Příznaky kombinovaných imunodeficiencí T a B-buněk

U lidí byla těžká kombinovaná imunodeficience poprvé popsána v roce 1950 ve Švýcarsku u několika kojenců s lymfopenií, kteří zemřeli na infekce během prvního roku života. Proto se v literatuře po mnoho let objevoval výraz „švýcarský typ SCID“. V následujících letech se ukázalo, že těžká kombinovaná imunodeficience zahrnuje mnoho syndromů s různým genetickým původem a různými typy dědičnosti (vázaná na chromozom X v 46 % případů a autozomálně recesivní v 54 %). Celková incidence SCID je 1:50 000 novorozenců. V současné době je znám genetický původ přibližně 15 forem SCID, které lze na základě rozdílů v imunologickém fenotypu rozdělit do 5 skupin: T-B+ NK+, TB- NK+, T-B+ NK-, T+B+NK- a TB-NK-.

Hlavní klinické projevy těžké kombinované imunodeficience jsou prakticky nezávislé na genetické vadě. Pacienti se SCID se vyznačují časným, v prvních týdnech a měsících života, nástupem klinických projevů onemocnění ve formě hypoplazie lymfoidní tkáně, přetrvávajícího průjmu, malabsorpce, infekcí kůže a sliznic, progresivního poškození dýchacích cest. Původci infekcí jsou bakterie, viry, houby, oportunní mikroorganismy (především Pneumocyctis carini). Cytomegalovirová infekce se vyskytuje ve formě intersticiální pneumonie, hepatitidy, enteroviry a adenoviry způsobují meningoencefalitidu. Velmi časté jsou kandidózy sliznic a kůže, onychomykóza. Typický je rozvoj regionální a/nebo generalizované BCG infekce po očkování. Na pozadí těžkých infekcí je pozorováno zpoždění ve fyzickém a motorickém vývoji. Je třeba si uvědomit, že i při těžké kombinované imunodeficienci se u kojenců všechny výše uvedené příznaky okamžitě nevyvinou a po dobu 2-3 měsíců mohou růst a vyvíjet se téměř normálně, zejména pokud nebylo provedeno očkování BCG. Transplacentární transfer mateřských lymfocytů může způsobit příznaky reakce štěpu proti hostiteli (GVHD), v tomto případě nazývané mateřsko-fetální GVHD. Projevuje se hlavně ve formě kožní erytematózní nebo papulózní vyrážky a poškození jater.

Laboratorní vyšetření ve většině případů odhalí těžkou lymfopenii, hypogamaglobulinemii a sníženou proliferativní aktivitu lymfocytů. Téměř normální počet lymfocytů může být výsledkem transplacentárního přenosu lymfocytů od matky. Jak je uvedeno výše, T-lymfocyty jsou významně sníženy u všech forem těžké kombinované imunodeficience, ale počet a funkce B lymfocytů a NK buněk závisí na genetické vadě, která je základem SCID. Ve vzácných případech jsou pozorovány normální koncentrace imunoglobulinů, ale jejich nedostatečná specificita vede k úplné neúčinnosti humorální vazby. Níže se budeme zabývat některými rysy patogeneze různých forem těžké kombinované imunodeficience.

Molekulárně genetické znaky různých forem těžké kombinované imunodeficience

T- B- NK- TKIN

• Retikulární dysgeneze

Retikulární dysgeneze je vzácná forma těžké kombinované imunodeficience charakterizované poruchou zrání lymfoidních a myeloidních prekurzorů v raných stádiích vývoje v kostní dřeni. Předpokládá se autozomálně recesivní dědičnost, ale vzhledem k vzácnosti onemocnění nebyla prokázána. Molekulárně genetický základ onemocnění není znám. Onemocnění je charakterizováno těžkou lymfopenií, granulocytopenií, trombocytopenií, těžkými infekcemi vedoucími k předčasnému úmrtí pacientů.

T- B+ NK- TKIN

• X-vázaná těžká kombinovaná imunodeficience

X-vázaná SCID neboli deficit g-řetězce je nejčastější formou (více než 50 % všech forem těžké kombinované imunodeficience). Vyvíjí se v důsledku mutace v genu společného g-řetězce (CD132) receptorů interleukinů 2, 4, 7, 9, 15. Mutace v řetězci vede k blokádě receptorů, v důsledku čehož cílové buňky nejsou schopny reagovat na působení odpovídajících interleukinů. Imunologické poruchy vyvíjející se u těchto pacientů jsou charakterizovány absencí T-buněk a NK-buněk a zvýšením počtu B-buněk. V důsledku nedostatečné regulace T-buněk je produkce imunoglobulinů B-buňkami výrazně snížena.

• Nedostatek Jak3

Tyrozinkináza Jak3 z rodiny Janusových proteinů je nezbytná pro přenos aktivačního signálu ze společného řetězce IL2, 4, 7, 9 a 15 do buněčného jádra. Deficit jak3 způsobuje stejně hluboké poškození diferenciace T-buněk a NK-buněk jako deficience společného řetězce. Imunologické abnormality a klinické projevy u pacientů s deficitem Jak3 jsou podobné jako u X-vázané SCID.

• Nedostatek CD45

Transmembránová proteinová tyrosinkináza CD45, specifická pro hematopoetické buňky, je nezbytná pro přenos signálu z antigenního receptoru T a B buněk. Mutace v genu CD45 vedou k rozvoji SCID, charakterizovaného prudkým poklesem počtu T buněk, normálních B buněk a progresivním poklesem koncentrací imunoglobulinů v séru. Počet NK lymfocytů je snížen, ale ne úplně.

T- B- NK+ TKIN

• Kompletní deficit RAG1/RAG2

Proteinové produkty genů aktivujících rekombinaci (RAG1 a RAG2) iniciují tvorbu imunoglobulinů a T-buněčných receptorů nezbytných pro diferenciaci B a T buněk. Mutace genů RAG tak vedou ke vzniku těžké kombinované imunodeficience. U této formy imunodeficience chybí T a B buňky, zatímco počet NK buněk je normální. Množství sérových imunoglobulinů je výrazně sníženo.

• Radiosenzitivní SCID (nedostatek Artemis)

V roce 1998 byli identifikováni pacienti s těžkou kombinovanou imunodeficiencí TB-NK+ bez mutací genů RAG1/RAG, kteří jsou vysoce citliví na ionizující záření a mají poruchu opravy dvouřetězcových zlomů DNA. T- a B-lymfocyty rozpoznávají antigeny pomocí molekul T-buněčných receptorů (TCR) a imunoglobulinózy. Antigenně specifické oblasti těchto receptorů se skládají ze tří segmentů: V (variabilní), D (diverzita) a J (sjednocení). Polymorfismus antigenně specifických oblastí TCR a imunoglobulinů je zajištěn procesem somatického přeskupení a rekombinace V(D)J. Během rekombinace imunoglobulinových genů a TCR indukují proteiny RAG dvouřetězcové zlomy DNA. Oprava radiačně indukovaných a spontánních zlomů DNA vyžaduje řadu proteinkináz a nedávno identifikovaný faktor zvaný Artemis. Artemis je nezbytný pro zastavení buněčného cyklu v případě poškození DNA.

Mutace v genu Artemis vedou k rozvoji autozomálně recesivní těžké kombinované imunodeficience se zvýšenou radiosenzitivitou, charakterizovanou absencí T- a B-lymfocytů a chromozomální nestabilitou. Charakteristickým rysem klinických projevů, kromě těch charakteristických pro scex SCID, je přítomnost nomo-like lézí ústní sliznice a dalších lokalizací.

T- B+ NK+ TKИH

• Deficit IL-7R

Prekurzory T- a B-lymfocytů exprimují funkční IL7R sestávající z řetězce a a společného řetězce y. Exprese tohoto receptoru je klíčová pro zrání T-lymfocytů, ale nikoli pro vývoj B-lymfocytů. Mutace v genu pro alfa řetězec IL-7R vedou k SCID s fenotypem TB-NK+ a výrazně sníženými koncentracemi imunoglobulinů v séru.

T+ B+ NK-TKIN

V roce 2001 Gilmour KC a kol. poprvé popsali pacienta s nízkým absolutním počtem T-lymfocytů, normálním počtem B-lymfocytů a úplnou absencí NK buněk. Ačkoli nebyly nalezeny žádné mutace v genech pro společný řetězec Y ani JAK3, funkční studie prokázaly zhoršenou fosforylaci JAK3 prostřednictvím komplexu IL2R. Následná analýza průtokovou cytometrií ukázala významný pokles exprese beta řetězce receptoru IL15 (IL15Rbeta). Nebyly však detekovány žádné mutace v genu IL15Rbeta, což naznačuje přítomnost transkripčních defektů, které byly zodpovědné za nedostatek exprese řetězce IL15Rbeta.

• Nedostatek enzymů metabolismu purinů

Nedostatek dvou enzymů katalyzujících metabolismus purinů - adenosindeaminázy (ADA) a purinnukleosidfosforylázy (PNP) - je spojen s rozvojem kombinované imunodeficience. V důsledku absence těchto enzymů se hromadí toxické produkty pro buňky - deoxyadenosin a deoxyguanosin, které jsou v lymfoidních buňkách částečně fosforylovány a mění se na odpovídající deoxynukleosidtrifosfáty. Toxicita těchto produktů je obzvláště významná v rychle se dělících buňkách a spočívá v inhibici syntézy DNA, indukci apoptózy, narušení metylace atd. Oba tyto stavy jsou heterogenní v klinických projevech v závislosti na lokalizaci mutace podél genů a na rozsahu, v jakém v důsledku toho trpí funkce odpovídajícího enzymu.

• Deficit adenosindeaminázy (ADA)

Deficit adenosindeaminázy je jednou z prvních identifikovaných forem SCID. Gen pro adenosindeaminázu se nachází na 20ql3.ll. Je známo více než 50 mutací genu ADA. Existuje vztah mezi geneticky podmíněnou zbytkovou aktivitou adenosindeaminázy a metabolickým a klinickým fenotypem. ADA je exprimována v různých tkáních, její exprese je obzvláště vysoká v nezralých thymocytech a B lymfocytech, přičemž exprese ADA klesá s dozráváním buněk. Při deficitu adenosindeaminázy se v buňkách hromadí deoxyadenosintrifosfát a S-adenosylhomocystein. Tyto metabolity inhibují proliferaci TT a B lymfocytů.

Většina pacientů s deficitem adenosindeaminázy vykazuje všechny znaky SCID již v raném věku. Obvykle se jedná o pacienty s nejnižším počtem lymfocytů a s nejčasnějšími a nejzávažnějšími projevy. U těchto pacientů nedochází k uchovávání mateřských lymfocytů. Kromě imunologických poruch mohou poruchy metabolismu purinů způsobit poruchy skeletu. Rentgenové vyšetření tak odhalí zvětšené kostochondrální klouby (jako u křivice), rozšířené konce žeber, pánevní dysplazii. U pacientů byly popsány i následující neurologické změny: nystagmus, senzorická hluchota, spastické poruchy, porucha psychomotorického vývoje (nezávisle na infekcích). Častým příznakem deficitu adenosindeaminázy je zvýšení transamináz, pravděpodobně indikující přítomnost toxické hepatitidy.

V posledních letech byly popsány varianty deficitu ADA s „pozdním nástupem“ a byli identifikováni i zdraví jedinci s částečným deficitem enzymů.

Léčba pacientů s těžkými projevy deficitu ADA se prakticky neliší od terapie jiných SCID. Experimentální metodou je však podávání substituční terapie enzymem PEG-ADA intramuskulárně v dávce 15-30 mg/kg/týden. Korekce defektů vyžaduje dlouhodobou a kontinuální léčbu. Počet a funkce T lymfocytů se obvykle zlepšují do 6-12 týdnů terapie, ale i po dlouhodobé léčbě (10 let) u většiny pacientů přetrvává lymfopenie a zhoršená mitogenní odpověď.

• Deficit purinnukleotidové fosforylázy (PNP)

Gen PNP se nachází na 14ql3. Na rozdíl od ADA se aktivita purinnukleózové fosforylázy zvyšuje s dozráváním T lymfocytů. Při deficitu PNP se v buňkách hromadí deoxyguanosintrifosfát, který inhibuje proliferaci T lymfocytů.

Stejně jako u deficitu adenosindeaminázy se u většiny pacientů s deficitem purinnukleózafosforylázy vyvíjejí klinické projevy SCID v kojeneckém věku, i když v některých případech byl popsán i pozdější nástup. S deficitem PNP jsou spojeny urikémie a urikurie. Pacienti s deficitem purinnukleózafosforylázy mají často autoimunitní (hemolytická anémie, trombocytopenie, neutrolenie, systémový lupus erythematodes) a neurologické (plegie, paréza, ataxie, tremor, mentální retardace) projevy. Pacienti mají zvýšený sklon k rakovině. Laboratorní testy ukazují prudký pokles T lymfocytů a zpravidla normální počet B lymfocytů. Mezi projevy dysregulace B lymfocytů patří zvýšené hladiny imunoglobulinů, gamapatie a přítomnost autoprotilátek.

• Deficit MHC II

Syndrom nahých lymfocytů je vrozená imunodeficience, která se rozvíjí v důsledku absence exprese molekul třídy II hlavního histokompatibilního komplexu (MHC II) na povrchu buněk. U tohoto onemocnění, v důsledku defektů v genech řídících MHC II, nedochází k expresi jeho molekul nezbytných pro diferenciaci a aktivaci CD4+ buněk, selekce T-buněk v brzlíku je narušena a rozvíjí se těžká imunodeficience. Poškozené geny kódují čtyři vysoce specifické transkripční faktory (RFXANK, RFX5, RFXAP a CITA), které regulují expresi MHC II. První tři jsou podjednotky RFX (regulační faktor X), trimerního komplexu vázajícího se na DNA, který reguluje všechny promotory MHC II. CIITA (trans aktivátor třídy II) je koaktivátor nevázající se na DNA, který řídí expresi MHC II.

Toto onemocnění se vyznačuje typickými klinickými příznaky SCID, které jsou však mírnější. Ve skupině 9 netransplantovaných pacientů s tímto onemocněním byla tedy průměrná délka života 7 let.

Laboratorní vyšetření odhaluje významný pokles CD4+ lymfocytů s obecně normálním počtem CD8+ lymfocytů. U některých pacientů je patrná nedostatečná exprese nejen molekul MHC II, ale i MHC I. Obecně se jedná o výrazný deficit T-buněčné odpovědi a výrazně se snižuje i produkce imunoglobulinů.

• Nedostatek TAP

TAP (Transporter Associated Protein) je nezbytný pro transport antigenních peptidů do endoplazmatického retikula a jejich připojení k molekulám MHC třídy I. Byly identifikovány defekty podjednotek TAP 1 a 2 (TAP1 a TAP2). Charakteristické laboratorní projevy u pacientů s deficitem TAP jsou: nedostatek exprese MHC třídy I, téměř normální hladiny imunoglobulinů (u některých pacientů byl zaznamenán selektivní deficit IgM) a nedostatek protilátkové odpovědi na polysacharidové antigeny. Různí pacienti měli normální nebo progresivně klesající počet CD8 T lymfocytů, zatímco ostatní subpopulace lymfocytů byly obvykle normální. Tato forma CIN je spojena s vysokou náchylností k bakteriálním infekcím sliznice dýchacích cest a charakteristické jsou granulomatózní kožní léze. Virové infekce a infekce způsobené intracelulárními patogeny jsou vzácné. U některých pacientů byl popsán asymptomatický průběh a pozdní nástup klinických projevů imunodeficience.

• Nedostatek CD25

Mutace v genu pro alfa řetězec receptoru IL-2 (IL2Rct) {CD25) vedou k rozvoji CIN se snížením počtu a zhoršenou proliferací periferních T buněk a normálním vývojem B buněk. Diferenciace thymocytů není narušena, ale i přes normální expresi CD2, CD3, CD4 a CD8, CD25, kortikální thymocyty neexprimují CD1. Pacienti mají zvýšenou citlivost na virové infekce (CMV atd.) a od útlého věku trpí opakovanými bakteriálními a plísňovými infekcemi, chronickým průjmem. Pacienti mají také lymfoproliferaci podobnou té u ALPS. Předpokládá se, že je založena na porušené regulaci apoptózy v brzlíku, což vede k expanzi autoreaktivních klonů v různých tkáních.

• Nedostatek SVZ a CD3e

Komplex T buněk rozpoznávajících antigen se skládá ze samotného T-buněčného receptoru (TCR) a molekuly CD3. Existují dva typy TCR, každý se skládá ze dvou peptidových řetězců - ab a yv. Hlavní funkcí TCR je vazba antigenního peptidu asociovaného s produkty hlavního histokompatibilního komplexu a CD3 je přenos antigenního signálu do buňky. CD3 zahrnuje molekuly 4-5 typů. Všechny řetězce komplexu CD3 (y, v, e, £, t) jsou transmembránové proteiny. Mutace v genech řetězců y, v nebo £ vedou ke snížení počtu zralých T buněk s nízkou expresí TCR. Mutace v genu řetězce e vedou k porušení diferenciace thymocytů na úrovni CD4-CD8-. U lidí má deficit CD3 za následek snížení počtu CD8+ T lymfocytů a CD4+CD45RA+, obsah CD4+CD45R0+, B a NK buněk a koncentrace imunoglobulinů v séru jsou normální. Klinický fenotyp deficitu CD3y a CD3e se liší i mezi členy stejné rodiny, od projevů až po spíše mírný průběh onemocnění.

• Nedostatek ZAP70

Proteinové tyrosinkinázy rodiny ZAP70/Syk hrají důležitou roli v přenosu signálu z receptoru rozpoznávajícího antigen a jsou nezbytné pro normální vývoj T-lymfocytů. ZAP70 je nezbytný pro diferenciaci ab T-lymfocytů. Deficit ZAP70 má za následek selektivní deficit CD8+ buněk. Počet cirkulujících CD4+ buněk je normální, ale vykazují významné funkční poruchy v podobě nedostatečné produkce IL-2 a proliferativní aktivity. Koncentrace sérových imunoglobulinů jsou sníženy.