Simptomi kombinirane imunske pomanjkljivosti celic T in B

Pri ljudeh je bila huda kombinirana imunska pomanjkljivost prvič opisana leta 1950 v Švici pri več dojenčkih z limfopenijo, ki so umrli zaradi okužb v prvem letu življenja. Zato se je izraz "švicarski tip SCID" v literaturi pojavljal še vrsto let. V naslednjih letih se je izkazalo, da huda kombinirana imunska pomanjkljivost vključuje številne sindrome z različnim genetskim izvorom in različnimi tipi dedovanja (X-vezano v 46 % primerov in avtosomno recesivno v 54 %). Skupna incidenca SCID je 1:50.000 novorojenčkov. Trenutno je znan genetski izvor približno 15 oblik SCID, ki jih lahko na podlagi razlik v imunološkem fenotipu razdelimo v 5 skupin: T-B+ NK+, TB- NK+, T-B+ NK-, T+B+NK- in TB-NK-.

Glavne klinične manifestacije hude kombinirane imunske pomanjkljivosti so praktično neodvisne od genetske okvare. Za bolnike s SCID je značilen zgodnji, v prvih tednih in mesecih življenja, pojav kliničnih manifestacij bolezni v obliki hipoplazije limfoidnega tkiva, vztrajne driske, malabsorpcije, okužb kože in sluznic ter progresivne poškodbe dihalnih poti. Povzročitelji okužb so bakterije, virusi, glive, oportunistični mikroorganizmi (predvsem Pneumocyctis carini). Okužba s citomegalovirusom se pojavlja v obliki intersticijske pljučnice, hepatitis, enterovirusi in adenovirusi pa povzročajo meningoencefalitis. Kandidiaza sluznic in kože ter onihomikoza so zelo pogoste. Značilen je razvoj regionalne in/ali generalizirane okužbe z BCG po cepljenju. Ob ozadju hudih okužb opazimo zaostanek v telesnem in motoričnem razvoju. Ne smemo pozabiti, da tudi pri hudi kombinirani imunski pomanjkljivosti dojenčki ne razvijejo takoj vseh zgoraj navedenih simptomov in lahko 2-3 mesece rastejo in se razvijajo skoraj normalno, še posebej, če cepljenje z BCG ni bilo opravljeno. Transplacentarni prenos materinih limfocitov lahko povzroči simptome bolezni presadka proti gostitelju (GVHD), v tem primeru imenovane materino-fetalna GVHD. Kaže se predvsem v obliki kožnega eritematoznega ali papularnega izpuščaja in okvare jeter.

Laboratorijski pregled v večini primerov razkrije hudo limfopenijo, hipogamaglobulinemijo in zmanjšano proliferativno aktivnost limfocitov. Skoraj normalno število limfocitov je lahko posledica transplacentalnega prenosa limfocitov od matere. Kot je navedeno zgoraj, so T-limfociti znatno zmanjšani pri vseh oblikah hude kombinirane imunske pomanjkljivosti, vendar je število in funkcije B-limfocitov in NK-celic odvisno od genetske okvare, ki je podlaga za SCID. V redkih primerih so opazne normalne koncentracije imunoglobulinov, vendar njihova nezadostna specifičnost vodi v popolno neučinkovitost humoralne povezave. Spodaj bomo obravnavali nekatere značilnosti patogeneze različnih oblik hude kombinirane imunske pomanjkljivosti.

Molekularno genetske značilnosti različnih oblik hude kombinirane imunske pomanjkljivosti

T- B- NK- TKIN

• Retikularna disgeneza

Retikularna disgeneza je redka oblika hude kombinirane imunske pomanjkljivosti, za katero je značilno moteno zorenje limfoidnih in mieloidnih predhodnikov v zgodnjih fazah razvoja v kostnem mozgu. Predpostavlja se avtosomno recesivno dedovanje, vendar zaradi redkosti bolezni ni dokazano. Molekularno genetska osnova bolezni ni znana. Za bolezen so značilni huda limfopenija, granulocitopenija, trombocitopenija, hude okužbe, ki vodijo v zgodnjo smrt bolnikov.

T- B+ NK- TKIN

• X-vezana huda kombinirana imunska pomanjkljivost

X-vezana SCID ali pomanjkanje g-verige je najpogostejša oblika (več kot 50 % vseh oblik hude kombinirane imunske pomanjkljivosti). Razvije se kot posledica mutacije v genu skupne g-verige (CD132) receptorjev interlevkinov 2, 4, 7, 9, 15. Mutacija v verigi vodi do blokade receptorjev, zaradi česar se ciljne celice ne morejo odzvati na delovanje ustreznih interlevkinov. Imunološke motnje, ki se razvijejo pri teh bolnikih, so značilne po odsotnosti celic T in celic NK ter povečanem številu celic B. Zaradi pomanjkanja regulacije celic T se močno zmanjša proizvodnja imunoglobulinov s strani celic B.

• Pomanjkanje Jak3

Tirozin kinaza Jak3 iz družine Janus je potrebna za prenos aktivacijskega signala iz skupne verige IL2, 4, 7, 9, 15 v celično jedro. Pomanjkanje jak3 povzroči enako hudo okvaro diferenciacije T- in NK-celic kot pomanjkanje skupne verige. Imunološke nepravilnosti in klinične manifestacije pri bolnikih s pomanjkanjem Jak3 so podobne tistim pri X-vezanem SCID.

• Pomanjkanje CD45

Transmembranska proteinska tirozin kinaza CD45, specifična za hematopoetske celice, je potrebna za prenos signala iz antigenskega receptorja celic T in B. Mutacije v genu CD45 vodijo do razvoja SCID, za katerega je značilno močno zmanjšanje števila celic T, normalnih celic B in progresivno zmanjšanje koncentracije imunoglobulinov v serumu. Število limfocitov NK se zmanjša, vendar ne popolnoma.

T- B- NK+ TKIN

• Popolna insuficienca RAG1/RAG2

Beljakovinski produkti genov, ki aktivirajo rekombinacijo (RAG1 in RAG2), sprožijo nastanek imunoglobulinov in receptorjev T-celic, potrebnih za diferenciacijo celic B in T. Tako mutacije genov RAG vodijo do nastanka hude kombinirane imunske pomanjkljivosti. Pri tej obliki imunske pomanjkljivosti so celice T in B odsotne, medtem ko je število celic NK normalno. Količina serumskih imunoglobulinov je močno zmanjšana.

• Radiosenzitivni SCID (pomanjkanje Artemis)

Leta 1998 so bili identificirani bolniki s hudo kombinirano imunsko pomanjkljivostjo TB-NK+ brez mutacij genov RAG1/RAG, ki so zelo občutljivi na ionizirajoče sevanje in imajo moteno popravilo dvojnih verig DNA. T- in B-limfociti prepoznavajo antigene z uporabo molekul receptorjev T-celic (TCR) in imunoglobulinoze. Antigensko specifične regije teh receptorjev so sestavljene iz treh segmentov: V (spremenljiv), D (raznolikost) in J (poenotenje). Polimorfizem antigensko specifičnih regij TCR in imunoglobulinov zagotavlja proces somatske prerazporeditve in rekombinacije V(D)J. Med rekombinacijo genov imunoglobulinov in TCR proteini RAG inducirajo dvoverižne prelome DNA. Popravilo sevalno povzročenih in spontanih prelomov DNA zahteva številne proteinske kinaze in nedavno identificiran faktor, imenovan Artemis. Artemis je potreben za zaustavitev celičnega cikla v primeru poškodbe DNA.

Mutacije v genu Artemis povzročijo razvoj avtosomno recesivne hude kombinirane imunske pomanjkljivosti s povečano radiosenzibilnostjo, za katero je značilna odsotnost T- in B-limfocitov ter kromosomska nestabilnost. Posebnost kliničnih manifestacij, poleg tistih, značilnih za scex SCID, je prisotnost nomopodobnih lezij ustne sluznice in drugih lokalizacij.

T- B+ NK+ TKИH

• Pomanjkanje IL-7R

Predhodniki T- in B-celic izražajo funkcionalni IL7R, ki ga sestavljata veriga a in skupna veriga y. Izražanje tega receptorja je ključnega pomena za zorenje limfocitov T, ne pa tudi za razvoj limfocitov B. Mutacije v genu za alfa verigo IL-7R povzročijo SCID s fenotipom TB-NK+ in izrazito znižanimi koncentracijami imunoglobulinov v serumu.

T+ B+ NK-TKIN

Leta 2001 so Gilmour KC in sodelavci prvič opisali bolnika z nizkim absolutnim številom limfocitov T, normalnim številom celic B in popolno odsotnostjo celic NK. Čeprav v genih za skupno verigo Y ali JAK3 niso odkrili mutacij, so funkcionalne študije pokazale oslabljeno fosforilacijo JAK3 prek kompleksa IL2R. Nadaljnja analiza s pretočno citometrijo je pokazala znatno zmanjšanje izražanja verige beta receptorja IL15 (IL15Rbeta). Vendar pa v genu IL15Rbeta niso odkrili nobenih mutacij, kar kaže na prisotnost transkripcijskih napak, ki so bile odgovorne za pomanjkanje izražanja verige IL15Rbeta.

• Pomanjkanje encimov za presnovo purinov

Pomanjkanje dveh encimov, ki katalizirata presnovo purinov - adenozin deaminaze (ADA) in purinske nukleozidne fosforilaze (PNP) - je povezano z razvojem kombinirane imunske pomanjkljivosti. Zaradi odsotnosti teh encimov se kopičijo strupeni produkti za celice - deoksiadenozin in deoksigvanozin, ki se v limfoidnih celicah delno fosforilirata in se spremenita v ustrezne deoksinukleozidne trifosfate. Toksičnost teh produktov je še posebej pomembna v hitro delitvenih celicah in je sestavljena iz zaviranja sinteze DNK, indukcije apoptoze, motenj metilacije itd. Obe stanji sta po kliničnih manifestacijah heterogeni, odvisno od lokalizacije mutacije vzdolž genov in obsega, v katerem zaradi tega trpi delovanje ustreznega encima.

• Pomanjkanje adenozin deaminaze (ADA)

Pomanjkanje adenozin deaminaze je ena prvih identificiranih oblik SCID. Gen za adenozin deaminazo se nahaja na 20ql3.ll. Znanih je več kot 50 mutacij gena ADA. Obstaja povezava med genetsko določeno preostalo aktivnostjo adenozin deaminaze ter presnovnim in kliničnim fenotipom. ADA se izraža v različnih tkivih, njena ekspresija je še posebej visoka v nezrelih timocitih in limfocitih B, pri čemer se izražanje ADA zmanjšuje z zorenjem celic. Pri pomanjkanju adenozin deaminaze se v celicah kopičita deoksiadenozin trifosfat in S-adenozilhomocistein. Ta presnovka zavirata proliferacijo limfocitov TT in B.

Večina bolnikov s pomanjkanjem adenozin deaminaze kaže vse značilnosti SCID že v zgodnji starosti. To so običajno bolniki z najnižjim številom limfocitov ter najzgodnejšimi in najhujšimi manifestacijami. Pri teh bolnikih se ne pojavijo presaditve materinih limfocitov. Poleg imunoloških lahko motnje presnove purinov povzročijo skeletne motnje. Rentgenski pregled tako razkrije povečane kostohondralne sklepe (kot pri rahitisu), razširjene konce reber in medenično displazijo. Pri bolnikih so opisane tudi naslednje nevrološke spremembe: nistagmus, senzorična gluhost, spastične motnje, okvarjen psihomotorični razvoj (neodvisno od okužb). Pogost znak pomanjkanja adenozin deaminaze je zvišanje transaminaz, kar verjetno kaže na prisotnost toksičnega hepatitisa.

V zadnjih letih so bile opisane različice pomanjkanja ADA s "poznim nastopom", identificirani pa so bili celo zdravi posamezniki z delnim pomanjkanjem encimov.

Zdravljenje bolnikov s hudimi manifestacijami pomanjkanja ADA se praktično ne razlikuje od zdravljenja drugih SCID. Vendar pa je eksperimentalna metoda dajanje nadomestnega zdravljenja z encimom PEG-ADA intramuskularno v odmerku 15–30 mg/kg/teden. Popravek napak zahteva dolgotrajno in neprekinjeno zdravljenje. Število in delovanje limfocitov T se običajno izboljšata po 6–12 tednih zdravljenja, vendar tudi po dolgotrajnem zdravljenju (10 let) pri večini bolnikov vztrajata limfopenija in oslabljen mitogeni odziv.

• Pomanjkanje purinski nukleotid fosforilaze (PNP)

Gen PNP se nahaja na 14ql3. Za razliko od ADA se aktivnost purinske nukleoze fosforilaze poveča z zorenjem limfocitov T. Pri pomanjkanju PNP se deoksigvanozin trifosfat kopiči v celicah in zavira proliferacijo limfocitov T.

Tako kot pri pomanjkanju adenozin deaminaze se pri večini bolnikov s pomanjkanjem purinske nukleoze fosforilaze klinične manifestacije SCID razvijejo že v otroštvu, čeprav je bil v nekaterih primerih opisan tudi kasnejši pojav. Sindromi, povezani s pomanjkanjem PNP, so urikemija in urikurija. Bolniki s pomanjkanjem purinske nukleoze fosforilaze imajo pogosto avtoimunske (hemolitična anemija, trombocitopenija, nevtrolenija, sistemski eritematozni lupus) in nevrološke (plegija, pareza, ataksija, tremor, duševna zaostalost) manifestacije. Bolniki imajo povečano nagnjenost k raku. Laboratorijske preiskave kažejo močno zmanjšanje števila limfocitov T in praviloma normalno število limfocitov B. Med manifestacijami disregulacije limfocitov B so povečane ravni imunoglobulinov, gamopatija in prisotnost avtoprotiteles.

• Pomanjkanje MHC II

Sindrom golih limfocitov je prirojena imunska pomanjkljivost, ki se razvije zaradi odsotnosti izražanja molekul razreda II glavnega kompleksa histokompatibilnosti (MHC II) na površini celic. Pri tej bolezni zaradi okvar genov, ki nadzorujejo MHC II, ni izražanja njegovih molekul, potrebnih za diferenciacijo in aktivacijo celic CD4+, selekcija celic T v timusu je oslabljena in razvije se huda imunska pomanjkljivost. Poškodovani geni kodirajo štiri visoko specifične transkripcijske faktorje (RFXANK, RFX5, RFXAP in CITA), ki uravnavajo izražanje MHC II. Prve tri so podenote RFX (regulatorni faktor X), trimernega kompleksa, ki se veže na DNA in uravnava vse promotorje MHC II. CIITA (trans aktivator razreda II) je koaktivator, ki se ne veže na DNA in nadzoruje izražanje MHC II.

Za bolezen so značilni tipični klinični znaki SCID, ki pa so blažji. Tako je bila v skupini 9 bolnikov s to boleznijo brez presaditve povprečna pričakovana življenjska doba 7 let.

Laboratorijski pregled pokaže znatno zmanjšanje števila limfocitov CD4+, medtem ko je število limfocitov CD8+ na splošno normalno. Nekateri bolniki kažejo pomanjkanje izražanja ne le molekul MHC II, temveč tudi MHC I. Na splošno gre za izrazito pomanjkanje odziva celic T, močno pa je zmanjšana tudi proizvodnja imunoglobulinov.

• Pomanjkanje TAP

TAP (transporter Associated Protein) je potreben za transport antigenskih peptidov v endoplazemski retikulum in njihovo vezavo na molekule MHC razreda I. Ugotovljene so bile okvare podenot TAP 1 in 2 (TAP1 in TAP2). Značilne laboratorijske manifestacije pri bolnikih s pomanjkanjem TAP so: pomanjkanje izražanja MHC razreda I, skoraj normalne ravni imunoglobulinov (pri nekaterih bolnikih so opazili selektivno pomanjkanje IgM) in pomanjkanje odziva protiteles na polisaharidne antigene. Različni bolniki so imeli normalno ali progresivno padajoče število limfocitov CD8 T, medtem ko so bile druge subpopulacije limfocitov običajno normalne. Ta oblika CIN je povezana z visoko dovzetnostjo za bakterijske okužbe sluznice dihalnih poti, značilne pa so granulomatozne kožne lezije. Virusne okužbe in okužbe, ki jih povzročajo znotrajcelični patogeni, so redke. Pri nekaterih bolnikih so opisali asimptomatski potek in pozen pojav kliničnih manifestacij imunske pomanjkljivosti.

• Pomanjkanje CD25

Mutacije v genu za alfa verigo receptorja IL-2 (IL2Rct) {CD25) povzročijo razvoj CIN z zmanjšanjem števila in moteno proliferacijo perifernih celic T ter normalnim razvojem celic B. Diferenciacija timocitov ni motena, vendar kljub normalnemu izražanju CD2, CD3, CD4 in CD8, CD25, kortikalni timociti ne izražajo CD1. Bolniki imajo povečano občutljivost na virusne okužbe (CMV itd.) in že od zgodnje mladosti trpijo zaradi ponavljajočih se bakterijskih in glivičnih okužb, kronične driske. Bolniki imajo tudi limfoproliferacijo, podobno kot pri ALPS. Domneva se, da temelji na moteni regulaciji apoptoze v timusu, kar vodi do širjenja avtoreaktivnih klonov v različnih tkivih.

• Pomanjkanje SVZ in CD3e

Kompleks receptorjev T celic, ki prepoznavajo antigen, je sestavljen iz samega receptorja T celic (TCR) in molekule CD3. Obstajata dve vrsti TCR, vsaka je sestavljena iz dveh peptidnih verig - ab in yv. Glavna funkcija TCR je vezava antigenskega peptida, povezanega s produkti glavnega kompleksa histokompatibilnosti, CD3 pa je prenos antigenskega signala do celice. CD3 vključuje molekule 4-5 vrst. Vse verige kompleksa CD3 (y, v, e, £, t) so transmembranski proteini. Mutacije v genih verig y, v ali £ vodijo do zmanjšanja števila zrelih celic T z nizko ekspresijo TCR. Mutacije v genu verige e vodijo do kršitve diferenciacije timocitov na ravni CD4-CD8-. Pri ljudeh pomanjkanje CD3 povzroči zmanjšanje števila limfocitov CD8+ T in CD4+CD45RA+, vsebnost celic CD4+CD45R0+, B in NK ter koncentracije imunoglobulinov v serumu so normalne. Klinični fenotip pri pomanjkanju CD3y in CD3e se razlikuje celo med člani iste družine, od manifestacij do precej blagega poteka bolezni.

• Pomanjkanje ZAP70

Proteinske tirozin kinaze iz družine ZAP70/Syk igrajo pomembno vlogo pri prenosu signala iz receptorja, ki prepoznava antigen, in so potrebne za normalen razvoj limfocitov T. ZAP70 je potreben za diferenciacijo ab limfocitov T. Pomanjkanje ZAP70 povzroči selektivno pomanjkanje celic CD8+. Število celic CD4+ v krvnem obtoku je normalno, vendar imajo znatne funkcionalne okvare v obliki pomanjkanja produkcije IL-2 in proliferativne aktivnosti. Koncentracije imunoglobulinov v serumu so zmanjšane.