Príznaky kombinovaných imunodeficiencií T a B-buniek

U ľudí bola ťažká kombinovaná imunodeficiencia prvýkrát opísaná v roku 1950 vo Švajčiarsku u niekoľkých dojčiat s lymfopéniou, ktoré zomreli na infekcie počas prvého roka života. Preto sa v literatúre mnoho rokov objavoval výraz „švajčiarsky typ SCID“. V nasledujúcich rokoch sa zistilo, že ťažká kombinovaná imunodeficiencia zahŕňa mnoho syndrómov s rôznym genetickým pôvodom a rôznymi typmi dedičnosti (X-viazaná v 46 % prípadov a autozomálne recesívna v 54 %). Celková incidencia SCID je 1:50 000 novorodencov. V súčasnosti je známy genetický pôvod približne 15 foriem SCID, ktoré možno na základe rozdielov v imunologickom fenotype rozdeliť do 5 skupín: T-B+ NK+, TB- NK+, T-B+ NK-, T+B+NK- a TB-NK-.

Hlavné klinické prejavy ťažkej kombinovanej imunodeficiencie sú prakticky nezávislé od genetickej poruchy. Pacienti so SCID sa vyznačujú skorým, v prvých týždňoch a mesiacoch života, nástupom klinických prejavov ochorenia vo forme hypoplázie lymfoidného tkaniva, pretrvávajúcej hnačky, malabsorpcie, infekcií kože a slizníc, progresívneho poškodenia dýchacích ciest. Pôvodcami infekcií sú baktérie, vírusy, huby, oportúnne mikroorganizmy (predovšetkým Pneumocyctis carini). Cytomegalovírusová infekcia sa vyskytuje vo forme intersticiálnej pneumónie, hepatitídy, enterovírusy a adenovírusy spôsobujú meningoencefalitídu. Kandidóza slizníc a kože, onychomykóza sú veľmi časté. Typický je rozvoj regionálnej a/alebo generalizovanej BCG infekcie po očkovaní. Na pozadí ťažkých infekcií sa pozoruje oneskorenie vo fyzickom a motorickom vývoji. Treba mať na pamäti, že aj pri ťažkej kombinovanej imunodeficiencii sa u dojčiat všetky vyššie uvedené príznaky okamžite nevyvinú a počas 2-3 mesiacov môžu rásť a vyvíjať sa takmer normálne, najmä ak nebolo vykonané BCG očkovanie. Transplacentárny prenos materských lymfocytov môže spôsobiť príznaky reakcie štepu proti hostiteľovi (GVHD), v tomto prípade nazývanej matersko-fetálna GVHD. Prejavuje sa najmä vo forme kožnej erytematóznej alebo papulárnej vyrážky a poškodenia pečene.

Laboratórne vyšetrenie vo väčšine prípadov odhalí ťažkú lymfopéniu, hypogamaglobulinémiu a zníženú proliferačnú aktivitu lymfocytov. Takmer normálny počet lymfocytov môže byť výsledkom transplacentárneho prenosu lymfocytov z matky. Ako je uvedené vyššie, T-lymfocyty sú významne znížené pri všetkých formách ťažkej kombinovanej imunodeficiencie, ale počet a funkcie B lymfocytov a NK buniek závisia od genetického defektu, ktorý je základom SCID. V zriedkavých prípadoch sa pozorujú normálne koncentrácie imunoglobulínov, ale ich nedostatočná špecifickosť vedie k úplnej neúčinnosti humorálnej väzby. Nižšie sa budeme zaoberať niektorými znakmi patogenézy rôznych foriem ťažkej kombinovanej imunodeficiencie.

Molekulárne genetické znaky rôznych foriem ťažkej kombinovanej imunodeficiencie

T- B- NK- TKIN

• Retikulárna dysgenéza

Retikulárna dysgenéza je zriedkavá forma závažnej kombinovanej imunodeficiencie charakterizovaná poruchou dozrievania lymfoidných a myeloidných prekurzorov v skorých štádiách vývoja v kostnej dreni. Predpokladá sa autozomálne recesívna dedičnosť, ale vzhľadom na zriedkavosť ochorenia nebola dokázaná. Molekulárne genetický základ ochorenia nie je známy. Ochorenie sa vyznačuje závažnou lymfopéniou, granulocytopéniou, trombocytopéniou, závažnými infekciami vedúcimi k predčasnému úmrtiu pacientov.

T- B+ NK- TKIN

• X-viazaná ťažká kombinovaná imunodeficiencia

X-viazaná SCID alebo deficit g-reťazca je najčastejšou formou (viac ako 50 % všetkých foriem ťažkej kombinovanej imunodeficiencie). Vyvíja sa v dôsledku mutácie v géne spoločného g-reťazca (CD132) receptorov interleukínov 2, 4, 7, 9, 15. Mutácia v reťazci vedie k blokáde receptorov, v dôsledku čoho cieľové bunky nie sú schopné reagovať na pôsobenie zodpovedajúcich interleukínov. Imunologické poruchy vyvíjajúce sa u týchto pacientov sú charakterizované absenciou T-buniek a NK buniek a zvýšením počtu B-buniek. V dôsledku nedostatočnej regulácie T-buniek je produkcia imunoglobulínov B-bunkami výrazne znížená.

• Nedostatok Jak3

Tyrozínkináza Jak3 z rodiny Janusovcov je potrebná na prenos aktivačného signálu zo spoločného reťazca IL2, 4, 7, 9, 15 do bunkového jadra. Deficit jak3 spôsobuje rovnaké výrazné poškodenie diferenciácie T-buniek a NK-buniek ako deficit spoločného reťazca. Imunologické abnormality a klinické prejavy u pacientov s deficitom Jak3 sú podobné ako pri X-viazanej SCID.

• Nedostatok CD45

Transmembránová proteínová tyrozínkináza CD45, špecifická pre hematopoetické bunky, je nevyhnutná pre prenos signálu z antigénového receptora T a B buniek. Mutácie v géne CD45 vedú k rozvoju SCID, charakterizovanému prudkým poklesom počtu T buniek, normálnych B buniek a progresívnym poklesom koncentrácií imunoglobulínov v sére. Počet NK lymfocytov je znížený, ale nie úplne.

T- B- NK+ TKIN

• Úplný deficit RAG1/RAG2

Bielkovinové produkty génov aktivujúcich rekombináciu (RAG1 a RAG2) iniciujú tvorbu imunoglobulínov a T-bunkových receptorov potrebných pre diferenciáciu B a T buniek. Mutácie génov RAG teda vedú k vzniku ťažkej kombinovanej imunodeficiencie. Pri tejto forme imunodeficiencie chýbajú T a B bunky, zatiaľ čo počet NK buniek je normálny. Množstvo sérových imunoglobulínov je výrazne znížené.

• Rádiosenzitívna SCID (nedostatok Artemis)

V roku 1998 boli identifikovaní pacienti s ťažkou kombinovanou imunodeficienciou TB-NK+ bez mutácií génov RAG1/RAG, ktorí sú vysoko citliví na ionizujúce žiarenie a majú poruchu opravy dvojvláknových zlomov DNA. T- a B-lymfocyty rozpoznávajú antigény pomocou molekúl T-bunkových receptorov (TCR) a imunoglobulínózy. Antigén-špecifické oblasti týchto receptorov pozostávajú z troch segmentov: V (variabilný), D (diverzita) a J (zjednotenie). Polymorfizmus antigén-špecifických oblastí TCR a imunoglobulínov je zabezpečený procesom somatického preskupenia a rekombinácie V(D)J. Počas rekombinácie imunoglobulínových génov a TCR proteíny RAG indukujú dvojvláknové zlomy DNA. Oprava radiačne indukovaných a spontánnych zlomov DNA vyžaduje množstvo proteínkináz a nedávno identifikovaný faktor nazývaný Artemis. Artemis je potrebný na zastavenie bunkového cyklu v prípade poškodenia DNA.

Mutácie v géne Artemis vedú k rozvoju autozomálne recesívnej ťažkej kombinovanej imunodeficiencie so zvýšenou rádiosenzitivitou, charakterizovanej absenciou T- a B-lymfocytov a chromozomálnou nestabilitou. Charakteristickým znakom klinických prejavov, okrem tých, ktoré sú charakteristické pre scex SCID, je prítomnosť nomo-like lézií ústnej sliznice a iných lokalizácií.

T- B+ NK+ TKИH

• Deficit IL-7R

Prekurzory T- a B-buniek exprimujú funkčný IL7R pozostávajúci z reťazca a a spoločného reťazca y. Expresia tohto receptora je kritická pre dozrievanie T-lymfocytov, ale nie pre vývoj B-lymfocytov. Mutácie v géne pre alfa reťazec IL-7R vedú k SCID s fenotypom TB-NK+ a výrazne zníženými koncentráciami imunoglobulínov v sére.

T+ B+ NK-TKIN

V roku 2001 Gilmour KC a kol. prvýkrát opísali pacienta s nízkym absolútnym počtom T-lymfocytov, normálnym počtom B-lymfocytov a úplnou absenciou NK buniek. Hoci sa nezistili žiadne mutácie v génoch spoločného reťazca Y alebo JAK3, funkčné štúdie preukázali zhoršenú fosforyláciu JAK3 prostredníctvom komplexu IL2R. Následná prietoková cytometrická analýza preukázala významný pokles expresie beta reťazca receptora IL15 (IL15Rbeta). V géne IL15Rbeta sa však nezistili žiadne mutácie, čo naznačuje prítomnosť transkripčných defektov, ktoré boli zodpovedné za nedostatok expresie reťazca IL15Rbeta.

• Nedostatok enzýmov metabolizmu purínov

Nedostatok dvoch enzýmov, ktoré katalyzujú metabolizmus purínov - adenozíndeaminázy (ADA) a purínnukleozidfosforylázy (PNP) - je spojený s rozvojom kombinovanej imunodeficiencie. V dôsledku absencie týchto enzýmov sa hromadia toxické produkty pre bunky - deoxyadenozín a deoxyguanozín, ktoré sú čiastočne fosforylované v lymfoidných bunkách a premieňajú sa na zodpovedajúce deoxynukleozidtrifosfáty. Toxicita týchto produktov je obzvlášť dôležitá v rýchlo sa deliacich bunkách a spočíva v inhibícii syntézy DNA, indukcii apoptózy, narušení metylácie atď. Oba tieto stavy sú heterogénne v klinických prejavoch v závislosti od lokalizácie mutácie pozdĺž génov a rozsahu, v akom v dôsledku toho trpí funkcia príslušného enzýmu.

• Deficit adenozíndeaminázy (ADA)

Deficit adenozíndeaminázy je jednou z prvých identifikovaných foriem SCID. Gén adenozíndeaminázy sa nachádza na 20ql3.ll. Je známych viac ako 50 mutácií génu ADA. Existuje vzťah medzi geneticky podmienenou reziduálnou aktivitou adenozíndeaminázy a metabolickým a klinickým fenotypom. ADA sa exprimuje v rôznych tkanivách, jej expresia je obzvlášť vysoká v nezrelých tymocytoch a B lymfocytoch, pričom expresia ADA klesá s dozrievaním buniek. Pri deficite adenozíndeaminázy sa v bunkách hromadí deoxyadenozíntrifosfát a S-adenozylhomocysteín. Tieto metabolity inhibujú proliferáciu TT a B lymfocytov.

Väčšina pacientov s deficitom adenozíndeaminázy vykazuje všetky znaky SCID už v ranom veku. Zvyčajne ide o pacientov s najnižším počtom lymfocytov a s najskoršími a najzávažnejšími prejavmi. U týchto pacientov nedochádza k uhryznutiu materských lymfocytov. Okrem imunologických zmien môžu poruchy metabolizmu purínov spôsobiť poruchy kostry. Röntgenové vyšetrenie teda odhalí zväčšené kostné kĺby (ako pri krivici), rozšírené konce rebier, panvovú dyspláziu. U pacientov boli opísané aj nasledujúce neurologické zmeny: nystagmus, senzorická hluchota, spastické poruchy, zhoršený psychomotorický vývoj (nezávisle od infekcií). Bežným príznakom deficitu adenozíndeaminázy je zvýšenie transamináz, čo pravdepodobne naznačuje prítomnosť toxickej hepatitídy.

V posledných rokoch boli opísané varianty deficitu ADA s „neskorým nástupom“ a boli identifikovaní dokonca aj zdraví jedinci s čiastočným deficitom enzýmov.

Manažment pacientov so závažnými prejavmi deficitu ADA sa prakticky nelíši od terapie iných SCID. Experimentálnou metódou je však podávanie substitučnej terapie enzýmom PEG-ADA intramuskulárne v dávke 15 – 30 mg/kg/týždeň. Korekcia defektov si vyžaduje dlhodobú a kontinuálnu liečbu. Počet a funkcia T lymfocytov sa zvyčajne zlepšujú do 6 – 12 týždňov terapie, ale aj po dlhodobej liečbe (10 rokov) pretrváva u väčšiny pacientov lymfopénia a zhoršená mitogénna odpoveď.

• Deficit purínnukleotidovej fosforylázy (PNP)

Gén PNP sa nachádza na 14ql3. Na rozdiel od ADA sa aktivita purínnukleózovej fosforylázy zvyšuje s dozrievaním T lymfocytov. Pri nedostatku PNP sa deoxyguanozíntrifosfát hromadí v bunkách, čím inhibuje proliferáciu T lymfocytov.

Rovnako ako pri deficite adenozíndeaminázy, väčšina pacientov s deficitom purínnukleózafosforylázy vyvinie klinické prejavy SCID v detstve, hoci v niektorých prípadoch bol opísaný neskorší nástup. Súvisiacimi syndrómami s deficitom PNP sú urikémia a urikúria. Pacienti s deficitom purínnukleózafosforylázy majú často autoimunitné (hemolytická anémia, trombocytopénia, neutrolénia, systémový lupus erythematosus) a neurologické (plégia, paréza, ataxia, tremor, mentálna retardácia) prejavy. Pacienti majú zvýšený sklon k rakovine. Laboratórne testy ukazujú prudký pokles T lymfocytov a spravidla normálny počet B lymfocytov. Medzi prejavy dysregulácie B lymfocytov patrí zvýšené hladiny imunoglobulínov, gamapatia a prítomnosť autoprotilátok.

• Deficit MHC II

Syndróm nahých lymfocytov je vrodená imunodeficiencia, ktorá sa vyvíja v dôsledku absencie expresie molekúl triedy II hlavného histokompatibilného komplexu (MHC II) na povrchu buniek. Pri tomto ochorení, v dôsledku defektov v génoch kontrolujúcich MHC II, nedochádza k expresii jeho molekúl potrebných pre diferenciáciu a aktiváciu buniek CD4+, selekcia T-buniek v týmuse je narušená a vyvíja sa závažná imunodeficiencia. Poškodené gény kódujú štyri vysoko špecifické transkripčné faktory (RFXANK, RFX5, RFXAP a CITA), ktoré regulujú expresiu MHC II. Prvé tri sú podjednotky RFX (regulačný faktor X), trimérneho komplexu viažuceho DNA, ktorý reguluje všetky promótory MHC II. CIITA (trans aktivátor triedy II) je koaktivátor neviažuci DNA, ktorý riadi expresiu MHC II.

Ochorenie sa vyznačuje typickými klinickými príznakmi SCID, ktoré sú však miernejšie. V skupine 9 netransplantovaných pacientov s týmto ochorením bola teda priemerná dĺžka života 7 rokov.

Laboratórne vyšetrenie odhalí významný pokles CD4+ lymfocytov s všeobecne normálnym počtom CD8+ lymfocytov. Niektorí pacienti vykazujú nedostatočnú expresiu nielen molekúl MHC II, ale aj MHC I. Vo všeobecnosti existuje výrazný deficit T-bunkovej odpovede a produkcia imunoglobulínov je tiež výrazne znížená.

• Nedostatok TAP

TAP (Transporter Associated Protein) je potrebný na transport antigénnych peptidov do endoplazmatického retikula a ich pripojenie k molekulám MHC triedy I. Boli identifikované defekty podjednotiek TAP 1 a 2 (TAP1 a TAP2). Charakteristické laboratórne prejavy u pacientov s deficitom TAP sú: nedostatok expresie MHC triedy I, takmer normálne hladiny imunoglobulínov (u niektorých pacientov bol zaznamenaný selektívny deficit IgM) a nedostatok protilátkovej odpovede na polysacharidové antigény. Rôzni pacienti mali normálny alebo progresívne klesajúci počet CD8 T lymfocytov, zatiaľ čo iné subpopulácie lymfocytov boli zvyčajne normálne. Táto forma CIN je spojená s vysokou náchylnosťou na bakteriálne infekcie sliznice dýchacích ciest a charakteristické sú granulomatózne kožné lézie. Vírusové infekcie a infekcie spôsobené intracelulárnymi patogénmi sú zriedkavé. U niektorých pacientov bol opísaný asymptomatický priebeh a neskorý nástup klinických prejavov imunodeficiencie.

• Nedostatok CD25

Mutácie v géne alfa reťazca receptora IL-2 (IL2Rct) {CD25) vedú k rozvoju CIN so znížením počtu a zhoršenou proliferáciou periférnych T buniek a normálnym vývojom B buniek. Diferenciácia tymocytov nie je narušená, ale napriek normálnej expresii CD2, CD3, CD4 a CD8, CD25, kortikálne tymocyty neexprimujú CD1. Pacienti majú zvýšenú citlivosť na vírusové infekcie (CMV atď.) a od útleho veku trpia opakovanými bakteriálnymi a plesňovými infekciami, chronickou hnačkou. Pacienti majú tiež lymfoproliferáciu podobnú tej pri ALPS. Predpokladá sa, že je založená na zhoršenej regulácii apoptózy v týmuse, čo vedie k expanzii autoreaktívnych klonov v rôznych tkanivách.

• Nedostatok SVZ a CD3e

Komplex T buniek rozpoznávajúcich antigén pozostáva zo samotného receptora T buniek (TCR) a molekuly CD3. Existujú dva typy TCR, pričom každý pozostáva z dvoch peptidových reťazcov - ab a yv. Hlavnou funkciou TCR je viazať antigénny peptid asociovaný s produktmi hlavného histokompatibilného komplexu a CD3 je prenášať antigénny signál do bunky. CD3 zahŕňa molekuly 4-5 typov. Všetky reťazce komplexu CD3 (y, v, e, £, t) sú transmembránové proteíny. Mutácie v génoch reťazcov y, v alebo £ vedú k zníženiu počtu zrelých T buniek s nízkou expresiou TCR. Mutácie v géne reťazca e vedú k porušeniu diferenciácie tymocytov na úrovni CD4-CD8-. U ľudí vedie nedostatok CD3 k zníženiu počtu CD8+ T lymfocytov a CD4+CD45RA+, obsah CD4+CD45R0+, B a NK buniek a koncentrácie imunoglobulínov v sére sú normálne. Klinický fenotyp pri deficite CD3y a CD3e sa líši aj medzi členmi tej istej rodiny, od manifestácií až po pomerne mierny priebeh ochorenia.

• Nedostatok ZAP70

Proteínové tyrozínkinázy rodiny ZAP70/Syk hrajú dôležitú úlohu v prenose signálu z receptora rozpoznávajúceho antigén a sú nevyhnutné pre normálny vývoj T-lymfocytov. ZAP70 je nevyhnutný pre diferenciáciu ab T-lymfocytov. Deficit ZAP70 vedie k selektívnemu deficitu CD8+ buniek. Počet cirkulujúcich CD4+ buniek je normálny, ale majú významné funkčné poruchy vo forme nedostatočnej produkcie IL-2 a proliferačnej aktivity. Koncentrácie imunoglobulínov v sére sú znížené.