9基因的6个单核苷酸多态性（SNP）进行了基因分型，包括rs4077515、rs11145769、rs59902911、rs9411205、rs4073153和rs1135314。结果显示，CARD9基因中的单个SNP与BD或AAU均无关联。单倍型分析发现，与健康对照组相比，BD患者中CARD9基因单倍型CGCCA（rs4077515、rs11145769、rs59902911、rs9411205、rs4073153）的频率显著降低（Pc = 0.012，OR = 0.585，95%CI = 0.409 ~ 0.837）。单倍型分析未显示CARD9与AAU之间存在关联。研究结果表明，CARD9基因的一个五SNP单倍型（CGCCA）可能是具有眼部受累的BD的保护因素，但与AAU无关[9]。

马拉色菌与克罗恩病相关，并在小鼠模型中加剧结肠炎。炎症性肠病（IBD）的特征是肠道微生物组的改变和对肠道微生物组的免疫反应改变。越来越多的证据表明，IBD不仅受共生细菌的影响，还受共生真菌的影响。研究人员直接表征了与健康人群和克罗恩病患者肠道粘膜相关的真菌，并确定了在患者中特异性富集的真菌。其中之一是常见皮肤定植真菌马拉色菌属限制性，它还与CARD9基因中与IBD相关的多态性相关，而CARD9是一种重要的抗真菌防御信号适配器。马拉色菌主要通过CARD9和克罗恩病患者抗真菌抗体被识别，并通过CARD9在小鼠疾病模型中加剧结肠炎。这些结果共同表明，针对特定共生真菌可能是IBD的一种治疗策略[10]。

综上所述，CARD9在多种疾病中发挥着重要作用，包括真菌感染、炎症性肠病、自身免疫性疾病、肾脏疾病和心脏疾病。CARD9的基因多态性会影响其功能，并可能导致免疫缺陷和炎症性疾病的发生。CARD9在肠道微生物组中的代谢物产生和免疫细胞功能中起着关键作用，这为开发针对这些疾病的新的治疗策略提供了新的思路。