
第二节 联合免疫缺陷病
一、重症联合免疫缺陷病患儿母体T淋巴细胞经胎盘植入
【发病机制】
重症联合免疫缺陷病(SCID)是异质性遗传异常,特征为淋巴细胞发育的明显失衡,通常导致T细胞成熟的完全失败及T和B细胞功能的丧失。在SCID患儿中反复描述的异常是循环内存在母体T淋巴细胞。正常新生儿在产前或围产期存在母血经胎盘输注,但由于SCID患儿的T细胞无能,不能识别及排斥异体细胞,使母体T细胞持续存在。
【临床表现】
国外文献报道SCID患儿母体嵌合出现率高达40%,约1/2患儿无临床症状。与患儿HLA不一致的母体T细胞(单倍型相合)可诱发GVHD,尽管很少引起致命的、系统的、多器官的GVHD,但皮肤特征明显,有2个变异型:一种是慢性湿疹样皮疹,在2月龄或3月龄隐匿出现;另一种是生后2~4周出现弥漫剥脱性红皮病持续为弥漫脱屑样皮炎(图2-2-1),后者多同时出现淋巴结肿大,肝脾肿大和完全脱发。一例患儿表现为出生时大疱样红皮病,而无GVHD的其他表现。另一个GVHD的特征是肝病,肝的GVHD一直与皮肤的GVHD相关。通常表现为轻到中度肝酶升高不伴黄疸,2例患儿表现明显胆汁淤积,其中1例患儿仅有此GVHD表现。1例具有皮肤GVHD患儿有肾炎,病理显示广泛肾小管周围T淋巴细胞浸润。严重GVHD均见于B-SCID,轻微GVHD仅见于B+SCID。母体嵌合的细胞数量多少与GVHD无关。患儿与母体HLA不相容性与GVHD无关。母亲怀孕次数,患儿巨细胞病毒和卡介苗感染状态与GVHD无关。与GVHD相关的其他异常包括嗜酸性粒细胞增多,中性粒细胞缺乏,其中1/2患儿中性粒细胞缺乏生后即出现,提示网状发育不全诊断。有母体T淋巴细胞经胎盘植入引起GVHD造成噬血表现报道。网状发育不全母体嵌合出现率最高,其次为B-SCID,B+SCID。而PNP缺陷,MHCⅡ缺陷,Omenn综合征,ZAP-70缺陷,其他T+SCID至目前未见母体嵌合报道。最近有ADA-SCID患儿出现母体T细胞经胎盘植入的报道。由于植入的T细胞功能是不健全的,大部分患儿母体细胞不能保护机体对抗机会性病原感染(图2-2-2)。



图2-2-1 具有母体嵌合的Artemis缺陷患儿皮肤GVHD、血细胞TCRVB克隆性分析
A:患儿皮肤呈红皮病样表现;B:短串联重复示有母体嵌合;C:患儿外周血CD4+T细胞TCRVB呈寡克隆性
(外周血CD4+T细胞TCRVB的抗体方法检测来自于笔者医院免疫室的友情支持)
患儿5.5月龄,男。反复皮疹、间断发热2个月。淋巴细胞9 841/μl。CD3 32.9%,CD4 28.2%,CD8 3.8%,B 0.4%,NK 64.9%。卡介苗已接种。血培养示分枝杆菌生长,经分子鉴定为卡介苗。离院后不久夭折。二代测序示复合杂合Artemis基因G118X/exon 1-2del突变(经realPCR验证)


图2-2-2 具有母体嵌合的JAK3缺陷患儿肺CT、短串联重复毛细管电泳峰示意图
A:肺CT示右上肺脓肿;B:短串联重复毛细管电泳峰示意图
患儿 7月龄,男。发热 13天,咳嗽 8天。淋巴细胞 1 240/μl。CD3 15.3%,CD4 2.0%,CD8 11.6%,B 67.1%,NK 14.4%。短串联重复示有母体嵌合。二代测序示复合杂合的JAK3基因3097-1G > A/946-950GCGGA > ACinsGGT突变。在外院行骨髓移植,植入失败
【实验室检查】
由于母体嵌合的T细胞数目变化较大,患儿外周血淋巴细胞绝对计数,CD3+T,CD4+T,CD8+T细胞的绝对计数变化亦较大。但代表胸腺新近输出的原始CD4+T细胞绝对计数及TREC定量是明显降低的。母体淋巴细胞嵌合仅存在于T细胞富集成分,仅有一例NK细胞是母体来源的。最近有母体T和B淋巴细胞经胎盘同时植入的报道。大部分时候母体和自主来源T细胞不同时存在,也有同时存在的个别报道。不出现GVHD和轻度皮肤GVHD患儿,母体嵌合细胞为CD8+T细胞,对丝裂原刺激的增殖反应严重受抑制。具有严重皮肤GVHD患儿,母体嵌合细胞为CD4+T细胞,对丝裂原刺激有部分增殖反应。用抗CD3刺激,结果与用丝裂原刺激类似。除了一例患儿,对回忆抗原或同种异体抗原的增殖反应缺失。细胞因子谱提示为Th1/Tc1表型。母体T细胞的克隆谱为限制性的。牛皮癣样-苔藓样-海绵样伴坏死性角化细胞的皮肤病理提示SCID患儿的母体植入可能。
母体嵌合的检测方法包括用标准的补体介导的细胞毒分析行HLA分型或用抗人HLA-I特异的鼠来源的单克隆抗体行流式细胞分析。如果患儿是男孩,可用细胞遗传学的方法来判断是否有母体嵌合,若发现有XX核型,提示为母体来源,但SCID患儿淋巴细胞增殖缺陷,在丝裂原刺激下,诱导细胞分裂至中期可能会失败。用分子生物学的HLA配型方法可予以判断。目前最常用方法为短串联重复(short tandem repeat,STR)方法。
【鉴别诊断】
1.Omenn综合征
发病机制为SCID基因减效突变导致自体T淋巴细胞单克隆或寡克隆扩增导致的器官浸润。患儿嗜酸性粒细胞增多的程度、淋巴结肿大、肝脾肿大更明显。淋巴细胞为活化和记忆表型,细胞因子谱为Th2表型。母体嵌合阴性。
2.其他新生儿皮疹
包括鱼鳞病样红皮病(非综合征性、综合征性)、皮脂溢样皮炎、变态反应性皮炎、牛皮癣、毛发红糠疹、朗格汉斯细胞组织细胞增生症,锌、生物素、多种羧化酶和必需脂肪酸的营养缺陷,泛发先天性伤寒,以及皮肤肥大细胞病。
3.感染
金黄色葡萄球菌烫伤样皮肤综合征(staphylococcal scalded skin syndrome,SSSS),先天性皮肤念珠菌病。
【治疗及预后】
虽然经胎盘植入的SCID患儿母体T细胞可使发病延迟(图2-2-3),使存活期延长,但这部分T细胞功能不健全,另外外周性T细胞会逐渐耗竭,最终患儿会出现严重细胞免疫缺陷的临床表现。因此需密切监测细胞免疫功能,在严重感染出现前行干细胞移植使存活率增加。但由于母体T细胞存在,会影响HLA配型的判断,也会影响患儿基因型的判断,因此建议用颊黏膜拭子作为标本来检测(图2-2-4)。此外,此类患儿行干细胞移植后易于出现GVHD,可能需要更强的预处理方案。


图2-2-3 SCID患儿原始CD4+T细胞、STR示有母体嵌合
A1:正常对照原始CD4+T细胞正常;A2:患儿原始CD4+T细胞缺如;B:STR示有母体嵌合
(原始CD4+T流式检测来自于笔者医院免疫室的友情支持)
患儿3岁6个月,男。因尿色加深9天,间断发热5天,皮肤黄染4天入院。淋巴细胞370/μl。CD3 66.3%,CD4 4.2%,CD8 43.6%,B 17.0%,NK 12.0%。IgG 5.98g/L,IgA 0.599g/L,IgM 0.155g/L,IgE 50.1IU/ml。STR示母体嵌合率7.14%。原始CD4+T 2/μl。有急性肝功能衰竭及胆汁淤积性肝病。家长不同意肝穿,是否存在肝的移植物抗宿主病(GVHD)不详。二代测序未找到致病突变。建议骨髓移植


图2-2-4 具有母体嵌合的IL2RG缺陷患儿外周血、颊黏膜Sanger测序图
A:外周血Sanger测序显示IL2RG杂合(正常+突变)的峰;B:颊黏膜拭子Sanger测序显示IL2RG纯合的突变峰
(Sanger测序由北京迈基诺公司检测)
患儿4个月21天,男。因间断血小板减少、淋巴细胞减少3个月余,发热10天入院。淋巴细胞900/μl。CD3 93.5%,CD4 10.8%,CD8 79.2%,B 2.4%,NK 3.2%。脾大,腹部超声示脾内低密度。血培养分枝杆菌生长,经分子鉴定为卡介苗。STR示有母体嵌合。姨家男孩5月龄出现发热呼吸困难,外院诊断免疫缺陷,二代测序示IL2RG基因p.Q188X突变,后夭折。患儿外祖母姐妹所生的6个男孩中有3个在婴儿期不明原因夭折。患儿Sanger测序示与表弟相同的突变。在等待基因治疗过程中夭折
二、不典型重症联合免疫缺陷病
【概述】
随着医学的进步,越来越多的SCID婴儿能获得及时诊断和治疗。但也逐渐认识到,减效(hypomorphic)的SCID基因突变可引起不典型临床和/或免疫表型。此类患儿起病晚,临床表现相对轻,免疫表型变异大,使诊断困难。
【发病机制】
在重症联合免疫缺陷病中,T-B+-SCID占30%~50%,特征为循环T淋巴细胞缺如伴正常或升高的B淋巴细胞。X-SCID是最常见的T-B+-SCID,于1993年确定致病基因IL2RG。IL-2Rγ链是除 IL-2 外其他细胞因子受体的共同组成成分(IL-4、IL-7、IL-9、IL-15、IL-21),故又被称为γc。T细胞发育缺陷主要源自于IL-7受体通路受损。NK缺陷可能源自于IL-15受体通路缺陷。虽然受体缺乏内在激酶活性,但可募集和利用细胞内激酶来介导目标蛋白磷酸化。蛋白酪氨酸激酶3(JAK3)是细胞质内的一种酪氨酸激酶,与γc物理和功能上相关联,允许细胞因子依赖的信号转导。患儿表型与γc缺陷一致。重组活化基因(RAG1/RAG2)编码的蛋白参与T和B细胞抗原受体基因的体细胞重组。该蛋白识别重组信号序列,产生DNA双链断裂,允许V(D)J片段重组,其突变导致抗原受体产生缺陷。
【分子特征】
经常用的术语“leaky”SCID侧重于分子发现,指残留部分功能的SCID基因突变,该定义不仅包括“atypical”SCID,也包括经典SCID和Omenn综合征。IL2RG基因错义氨基酸替代(R222C)突变患儿具有不典型免疫表型,胸腺结构正常,循环T细胞数量正常且呈多克隆性,对丝裂原和抗原的增殖反应大多正常,但添加外源性IL-2,不增强对抗-CD3的增殖反应,可能源自于与IL-2亲合力降低。IL2RG剪接区突变产生2个转录本,一个转录本含有一个氨基酸替代,引起细胞表面高亲合力IL-2受体表达减少,患儿循环T、B、NK细胞数目正常,抗原特异的免疫反应缺陷。IL2RG的L271Q突变导致γc依赖的JAK3结合的细胞内信号降低而不是缺失,患儿逐渐出现T细胞活化表型。一些X-SCID患儿循环T细胞数目逐渐增加。1例单倍型相合的干细胞移植X-SCID患儿数月后出现保留部分功能的自主T淋巴细胞。
残留JAK3蛋白表达和功能的患儿出现自主的、活化的、寡克隆和功能低下的T淋巴细胞。1个JAK3复合杂合的起始位点和剪接区突变的家族,其中多个受累患儿出现不一样的表型,临床特征包括从早发致命的机会感染,到严重淋巴增殖疾病,再到存活至成年伴传染性软疣。循环T细胞呈寡克隆性,体外活化后不能上调Fas配体表达。1例患儿4岁未行干细胞移植,临床状态良好,其具有JAK3复合杂合的错义和剪接区突变,免疫表型为母体经胎盘输注T淋巴细胞和自主T淋巴细胞长时间共存,但自主T淋巴细胞最初为多克隆性,随时间变为限制克隆性,保留部分增殖功能。
Omenn综合征仅仅是SCID相关基因减效突变表型特征的一种,大部分是由RAG突变所致。RAG减效突变患儿还表现迟发的肉芽肿和自身免疫性疾病。在数例患儿中可检测到循环B细胞和自身抗体。RAG基因减效突变所致的其他表型还包括特发性CD4+T淋巴细胞减少症和高IgM表型。
表型的异质性也可能反映由于第2位点突变或真正的体细胞逆转所致的体细胞嵌合,至少保留部分蛋白表达和功能。一些患儿可出现多个逆转事件。体细胞逆转对临床和免疫表型的影响不好预测。对于SCID患儿,体细胞逆转易出现于T淋巴系,提示选择不同和/或逆转的T细胞前体具有增殖优势。
【临床表现】
Felgentreff等报告10例及世界范围内的63例不典型重症联合免疫缺陷病患儿,分为3组,1 组为 TlowBlow(n=28),2 组为 TlowB+(n=16),3 组为 ADA(n=29)。起病年龄 1 组为 0~14个月,2组为0~4岁,3组为3个月~17岁。3组具有相似的感染谱,仅有6例患儿在诊断时无重症感染,反复肺炎最常见,如肺孢子虫病。常见病毒感染如巨细胞病毒、EBV、VZV、HPV、JC病毒和肠道病毒,更常见于1组(图2-2-5)。持续的黏膜皮肤念珠菌病均见于3组,未见侵袭性真菌感染报道。败血症或脑膜炎、皮肤或器官脓肿、卡介苗感染均有报道。

图2-2-5 不典型IL2RG缺陷患儿肺CT示弥漫间实质病变
患儿7月龄,男。咳喘、间断发热45天。具有呼吸窘迫综合征(RDS),咽拭子甲型流感病毒及持续呼吸道合胞病毒抗原阳性,机械通气1个月顺利撤机。淋巴细胞3 560/μl。CD3 11.1%,CD4 10.6%,CD8 0.2%,B 53.3%,NK 31.8%。二代测序示IL2RG 基因R222C突变。待移植中
【实验室检查】
大部分患儿淋巴细胞减少,但1/3患儿淋巴细胞计数正常。大部分患儿CD3+T细胞减少,尤其以CD4+T细胞明显。在B-SCID变异组,1/3患儿B细胞 > 100/μl,在NK-SCID变异组,1/3患儿NK细胞 > 100/μl。约1/2患儿原始CD4+T细胞 < 20%。一部分患儿具有 > 20%的γδT细胞。TCRVB谱偏移仅见于第2组。大部分患儿PHA刺激的淋巴增殖受损(图2-2-6)。大部分患儿IgG水平正常。蛋白抗原阳性反应、肺炎双球菌抗体和同簇血凝素滴度见于少部分患儿。




图2-2-6 患儿原始CD4+T、淋巴增殖及STR结果
A1:正常对照原始CD4+T细胞正常;A2:患儿原始CD4+T细胞缺如;B1:正常对照淋巴增殖正常;B2:患儿淋巴增殖缺陷;C:STR示无母体嵌合
(原始CD4+T细胞流式检测及淋巴增殖检测来自于笔者医院免疫室的友情支持)
患儿 4.5 个月,男。发热 10 天,咳嗽、喘息 3 天。淋巴细胞 280/μl。CD3 47.7%(164/μl),CD4 29%(99/μl),CD8 19.4%(76/μl),B 0.4%(1/μl),NK 51.3%(176/μl)。原始 CD4+T 细胞缺如。淋巴增殖缺陷。STR 示无母体嵌合。患儿哥哥婴儿期夭折,在外院二代测序示TACI杂合c.572dupA(p.D191fs)突变,父携带。患儿二代测序亦找到与哥哥相同的杂合TACI变异,但考虑与病情无关。随访中,建议移植
【治疗及预后】
个别患儿不经治疗呈健康状态。少部分患儿经丙种球蛋白替代治疗,或抗生素预防,或免疫抑制治疗呈健康状态。一部分ADA缺陷患儿行PEG-ADA酶替代治疗,1例成功行ADA基因治疗。近1/3患儿行干细胞移植,14/24死亡。11例未行干细胞移植死亡,6例源于感染,1例源于肝硬化,1例源于慢性肺病,1例源于静脉阻塞病,2例死亡原因不明。因此组患儿临床表型变异大,合适的治疗方案的选择对临床医师是严峻的挑战。
三、Omenn 综合征
【概述】
Omenn综合征(OS)是SCID的特殊形式,临床感染表现同SCID,如婴儿期出现病毒、真菌肺炎、慢性腹泻及生长不良。但与经典SCID不同,患儿具有明显增大的淋巴组织,严重红皮病,IgE升高和嗜酸性粒细胞增多。
【发病机制】
Omenn综合征发病机制为SCID基因减效突变使胸腺内有限数量T细胞成熟,一个或多个T细胞克隆在外周血和组织中不正常扩增。中枢耐受的打破,Treg产生缺陷,T淋巴细胞稳态扩张可能参与Omenn综合征的发病。该群细胞为Th2表型,由于缺乏免疫系统的其他成分的正确调节,分泌大量的细胞因子,促进自身免疫和过度炎症。大部分Omenn综合征患儿是由RAG1/RAG2的减效突变引起。其他致病基因还包括IL2RG、IL7RA、Artemis,亦与其他综合征性异常有关,尤其是软骨毛发发育不良(RMRP)、腺苷脱氨酶(ADA)缺陷、DiGeorge综合征、CHARGE综合征、LIG4缺陷,伴发的相关综合征特点有助于鉴别。
【分子特征】
RAG1/RAG2基因位于13号染色体长臂1区3带。目前观点认为常染色体隐性RAG1/RAG2无效突变(< 1%野生型重组活性)引起经典T-B-NK+SCID,减效突变(> 1%野生型重组活性)引起Omenn综合征和其他表型。已有越来越多证据表明,RAG1/RAG2减效突变可引起除Omenn综合征外的明显不同的临床表型。实际上同一家系内相同突变可引起不同表型,提示除突变因素外,基因外及环境因素亦影响临床表型。
【临床表现】
Omenn综合征患儿感染的临床表现与SCID患儿类似,生后头一年内出现慢性腹泻、肺炎和生长不良。肺炎主要由卡氏肺孢菌或病毒如腺病毒或副流感病毒引起。与经典SCID患儿缺乏淋巴结或淋巴结稀少不同,Omenn综合征患儿均具有肿大的淋巴结,经常有肝脾肿大。此外,患儿有周身的红皮病(图2-2-7及图2-2-8),经常引起脱发和眼睫毛、眉毛缺失。通过皮肤和肠道的严重蛋白丢失导致全身水肿和代谢失衡。重要的是,Omenn综合征的症状随着时间演变,可在不同时间点出现。而且,一些患儿可能仅出现一些症状,而不是全部症状,则被称为不典型Omenn综合征(图2-2-9)。

图2-2-7 RAG1缺陷所致Omenn综合征患儿皮肤呈弥漫红皮病样表现
患儿27天,女。皮疹27天,发热半天。WBC 20.32×109/L,N 48.4%,L 10%,Eo 35.2%,IgE > 2 500IU/ml。CD3 90.1%,CD4 65.2%,CD8 24.6%,B 0.5%,NK 6.6%。STR示无母体嵌合。二代测序示复合杂合RAG1基因Arg396Cys/Arg404Trp突变

图2-2-8 Artemis缺陷所致Omenn综合征患儿皮肤明显发红
患儿4个月22天,女。皮疹3个月余,淋巴结肿大1个月余,腹泻1个月加重半月。淋巴细胞 2.36×109/L。IgG 0.79g/L,IgA 0.208 6g/L,IgM 0.132g/L,IgE 8.59IU/ml。CD3 59.8%,CD4 28.5%,CD8 28.55%,B 0.2%,NK 39.1%。STR示无母体嵌合。二代测序示复合杂合的ARTEMIS基因E439Lfs*7/T167Yfs*4突变

图2-2-9 IL2RG缺陷所致不典型Omenn综合征患儿皮肤散在红色斑块
患儿5.5月龄,男性。皮疹、间断发热2个月余。有败血症,肝脾明显肿大。淋巴细胞290/μl。CD3 4.9%,CD4 4.4%,CD8 0.5%,B 48.2%,NK 1.8%。STR示无母体嵌合。二代测序示IL2RG基因R289X突变。皮肤病理示表皮未见变化,真皮浅-深层血管周灶状密集的淋巴细胞、组织细胞及中性粒细胞浸润。有少许核尘。未见纤维素样坏死。免疫组化 Ki-67(40%+),CD68(+)
一些综合征特征有助于揭示潜在的分子基础。严重身材矮小和短肢提示软骨毛发发育不良,该综合征其他常见特征还包括毛发异常、贫血和先天性巨结肠,干骺端发育不良可出现于婴儿期或1岁后变明显,生长迟缓可变,一些患儿生长正常,而且典型的干骺端改变可延迟出现或不出现。低钙、先天性心脏病、小下颌提示DiGoerge综合征。神经异常提示ADA缺陷。小头畸形提示LIG4缺陷。
【实验室检查】
外周血嗜酸性粒细胞增多。胸腺新近输出受损(原始CD4+T细胞和TREC明显降低)。T细胞共同表达CD45RO和HLA-DR,分别代表记忆和活化。淋巴细胞对抗原刺激的体外增殖严重受抑制,对丝裂原和抗-CD3刺激的体外增殖变异大,但通常是降低的。体液免疫一致性受抑制,IgE水平经常升高。B细胞降低或缺乏提示RAG1/2、Artemis、LIG4突变可能,其他形式Omenn综合征患儿B细胞正常。NK细胞缺乏提示IL2RG、JAK3突变可能。外周血一个或多个T 细胞克隆扩张是Omenn综合征的一个标志,Vβ17、Vβ14、Vβ13、Vβ3更易于过度扩张。
胸腺组织病理示胸腺发育不良伴少量残余淋巴细胞。HE染色示胸腺细胞耗竭,皮髓质结构完全缺失,无哈索尔(Hassall)小体。胸腺上皮细胞排列为小巢样的紧密结合的纺锤样的细胞,被纤维血管分隔。免疫组化分析示残留的经常位于髓质区的表达CD4或CD8的CD3+T细胞。
皮肤病理HE染色示棘层肥厚和角化不全。角化不良和海绵层水肿见于表皮生发层,空泡经常见于基底层。炎症细胞可见于表皮层,但主要在真皮层明显,也可见于表皮真皮交界处。炎症浸润主要包括单核细胞和嗜酸性粒细胞,含有CD3+T细胞(主要CD4+T)和少量巨噬细胞。
【鉴别诊断】
SCID患儿母体T淋巴细胞经胎盘植入:临床表型与Omenn综合征无法区别。细胞因子谱提示为Th1/Tc1表型。此现象存在提示患儿T细胞更无能。由于母体T细胞残留少许功能,会提供些许保护,但患儿最终结局不良。
【治疗及预后】
Omenn综合征的治疗同SCID。预后不良,干细胞移植为根治方法。
四、X-连锁高IgM综合征
【概述】
高IgM综合征是一组原发免疫缺陷异常,由于免疫球蛋白类别转换重组(CSR)缺陷导致IgG、IgA、IgE缺陷伴正常或升高的IgM。参与此过程的数种不同基因产物已获得鉴定。类别转换重组和相关的体细胞高频突变(SHM)过程已获得阐述。大部分,但不是所有具有类别转换重组缺陷的患儿也具有体细胞高频突变缺陷。根据发病机制,目前分为2类:一类为CD40信号缺陷,引起体液免疫缺陷和机会性病原感染;另一类为B细胞内在类别转换重组缺陷导致单纯的体液免疫缺陷。
【发病机制】
X连锁隐性高IgM综合征(X-linked hyper IgM syndrome,XHIGM)是由CD154突变引起,CD154为活化的T细胞表面瞬时表达的CD40配体(CD40 ligand,CD40L)。缺失的CD40L和CD40的相互作用影响B细胞增殖、生发中心形成、免疫球蛋白 CSR、SHM和长寿命浆细胞形成。
普通淋巴前体细胞成熟为产生类别转换的免疫球蛋白的B细胞和终末分化的浆细胞过程通常包括抗原非依赖和依赖的步骤。抗原非依赖步骤出现于胚胎期的肝脏,然后是骨髓。胚系DNA的免疫球蛋白重链(immunoglobulin heavy chain,IGH)基因座位重组产生独一无二的抗体特异性开始于祖B细胞阶段,结束于前B细胞阶段。IGH基因座位重组过程由RAG1/RAG2启动,后者与特异重组信号序列结合启动双链DNA断裂。相关DNA的删除使需要的基因处于毗邻位置,然后通过NHEJ的机制来修复dsDNA。RAG基因缺陷或参与NHEJ dsDNA修复过程基因(如Artemis、LIG4)缺陷导致不能产生T、B细胞受体,临床特征为重症联合免疫缺陷病。共济失调毛细血管扩张症基因和Nijmegen断裂综合征基因均影响NHEJ,有时导致高IgM免疫表型。IGH基因座位重组一直导致VDJ序列与免疫球蛋白重链μ的恒定区基因(immunoglobulin heavy chain constant region μ,IGHM)相关。成熟的原始B细胞表达表面的IgM和IgD。
B细胞发育的抗原依赖的第二阶段出现于外周,在淋巴组织的生发中心(GC)中继续发育。该阶段依赖于一定数量的B细胞受体抗原配置信号、细胞因子效应和与T细胞直接相互作用的共刺激信号。B细胞可继续发育为浆细胞或通过生发中心的成熟变为表达CD27的记忆B细胞。
CD40L/CD40相互作用促进GC中B细胞的发育,被CSR和SHM的始动所必要。CD40持续表达于B细胞表面,CD40L瞬时表达于活化的CD4+T淋巴细胞表面。CD40的信号通过TRAF活化,然后通过NF-κB通路将信号传递入细胞核。
CSR将之前建立的与IGHM恒定区基因相关的独一无二的V(D)J重组转变为与另外一个替代的恒定区基因相关,如IGHG、IGHA、IGHE。该过程包括dsDNA断裂,相应序列的删除和后续的dsDNA修复。该过程不同于免疫球蛋白基因的VDJ重排。重组发生于恒定区边界的5′端的S区域和VDJ和IGHM序列间的内含子之间。起始于S区域上游一个点的DNA转录,产生单链的DNA基质,受活化诱导的胞苷脱氨酶(AID)作用,将胞苷变为尿苷。尿苷的N糖基化酶(UNG)删除尿苷残基利于内核苷酸酶作用产生DNA链的单链断裂。错配修复蛋白复合体包括增加的减数分裂后分离2(postmeiotic segregation increased 2,PMS2)和MRN(MRE11-RAD50-NBS1)复合体可能利于单链变为双链断裂。通过相应DNA删除,dsDNA修复开始启动,共济失调毛细血管扩张症基因(ATM)参与此过程,DNA修复利用NHEJ机制。
SHM使IGHV基因产生非常频繁的突变,表达这些突变IGHV基因的B细胞具有高的抗体亲和力。在负载抗原的滤泡树突状细胞和滤泡B辅助T细胞存在下,利于B细胞在GC增殖来获得抗体反应的亲和力成熟。SHM过程较CSR过程欠清楚。AID功能至关重要,dsDNA断裂出现与CSR近似。错配修复酶和错误倾向的DNA聚合酶用来参与修复伴高出现率的碱基替代,但是NHEJ机制并未被利用。
【分子特征】
CD154(CD40L)基因位于Xq26,5个外显子编码39kD的糖蛋白,属于肿瘤坏死因子家族一员。蛋白以三聚体的形式表达于细胞表面,包括细胞表面的CD40结合结构域,一个短的跨膜结构域和细胞质内的尾部。瞬时表达于活化的CD4+T细胞表面,受到严密的调节。
大部分为无义突变导致的终止密码子。内含子突变,插入/缺失所致的移码突变导致蛋白被截断。内含子突变导致框内缺失。插入突变导致氨基酸插入。累及2个外显子以上的缺失导致蛋白不稳定。一小部分为错义突变。近一半突变位于外显子5。错义突变主要集中于外显子5。突变主要位于细胞外结构域,最多见于细胞外结构域中的TNF结构域。一部分突变位于跨膜结构域。个别突变位于细胞质结构域。用CD40L抗体检测提示少部分患儿CD40L正常表达。用CD40抗原检测显示患儿CD40L表达正常或者表达减弱或者明显降低。
【临床表现】
男性发病。女性携带者偶可发病。患儿多在1岁内起病,出现反复鼻窦呼吸系统感染。患儿机会性感染敏感性增加,肺孢子虫病可以是40%患儿的首发表现(图2-2-10)。慢性症状性小肠隐孢子虫病可导致持续腹泻、生长迟缓和体重不增。硬化性胆管炎是临床和亚临床感染的常见并发症,导致肝功能异常甚至肝硬化,胆管癌的风险增加。在早期未移植的病例中,50%患儿有慢性肝病,导致很多病例早期死亡。播散性巨细胞病毒感染,微小病毒引起的纯红细胞性再生障碍性贫血,弓形虫、隐球菌、组织胞浆菌和分枝杆菌感染亦见报道。50%患儿有中性粒细胞缺乏。自身免疫性疾病可表现为关节炎、炎性肠病、血小板减少、自身免疫性溶血性贫血。累及胆管和小肠的恶性肿瘤危险性增加。淋巴恶性肿瘤的危险性增加未见报道。

图2-2-10 XHIGM患儿肺CT(A1~2)示双肺弥漫透过度减低
患儿7月龄,男。间断发热伴腋下淋巴结肿大4个月、气促2个月、咳嗽1个月。淋巴细胞5.68×109/L。CD3 58.9%,CD4 33.2%,CD8 24.7%,B 35.1%,NK 2.7%。IgG < 0.33g/L,IgA 测不出,IgM 1.77g/L,IgE 0.09IU/ml。支气管肺泡灌洗液(BALF)卡氏肺孢菌聚合酶链式反应(PCR)检测阳性。经复方新诺明治疗后临床痊愈出院。Sanger测序示CD154基因IVS1+1G > A突变
【实验室检查】
血IgG、IgA、IgE明显降低,伴正常或升高的IgM。近一半患儿起病时IgM是正常的,尤其在幼儿中IgM正常的患儿比例更高。有IgA、IgE升高的报道。可产生一些抗多糖的IgM抗体,包括同簇血凝素,但对蛋白抗原无反应。外周总B细胞数正常,但缺乏转换的记忆B细胞(IgM-IgD-CD27+),唯一的记忆亚群为IgM+IgD+CD27+B细胞。部分患儿可有颈淋巴结和扁桃体缺如。淋巴结病理检查示滤泡和生发中心少见,浆细胞也少见。大部分突变使蛋白表达缺失。寻找其他T细胞活化标志很重要,如CD25和CD69表达,作为活化过程的参照。一小部分剪接区突变或细胞质内的突变导致残留部分或正常的CD154蛋白表达可使确切诊断困难。新生儿阶段的T细胞反应不成熟可导致假的阴性CD154表达。
【鉴别诊断】
1.常染色体隐性高IgM综合征
AID、UNG突变患儿具有巨大淋巴结和生发中心。INO80突变患儿具有严重细菌感染。MSH6突变患儿具有肿瘤的家族或个人史。
2.X连锁淋巴增殖综合征
少数患儿可仅表现为低丙种球蛋白血症及反复细菌感染,此时需要与XHIGM鉴别。
3.常染色体显性PIK3CD及常染色体显性PIK3R1缺陷
患儿更易于出现淋巴增殖,自身免疫,EBV、巨细胞病毒感染。
4.常染色体隐性CARD11缺陷
患儿表现为进展性全低丙种球蛋白血症,淋巴增殖缺陷,属于联合免疫缺陷病,机会性病原感染常见。
5.遗传性叶酸吸收不良
部分患儿可表现无丙种球蛋白血症,但属于联合免疫缺陷病,淋巴增殖缺陷,机会性病原感染常见。
6.常见变异型免疫缺陷病或偶尔布鲁顿无丙种球蛋白血症
患儿也可表现为低IgG和IgA、IgM正常,类似高IgM综合征。蛋白抗体反应缺陷。布鲁顿无丙种球蛋白血症患儿外周B细胞缺如。常见变异型免疫缺陷病患儿更易于出现自身免疫、淋巴增殖、肉芽肿、淋巴瘤等。
7.伴有低丙种球蛋白血症的综合征
如共济失调毛细血管扩张症(Ataxia Telangiectasia,A-T),DNA修复机制的其他更复杂缺陷也可导致高IgM样的表型,综合征特征有助于鉴别诊断。
8.继发的高IgM形式
可见于先天风疹病毒感染、肿瘤或抗癫痫治疗。
【治疗及预后】
在肝脏病变出现前早期干细胞移植效果较好,为根治方法,欧洲报道治愈率为58%。年长儿移植后易出现隐孢子虫病复发和暴发性肝衰竭。移植后死亡与隐孢子虫感染和腺病毒、巨细胞病毒感染再活化有关。暂时不能行骨髓移植者给予丙种球蛋白替代治疗。虽然15岁时大部分患儿存活,近50%患儿至30岁时死亡。巴龙霉素预防隐孢子虫的疗效未获肯定,所有的饮用水要煮沸或滤过(直径 < 1μm),避免幼儿在游泳池、池塘和湖里游泳,> 5岁患儿允许在游泳池游泳,避免与农场动物接触,尤其是羊和牛,避免与小猫、小狗接触,分析所有腹泻的原因。复方磺胺甲唑预防卡氏肺孢菌被认为有效。大剂量丙种球蛋白对50%中性粒细胞缺乏患儿有效,所有患儿均表现出对G-CSF有效。
附:X连锁高IgM综合征与肺孢子虫病
(一)卡氏肺孢菌及肺孢子虫病的流行病学
卡氏肺孢菌100年前被定义为原虫,1988年从系统发生上重新归类为真菌。卡氏肺孢子菌肺炎(pneumocystis carinii pneumonia,PCP)是人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)感染者出现获得性免疫缺陷综合征(acquired immunodeficiency syndrome,AIDS)的定义性疾病。常见症状为隐匿出现的进展性的呼吸困难、干性咳嗽、低度发热,查体通常发现呼吸、心率增快,听诊正常。不伴AIDS者呼吸功能不全的出现较急骤,肺部病理有较多的中性粒细胞和较少的病原体。典型放射线特征为双侧肺门周围的间质浸润,随疾病进展变成一致性广泛浸润,较少见表现为实性或多发结节、上叶浸润、肺气肿和气胸,胸腔积液和胸腔淋巴结肿大少见。高分辨肺CT更敏感,示广泛的磨玻璃密度增高和小囊性病变。
卡氏肺孢菌具有包囊和滋养体两种形态。滋养体为可变的多形体,类似阿米巴。包囊直径4~6μm,呈圆形,成熟的包囊内一般含有8个囊内小体。卡氏肺孢菌对肺有独一无二的趋向性,主要作为肺泡病原,不侵袭宿主,少见播散。成熟包囊进入肺泡后破裂,囊内小体脱囊后发育为滋养体,滋养体紧贴肺泡上皮寄生及增殖,包囊多位于肺泡中央。由于体外培养不能繁殖,诊断只能借助于染色后显微镜观察。AIDS患者诱导痰的PCP阳性率为50%~90%,若阴性,则行支气管肺泡灌洗检查,很少需要经支气管镜及外科肺脏病理检查。单克隆抗体的优势在于能同时染色滋养体和包囊,尤其肺孢子虫病时滋养体较丰富,该方法更显重要。用PCR方法扩增线粒体大亚单位核糖体RNA,较传统染色方法更敏感和特异。血清样品的PCR检测意义不大。
潜伏感染的再活化理论流行了很多年,目前有证据表明人-人传播是获得新感染的主要途径,未被感染者可能是无症状携带者。尽管支持空气传播,但目前不建议呼吸道隔离PCP患儿。几乎所有哺乳类均可检测到肺孢子菌,人类至2岁时血清基本均呈阳性反应。肺孢子菌包括不同遗传特征的家族,且具有宿主特异性。如感染人类者被称为卡氏肺孢菌,不感染鼠类,相反亦如此。
肺孢子虫病是最常见和严重的机会性感染之一。在HIV时代前,主要见于营养不良、血液恶性病和原发性免疫缺陷病。自20世纪80年代始,PCP主要与HIV高度相关。目前在发达国家常规开展抗HIV的抗反转录病毒治疗,与PCP相关因素在成人获得重新评估,主要包括血液恶性病、移植和自身免疫性疾病。
(二)X连锁高IgM综合征(XHIGM)与肺孢子虫病
肺孢子虫病占所有XHIGM患儿肺炎的59%,是最显著的特征,而且可以是40%患儿的首发表现,有部分患儿在诊断后出现PCP甚至反复PCP。XHIGM患儿易于出现PCP肺炎的机制尚未完全清楚,CD154基因敲除小鼠可自然出现PCP,提示CD154共刺激因子在抗卡氏肺孢菌免疫中起重要作用。
肺孢子虫病是可治愈性的,早期治疗非常重要,尤其非HIV患儿若需要呼吸机支持治疗则预后极差。文献报道在抗肺孢子菌的同时应用激素会明显改善病情。虽然有耐复方磺胺甲唑的卡氏肺孢菌出现的担忧,但目前尚无证据。
可见XHIGM患儿是肺孢子虫病的高危人群,及早诊断及有效治疗会改善预后,对此类患儿预防用药尤其重要,移植是根治方法。
五、DOCK8缺陷
【概述】
2009年Zhang等对表现为广泛皮肤病毒感染,易进展为癌伴低T、B、NK细胞的患儿进行研究,认为该类疾病是联合免疫缺陷病的一种。用比较基因组杂交的方法发现DOCK8基因多种大的缺失、插入、缺失及点突变。2009年Engelhardt等用基因组纯合子单倍型方法和拷贝数变异方法证明大部分常染色体隐性高IgE综合征(autosomal recessive hyper IgE syndrome,AR-HIES)的致病基因为胞质分裂贡献者8(the dedicator of cytokinesis 8,DOCK8)。
【发病机制】
DOCK8属于不典型鸟嘌呤核苷酸交换因子DOCK180超家族一员,具有活化Rho/Rac/Cdc42家族GTPases的功能。DOCK8蛋白具有DOCK同源结构域1和2(DOCK-homology region 1和 2,DHR1和 2),DHR1与 PIP3结合,使 DOCK8被募集到细胞膜。DHR2与GTPases作用,介导GTP-GDP交换反应。多种组织中可检测到DOCK8的mRNA转录,但在T、B淋巴细胞中表达水平最高。存在多种DOCK8的mRNA异构体,在原发的T淋巴细胞中DOCK8的mRNA缺乏外显子1。在间质内移行的树突状细胞的前向缘中,DOCK8为Cdc42空间活化所必需。DOCK8缺陷导致树突状细胞不能移行至淋巴结的被膜下窦,导致CD4+T细胞预激活缺陷和记忆CD8+T细胞产生缺陷。DOCK8缺陷使溶解的免疫突触处的肌动蛋白聚集缺陷,损伤NK细胞溶解功能,可被外源性的IL-2纠正。NK细胞系DOCK8耗竭引起明显细胞溶解活性降低。在B淋巴细胞,DOCK8作为TLR9下游和STAT3上游的调节蛋白。DOCK8缺陷鼠不能形成生发中心和边缘带B细胞形成缺陷。DOCK8缺陷影响长期的记忆B细胞形成。
【分子特征】
DOCK8基因位于9p42,包含48个外显子,基因组DNA长度250kb。这个亚端粒区域包含多个Alu重复序列和其他短的重复序列,利于染色体间的重组。由于Alu介导的重组,很多病例具有大的缺失,甚至累及邻近基因。点突变通常导致蛋白不稳定。因此蛋白表达缺失见于大部分患儿。有体细胞逆转的报道。
【临床表现】
综合文献报道显示患儿平均诊断年龄10岁,2/3在第1个10年,1/3在第2个10年,个别在第3个和第5个10年获得诊断。评分系统大部分至少40分(最高67分),1/3为20~40分。与常染色体显性高IgE综合征(AD-HIES)共同点是患儿均具有湿疹(图2-2-11A、图2-2-12B)、皮肤脓肿、鼻窦及肺感染、念珠菌病、IgE升高、嗜酸性粒细胞升高。患儿基本均有湿疹,1/3有新生儿期皮疹。大部分有皮肤脓肿,器官脓肿见于肝、肾、肺和脑,金黄色葡萄球菌和曲霉菌各见于1例肾和脑脓肿。患儿基本均出现上下呼吸道感染,大部分出现至少1次肺炎,1/3患儿肺炎多于5次,肺间质破坏可导致支气管扩张(图2-2-12A)和肺囊疱,但不多见。2/3患儿有黏膜皮肤念珠菌感染。系统性念珠菌感染亦有报道,包括肺炎和脓毒症。曲霉菌导致的肺定植、鼻窦炎、慢性感染和慢性变应性支气管肺曲霉菌病均有报道。其他真菌感染少见,如股癣、隐球菌病(脑膜炎、皮肤脓肿)。寄生虫感染如溶组织阿米巴和隐孢子虫可见报道。与AD-HIES最明显的不同特征是皮肤病毒感染。难以控制的继发于HPV的扁平疣和疣状疣(图2-2-11B),广泛播散的传染性软疣常见,反复单纯疱疹和水痘带状疱疹病毒感染也常见。可见疱疹病毒引起的肺炎、脑膜炎、脑炎、视网膜炎、角膜炎和/或结膜炎。非皮肤病毒感染包括致命的JC病毒相关进展性多灶性白质脑病,轮状病毒肠炎,甲乙丙型肝炎亦可见。一半患儿有哮喘,大部分有过敏,主要为食物过敏、环境及吸入变应原(包括乳胶和药物)过敏。体重不增长和发育不良常见。自身免疫性溶血性贫血亦有报道。中枢神经系统除感染外,还包括血管炎、血管瘤、脑梗死/脑卒中。中枢神经系统淋巴瘤(伯基特、非霍奇金),咽后壁伯基特淋巴瘤和鳞癌有报道。鳞癌通常与HPV感染有关,难以治愈。结缔组织、骨骼、牙齿异常不常见。
【实验室发现】
血IgM经常降低,回忆抗原特异性抗体滴度降低或缺失,同簇血凝素滴度降低。淋巴细胞减少常见,随年龄进展。T、B、NK细胞通常都减少。记忆B淋巴细胞、转换记忆B淋巴细胞降低或缺失。TREC降低。
用流式细胞分析方法或免疫印迹方法检测DOCK8蛋白表达缺失。用反转录聚合酶链反应(reverse transcription-polymerase chain reaction,RT-PCR)方法寻找被剪接的外显子。二代测序并Sanger测序验证点突变。拷贝数变异(copy number variant,CNV)、多重链接探针扩增(multiplex ligation-dependent probe amplification,MLPA)(图2-2-12C)、微阵列比较基因组杂交(array-comparative genomic hybridization,array-CGH)检测连续多个外显子缺失。
【鉴别诊断】
常染色体显性高IgE综合征:显性负调节的STAT3突变导致AD-HIES,患儿除了具有反复皮肤及肺金黄色葡萄球菌感染、皮肤冷脓肿、肺囊泡形成、高IgE、嗜酸性粒细胞升高外,其独一无二的特征是具有结缔组织、骨骼和血管异常等各种表现。而常染色体隐性DOCK8缺陷患儿通常不具有囊泡形成肺炎,缺乏结缔组织、骨骼和血管异常特征。皮肤病毒感染及过敏特征更常见。

图2-2-11 DOCK8缺陷患儿皮疹情况
A:面部湿疹样皮疹;B:手部多发疣
患儿5岁,男。发热、咳嗽40天,皮疹3天。患儿具有播散性隐球菌病(皮肤、纵隔、肺、肝、脾)。皮疹刮片真菌培养及鉴定为新型隐球菌。血EBV-DNA阳性。2年前双手出现疣状增生。父母为姨表兄妹。WBC 20×109/L,N 8.52×109/L,L 7.52×109/L,Hb 91g/L,PLT 762×109/L,Eo 10.5%(2.09×109/L)。CD3 71.1%,CD4 16.4%,CD8 51.2%,B 17.9%,NK 6%。IgG 12.6g/L,IgA 3.12g/L,IgM 0.685g/L,IgE 1 530IU/ml。二代测序示DOCK8基因 exon 2-30纯合缺失突变


图2-2-12 DOCK8缺陷患儿肺CT、皮疹及MLPA结果
A:肺CT示弥漫支气管扩张;B:手部湿疹样表现;C:患儿DOCK8的多重链接探针扩增(MLPA)结果
患儿7岁,女。发热、咳嗽10天,喘7天。8月龄开始反复咳喘,频繁。WBC 11.48×109/L,N 10.77×109/L,L 0.56×109/L,Hb 116g/L,PLT 252×109/L。CD3 49.1%,CD4 27.9%,CD8 15.9%,B 46.7%,NK 1.1%。IgG 13.10g/L,IgA 0.548g/L,IgM 0.5g/L,IgE 1 768.68IU/ml。二代测序示 DOCK8 基因杂合 A1526P 突变(母携带)和杂合全外显子缺失突变(新生突变)
【治疗及预后】
湿疹可严重,局部治疗很难控制,有的患儿需要系统免疫抑制剂如皮质激素,但要仔细权衡,而且很难减停,可使皮肤病毒感染加重,增加机会感染可能。常规治疗疣和传染性软疣经常无效,IFN-α效果不一致。丙种球蛋白替代治疗用于特异抗体缺陷者,可改善鼻窦及肺感染的发生和严重度,对病毒感染过程无影响。造血干细胞移植可治愈。病死率为34%,平均死亡年龄9岁3个月。大部分死于第1个10年,其余第2个10年。死亡原因包括脑炎、病毒和真菌感染、脓毒症、脑淋巴瘤、消耗和代谢紊乱、呼吸衰竭、主动脉瘤破裂、JC病毒阴性的进展性多灶性白质脑病。10岁时存活率为67%,18岁时下降为48%。
六、ZAP70缺陷
【概述】
获得性免疫系统通过精细调节来对抗入侵的病原。基因缺陷所致淋巴细胞通路受损可使患儿出现免疫缺陷。70kDa的ζ链相关的蛋白激酶(ζ-chain-associated protein kinase of 70kDa,ZAP70))是蛋白酪氨酸激酶的一种,与活化的T细胞受体相互作用转导下游信号,是获得性免疫反应调节的重要参与者。ZAP70于1992年获得克隆。于1994年首次报道复合杂合ZAP70缺陷导致SCID。
【发病机制】
αβTCR异源二聚体在内质网中与CD3的εγ和εδ链的恒定区及ζ链的同源二聚体组合。CD3和ζ具有重要的细胞质结构域,包含具有信号转导功能的模体,由免疫受体酪氨酸活化模体(ITAM)编码。TCR的刺激导致PTK的活化,2个PTK家族成员Src和Syk/ZAP70参与受体诱导的大部分远端信号事件。T细胞表达的Src家族激酶包括Lck、Fyn。Src激酶通过磷酸化Syk和ZAP70的酪氨酸对催化活性起重要作用。TCR诱导活化后,Lck通过ZAP70的SH2结构域与CD3ζ链磷酸化的ITAM结合募集ZAP70至TCR/CD3信号复合体,介导CD3ζ链ITAM的磷酸化。在此过程中,ZAP70构象出现改变,由自身抑制形式变为活性形式,最终导致T细胞活化、增殖和分化。具有相同ZAP70突变的患儿和小鼠具有不同的临床表型。保守的DLAARN序列位于ZAP70激酶活性区,具有其错义突变的不同品系小鼠均完全缺乏成熟的TCRαβ+T细胞,相反具有其纯合突变的患儿缺乏CD8+T细胞和无功能的数目正常的CD4+T细胞。种属特异性不同可能反映在T细胞发育过程中,ZAP70和同源的酪氨酸激酶Syk表达方式不同。在ZAP70缺陷患儿,Syk对CD4+T细胞的产生可能起补偿作用。在pre-TCR配置的反应中,ZAP70可能起重要作用。ZAP70缺陷患儿循环TCRαβ+T细胞δRec-ψJα重组产物水平降低,该产物是在T细胞早期发育阶段TCRD-删除重组的产物,又被称为TREC,在双阳性向单阳性转化的细胞中高表达,是胸腺生成的良好指标。ZAP70缺陷的胸腺细胞内针对pre-TCR和TCR刺激的信号缺陷与外周血的低水平TREC有关。
【分子特征】
ZAP70表达于T淋巴细胞和NK细胞,由2个SH2结构域和1个羧基端的激酶结构域组成。这些SH2结构域与TCR ζ链的双磷酸化的ITAM结合,同时负责ZAP70与活化的TCR的桥连。另一个连接区,结构域间B区,连接SH2结构域与激酶结构域。TCR与抗原呈递细胞表面主要组织相容性复合体结合的肽链抗原相互作用,使受体相关的Lck被募集到CD3复合物附近,Lck磷酸化ζ链ITAM的酪氨酸。ζ链双磷酸化的ITAM通过与ZAP70 SH2结构域的高亲和力作用来募集ZAP70,使ZAP70的自身抑制形式获得解除,暴露出针对Lck的调节性磷酸化位点。Lck在3个酪氨酸残基(Y292、Y315、Y319)磷酸化ZAP70。Y292磷酸化募集c-Cbl和调节TCR复合体的内入。Y315磷酸化使ZAP70与CrkII作用,促进LFA-1活化和T细胞黏附。Y319磷酸化可锚定Lck和 PLC-γ,促进钙流入和T细胞信号。ZAP70激酶结构域的活性环的酪氨酸被Lck和ZAP70 自身磷酸化来进一步促进催化活性。ZAP70激酶结构域介导信号转录分子LAT和SLP-76的磷酸化,诱导MAP激酶ERK1/2活化,最终导致T细胞成熟。常染色体隐性无功能的ZAP70缺陷通常引起经典重症联合免疫缺陷病。大部分突变位于激酶结构域。
【临床表现】
截至目前,世界范围内有10余例病例被报道。常染色体隐性ZAP缺陷患儿特征性表现为严重早发感染,临床表型同SCID。在减效突变患儿中可观察到表型异质性:活化的CD4+CD25+CD45RO+DR+细胞和嗜酸性粒细胞浸润所致红皮病样皮肤损害;激酶结构域纯合错义突变所致喘息和严重红皮病,类似于Omenn综合征;激酶结构域纯合R514C突变患儿表现为浅表血管周围炎、鱼鳞病、高IgE、嗜酸粒细胞升高和肺炎;内含子纯合突变导致剪接异常使蛋白表达部分残留和迟发的临床症状。
【实验室检查】
外周血CD8+T细胞缺失;CD4+T淋巴细胞对抗CD3的增殖反应缺失;TREC明显降低;循环T细胞的T细胞受体β链可变区(T cell receptor V beta,TCRVB)呈广泛多克隆性;细胞因子表达谱异常,如转化生长因子β、IL-4和IL-10水平降低;ZAP70缺陷患儿胸腺皮质内有双阳性胸腺细胞,但髓质内仅有单阳性CD4+胸腺细胞。AIRE +mTEC数目减少,Hassall小体mTEC表达外皮蛋白缺陷,自然调节性T细胞数目也减少;ZAP70蛋白表达缺失;ZAP70基因突变分析可明确诊断。
【鉴别诊断】
复合杂合的减效和活化的ZAP70缺陷:一对兄妹生后头一年出现多种自身免疫特征,包括大疱性类天疱疮、结肠炎、蛋白尿。男孩具有抗Ⅷ因子自身抗体所致的血友病和肾病综合征。由复合杂合的位于C-SH2结构域减效的R192W和N-lobe活化的R360P突变所致。
【治疗及预后】
ZAP70缺陷是SCID的一种,预后不良,治疗原则同经典SCID。移植为唯一治愈方法,不经移植治疗大部分患儿均于2岁前夭折。
【案例分析】
北京儿童医院曾诊断1例7月龄男婴,主诉:间断发热伴左上臂及左腋下皮肤肿胀2个月。现病史:5月龄时发现卡介苗接种部位周围皮肤肿胀,无破溃,抽取脓汁,抗酸染色阳性,TB-DNA 4.64×1010/L。10天后间断发热,体温最高38.5℃。20天后左腋下皮肤肿胀(是否为淋巴结不详),未破溃,伴口腔溃疡。患儿在当地医院具体治疗情况不详。围产史、既往史、家族史无异常。查体:精神欠佳,发育正常,营养中等。左上臂卡介苗接种部位周围及左腋下皮肤肿胀,皮下有结节。呼吸平稳,双肺呼吸音清。心音有力,律齐,未闻及杂音。腹软,肝脾未及肿大。四肢活动好,末梢温暖。神经系统未见明显异常。辅助检查:白细胞 17.29×109/L,中性粒细胞 6.24×109/L,淋巴细胞 8.75×109/L,血红蛋白 97g/L,血小板 162×109/L,单核细胞13%,嗜酸性粒细胞 0.2%。C反应蛋白17mg/L。IgG 0.4g/L,IgA 0.10g/L,IgM 0.59g/L,IgE 394.6IU/ml。CD3 33.4%,CD4 32.8%,CD8 0.1%,B 淋巴细胞53.2%,NK 12.4%。诊治经过:在外院曾予丙种球蛋白替代治疗。患儿回家后不久即夭折。因临床考虑ZAP70突变可能性大,于北京某临床检验所行ZAP70基因Sanger测序分析,结果显示纯合c.1711C > T/L571F突变(图2-2-13)。

图2-2-13 ZAP70基因纯合c.1711由C变为T
七、PNP缺陷
【概述】
嘌呤核苷磷酸化酶(purine nucleoside phosphorylase,PNP)缺陷是少见的常染色体隐性遗传的联合免疫缺陷病,占所有SCID的4%。1972年由Giblett认识到是一种临床疾病。PNP缺陷儿童具有明显的T细胞功能缺陷和正常、降低或自身反应性的B细胞功能。除了反复感染,不生长,一些患儿具有自身免疫疾病、神经系统损伤和肿瘤。
【发病机制】
PNP是嘌呤补救途径的酶,可逆地催化嘌呤核苷酸的磷酸解(去磷酸),如将脱氧肌苷和脱氧鸟苷转变为嘌呤碱基和相应的核糖-1-磷酸。PNP高表达于胸腺和淋巴结,负责清除产生于DNA降解来源的dGdo。PNP打开鸟苷酸、肌苷酸、脱氧鸟苷酸、脱氧肌苷酸的嘌呤-糖键,释放鸟嘌呤和次黄嘌呤。这些碱基或作为ATP、GTP的前体被补救或氧化为尿酸。缺乏PNP,底物升高,尿酸产生下降。而且脱氧鸟苷酸被脱氧核苷酸激酶(一种核酶)或脱氧鸟苷酸激酶(一种线粒体酶)不正常磷酸化,导致dGTP在线粒体内积聚,抑制线粒体DNA复制和修复,导致胸腺选择中T细胞对DNA损伤和凋亡敏感。
【分子特征】
人类PNP是对称的三聚体,包含三个同样的32kDa亚单位,每一个亚单位含有一个底物结合位点。野生型PNP的晶体结构,核心为一个8股混合的β皱褶的片和一个5股混合的β皱褶的片,形成一个扭曲的桶样结构,被7个α螺旋环绕。PNP基因位于14q13,包含6个外显子,占据9kb的基因组DNA。目前有30多例患儿被报道。突变类型包括位于外显子2-6的错义突变、无义突变、剪接区突变、小的缺失突变(exon4 Del385-387 DelIle129)和小的移码突变(exon6 Del730 Asn243Shift Del 1bp)。
【临床表现】
临床表现开始于1年内,但也可于婴儿期后发病。受累儿童表现反复感染、生长不良、神经受累、自身免疫和肿瘤。最常见的始发症状是常见细菌、病毒和机会病原所致的头一年内反复上下呼吸道感染。神经受累包括痉挛性麻痹、震颤、共济失调、发育迟缓,主要累及动力系统。自身免疫包括自身免疫性溶血性贫血、特发性血小板减少性紫癜和狼疮。PNP缺陷具有临床异质性,有晚发的症状轻的患儿被报道。
【实验室检查】
绝对淋巴细胞计数和淋巴细胞增殖逐渐下降。外周血淋巴细胞和红细胞PNP活性明显降低,血浆尿酸水平低和肌苷升高。尿酸水平正常的PNP缺陷病例也有报道,若患儿表现免疫缺陷和发育迟缓,尿酸水平正常也不能除外PNP缺陷。PNP缺陷患儿骨髓有巨幼细胞性和发育不良性特征。
【鉴别诊断】
1.黄嘌呤脱氢酶缺陷
Ⅰ型为单纯黄嘌呤脱氢酶缺陷。黄嘌呤严重不溶解,肾结石的风险升高。黄嘌呤结晶可出现于肌肉,引起疼痛和痉挛。Ⅱ型与更严重的联合性的黄嘌呤脱氢酶/亚硫酸盐氧化酶缺陷(即钼共因子缺陷)有关。表现为新生儿持续抽搐,经药物治疗无效,易早期死亡。精神发育不存在。存活过新生儿期者经常有晶状体半脱位或其他眼部异常。有异常面容。
2.达尔马提亚犬综合征(Dalmatian dog syndrome)
遗传性肾性低尿酸,由肾的尿酸清除率增高所致。
3.其他原因所致的尿嘌呤代谢谱异常
由于上述嘌呤代谢中酶表达的异质性,血浆尿酸盐可处于低或正常水平。缺陷的识别依赖于尿中异常嘌呤代谢产物的存在。PNP缺陷中积聚的脱氧核苷酸是酸不稳定的,尿液收集到酸性容器会促进脱氧核苷酸降解为相应的碱基,混淆PNP和黄嘌呤脱氢酶缺陷的诊断。尿路感染中活的细菌会引起核苷酸和脱氧核苷酸的降解,最终形成尿酸,可错误诊断为黄嘌呤脱氢酶缺陷,尤其在尿里仅检测到尿酸时。
【治疗及预后】
PNP缺陷患儿通常死于第一或第二个十年,通常是由于感染或输入非辐照血制品产生的GVHD。唯一治愈方法是干细胞移植,可能不能逆转神经特征。来自大肠杆菌的重组的蛋白转导结构域(protein transduction domain,PTD)-PNP酶替代可作为暂时的治疗。基因治疗的动物实验已有报道。
八、MHCⅡ缺陷
【概述】
裸细胞综合征Ⅱ型或主要组织相容性复合体(MHC)Ⅱ缺陷是一种重症联合免疫缺陷病,特征为免疫细胞上基础的或诱导的MHCⅡ表达缺陷。该病于20世纪70年代末、80年代初被描述。裸细胞综合征最初用于描述MHCⅠ表达缺陷,但MHCⅡ的表达未描述。目前经常用裸细胞综合征Ⅰ和Ⅱ型来表示MHCⅠ和MHCⅡ缺陷。
【发病机制】
MHCⅡ是异源二聚体(α/β)跨膜糖蛋白,在人类有3个同种型:HLA-DR、HLA-DQ、HLA-DP,每一个由不同的α/β链组成,编码3个同种型的基因均位于6号染色体短臂(6p)的D区。MHCⅡ分子的功能为呈递肽链至CD4+T细胞上的TCR受体。MHCⅡ-肽链与TCR组成复合体是获得性免疫系统发生、活化、调节的关键步骤。胸腺内上皮细胞和骨髓来源细胞对MHCⅡ-肽链复合体的识别对阳性和阴性选择至关重要。CD4+T细胞抗原特异性的免疫反应的触发、增强和调节需要TCR与抗原呈递细胞表面的MHCⅡ-肽链的相互作用。外周CD4+T细胞的寿命受表达MHCⅡ分子的细胞相互作用影响。基础MHCⅡ表达通常限于免疫系统的少部分细胞,如骨髓来源的抗原呈递细胞、B细胞和单核/巨噬系统细胞、胸腺上皮细胞、活化的T细胞。IFN-γ是MHCⅡ表达的强力诱导剂。TGF-β、IFN-β、TNF-α、IL-6、不同病原感染和某些药物可减弱或阻断IFN-γ诱导的MHCⅡ表达。
基础和诱导的MHCⅡ表达在转录水平受到调节,通过高度保守的调节区域,该区域位于转录起始位点上游首个150bp处。启动子近处的调节区域包括4个顺式活化单元,被称为S(也被称为W或Z)、X、X2和Y盒子。这4个单元在序列、方向、顺序和空间位置均高度保守,功能上作为一个综合的MHCⅡ调节模块。该类似模块对MHCⅠ和β2微球蛋白的表达影响程度小。调节因子X(regulatory factor X,RFX)是广泛表达的异源核复合体,与X盒子结合。Y盒子结合的复合体NF-Y是一个CCAAT结合蛋白,是异源三聚体转录因子,包括NF-YA、NF-YB、NF-YC。X2盒子结合的复合体X2BP是一种核转录因子,含有CREB。RFX与X2BP和NF-Y相互结合形成稳定的蛋白DNA复合体,为启动子活性所必需。除了RFX复合体,另一个蛋白MHCⅡ转活化子(class Ⅱ transactivator,CⅡTA)对MHCⅡ分子表达至关重要,是非DNA结合的转活化子,是MHCⅡ基因表达的主要调节子。
【分子特征】
体外细胞融合实验将患儿分为4个不同互补组。用体外DNA结合实验,DNase I高度敏感性位点绘图和体内指纹实验揭示存在2个明显不同的生化表型。B、C、D互补组患儿表现RFX结合活性缺陷,DNase I高度敏感性位点缺失和裸的启动子。
A组基因为CⅡTA,被严密调节,几个不同的不相互依赖的启动子控制CⅡTA基因转录。启动子的不同活性最终决定细胞型特异性和MHCⅡ基因表达的调节。B组基因为RFXANP,编码的蛋白包含羧基端3个锚蛋白重复的蛋白-蛋白相互作用结构域。所有突变影响锚蛋白重复结构域的完整性。2个纯合突变受累男孩未行骨髓移植分别存活至14岁和22岁。C组基因为RFX5,特征为一个75~77位氨基酸片段,编码DNA结合结构域。通过羧基端结构域,参与RFX复合体和NF-Y复合体的相互作用。MHCⅡ基因的反式激活依赖于RFX5的羧基端,后者也与CⅡTA相互作用。D组基因为RFXAP,原始序列包括一个酸性区,一个富谷氨酰胺区和一个可能的双核定位信号,分别与RFX5和RFXANP相关,在二者间起桥连作用,通过此桥连作用RFXAP使RFX复合体与X1盒子正确接触。大部分突变位于剪接区,导致阅读框移位,产生严重截断或缺失的蛋白表达。然而,也有轻的突变导致轻的临床症状。双胞胎兄弟(KEN和KER)表现不典型、严重度轻的MHCⅡ缺陷。EBV-BCL中DRB、DQB、DPA基因沉默,DRA、DQA、DPB基因表达。在单核细胞,DRB、DQB、DPA有一定量表达。几例其他不典型患儿也有报道,包括A组中3个家系中5例患儿,B组中3例患儿和2例未分类患儿。
【临床表现】
来自57个非相关家庭的70例患儿被报道,大部分属于北非后裔(阿尔及利亚、突尼斯、摩洛哥),其他患儿种族背景不同,包括西班牙、意大利、土耳其、法国、荷兰、美国、以色列、沙特阿拉伯和巴基斯坦。诊断中位年龄24个月(1个月~8岁)。首次感染平均时间4.5个月(2~12个月)。患儿表现为反复胃肠道、肺、上呼吸道、泌尿道感染和败血症。患儿易出现细菌、真菌、病毒和原虫感染。最常见的细菌包括铜绿假单胞菌、沙门菌、链球菌、葡萄球菌、嗜血杆菌和变形杆菌。23例患儿有严重持续病毒感染,最常见包括巨细胞病毒、肠道病毒、腺病毒和单纯疱疹病毒。8例患儿出现侵袭性念珠菌感染。22例患儿接种卡介苗,1例出现局部感染。
几乎所有患儿均出现严重肠道感染所致的迁延性腹泻、吸收不良及不生长。不同的细菌被分离培养阳性。25例有念珠菌感染的证据。3例分离有蓝氏贾第鞭毛虫。4例有隐孢子虫定植。经常肝脏受累,如肝大或肝酶升高或二者均有。大部分是短时的,提示病毒性肝炎。血、尿、便中可检测到不同病毒。其他肝损伤因素包括肝毒性药物和肠道外静脉营养。进展性肝病危险性增高。10例患儿有胆道病的证据,如γ-谷氨酰胺转移酶和5-核苷酸酶升高。4例出现硬化性胆管炎,3/4与隐孢子虫相关,但其他病原也可能参与继发硬化性胆管炎的发病。3例出现细菌性胆管炎(铜绿假单胞菌、肠球菌、链球菌)。大部分严重肝病和门脉纤维化见于10岁以上患儿。
所有患儿均具有反复支气管肺感染(图2-2-14A1~4),包括病毒(巨细胞病毒、呼吸道合胞病毒、肠道病毒)、卡氏肺孢菌、念珠菌、链球菌、嗜血杆菌、葡萄球菌、铜绿假单胞菌、变形杆菌。
神经系统特征源于病毒感染。4例死于病毒性脑膜脑炎,2例移植后出现爆发肠道病毒感染,1例死于播散性单纯疱疹病毒感染,2例死于可能病毒来源的进展性脑炎。
血液特征为中性粒细胞减少和自身免疫现象。2例有自身免疫性溶血性贫血。
3例患儿移植前有皮疹,病理示T淋巴细胞浸润,MHCⅡ染色阴性,1例病理组织人类疱疹病毒-6 PCR阳性,3例患儿均有播散性疱疹病毒感染证据(人类疱疹病毒-6,巨细胞病毒)。
【实验室检查】
循环T、B细胞数目正常,但CD4+T细胞计数下降,原始CD4+T细胞比例可变地降低。1/3患儿CD8+T细胞数目下降。
患儿不出现T细胞介导的体内免疫反应,如迟发型皮肤超敏反应缺失。患儿T细胞体外不能被既往暴露的抗原活化。在混合淋巴细胞反应中刺激HLA-非相合的淋巴细胞能力降低。针对PHA和抗原(破伤风毒素、巨细胞病毒、纯蛋白衍生物、念珠菌)的淋巴细胞增殖缺陷。



图2-2-14 CIITA缺陷患儿肺CT表现、MHCⅡ流式表达结果
A1~4:肺CT示两肺弥漫分布颗粒样及网条样阴影、小条絮样阴影,右肺下叶多处大小不等团絮样高密度影,右肺门下极淋巴结肿大、融合;B:患儿MHCⅡ流式细胞表达示略降低
(MHCⅡ流式表达检测来自于笔者医院免疫室的友情支持)
患儿7岁2个月,男。间断发热、咳嗽7个月余。8个月前因发热、咳嗽1周,发现肺内球形病灶,按曲霉菌肺炎口服伏立康唑5个月。支气管肺泡灌洗液(BALF)找到芽生孢子,培养阴性。既往患肺炎4~5次,有鼻窦炎、中耳炎病史。母亲G1P1,女孩,1岁时接种(风疹、水痘)1周后全身起皮疹,CD4 3%,后夭折。WBC 5.92×109/L,N 2.68×109/L,L 2.09×109/L,Hb 111g/L,PLT 235×109/L。CD3 67.3%,CD4 9.1%,CD8 24.1%,B 6.3%,NK 24.1%。IgG 28.60g/L,IgA 2.70g/L,IgM 3.27g/L。原始CD4 0.8%(2/μl)。后反复住院治疗肺部感染。持续EBV-DNA阳性。患儿待移植过程中夭折于反复重症真菌性肺炎。二代测序示CⅡTA基因复合杂合的S117R/A803V突变
9/30患儿具有全低丙种球蛋白血症,12/30例具有1个或2个类别免疫球蛋白降低。21例明确病原(单纯疱疹病毒、巨细胞病毒、腺病毒、肠道病毒)感染患儿中,18例无抗体增加,3例具有有意义的抗巨细胞病毒抗体滴度。21例可检测到同簇血凝素,16例滴度 < 1:16,5例滴度 ≥ 1:16。4例患儿自身抗体阳性。17例患儿单核细胞β2-m表达 < 90%,随时间波动。MHCⅠ表达浓度不同程度降低。
基础和诱导的MHCⅡ表达均缺陷,偶有患儿出现弱的残余MHCⅡ表达。5例不典型患儿B细胞和单核细胞有残存的MHCⅡ表达,高达17%的细胞MHC Ⅱ阳性(图2-2-14B),随时间波动。MHCⅡ分子浓度明显降低。1例患儿B细胞、单核细胞和PHA活化的T细胞有弱的MHCⅡ表达,其一个兄弟MHCⅡ表达缺陷。
【鉴别诊断】
1.HIV感染
人类免疫缺陷病毒(HIV)经胎盘、血液或性传播,潜伏期时间长,CD4+T细胞明显降低,机会性病原感染多见,患儿有HIV病原感染证据,MHCⅡ的细胞表达正常。
2.小肠淋巴管扩张症
腹泻常见,伴低白蛋白血症,感染不多见,免疫球蛋白和CD4+T细胞可降低,淋巴细胞可降低。内镜下可见扩张的淋巴管。核素扫描或淋巴管造影示异常。MHCⅡ的细胞表达正常。淋巴增殖正常。
3.传染性单核细胞增多症
人类B细胞是EBV病毒的适宜宿主细胞。宿主CD8+T细胞通过细胞毒作用杀灭EBV感染的B细胞。相对的CD4+T细胞的比例降低,同时伴B细胞的比例降低。但由于淋巴细胞绝对计数升高,CD4+T细胞的绝对计数正常。MHCⅡ的细胞表达正常。
【治疗及预后】
治疗原则同重症联合免疫缺陷病。移植是唯一可能的根治方法。HLA相合供者移植存活率40%,HLA不相合供者移植存活率20%。大部分患儿于儿童早期死亡,很少有患儿能活到青春期。一组数据显示16/30例未移植者,6例死于感染并发症,平均死亡年龄4岁(6个月~16岁),5例生后头2年死于暴发性病毒感染,1例16岁死于肝衰竭和败血症。另一组数据显示8/10例死亡(6个月~17.5岁,中位年龄8个月),6例死于暴发性病毒感染(副流感病毒Ⅲ、腺病毒、巨细胞病毒、人类疱疹病毒-6、肠道病毒脑膜炎),其中3例出现于骨髓移植后,1例出现暴发性念珠菌病,1例死于移植后肺急性GVHD。开展新生儿足跟血TREC筛查,可早期诊断患儿,早期治疗会改善预后。
九、MHCⅠ缺陷
【概述】
裸细胞综合征Ⅰ型特征是细胞表面MHCⅠ缺乏,大部分病例是由肽链处理相关的跨膜转运复合体(TAP)缺陷引起。患儿于儿童晚期出现呼吸道细菌感染,伴肺的慢性细菌定植,进展为肺组织破坏,出现支气管扩张,最终出现呼吸功能不全。可伴有皮肤受累,如慢性溃疡和血管炎。患儿CD8+T细胞降低,NK细胞活性缺乏。
【发病机制】
MHCⅠ具有双重功能,呈递细胞内抗原肽到细胞毒T细胞,调节表达结合MHCⅠ受体的细胞活性,如NK细胞和γδT细胞。肿瘤或病毒感染细胞表面不表达MHCⅠ使其更易于被NK细胞和γδT细胞溶解。MHCⅠ将肽链呈递给CD8+T细胞,这些肽链来自细胞质蛋白水解的降解,然后通过TAP移入内质网与MHCⅠ相关。MHCⅠ/肽链复合体的组合出现于内质网,被各种伴侣分子辅助,这个多分子单元被命名为肽链负载复合体(peptide loading complex,PLC)。PLC 包括 TAP 复合体、内质网蛋白 57kDa(ERp57)、内质网腔钙缓冲伴侣(calreticulin)和TAP相关糖蛋白(Tapasin)。新合成的MHCⅠ重链进入内质网与免疫球蛋白重链结合蛋白(immunoglobulin heavy-chain-binding protein,BiP)和内质网膜伴侣成分(Calnexin)结合,这些伴侣的结合早于并促进与β2微球蛋白(β2-m)相关。之后重链/β2-m复合体与Calnexin分离,在与TAP相互作用前结合其他伴侣,如Calreticulin和ERp57。Calreticulin维持MHCⅠ重链/β2-m复合体处于溶解状态和促进可接受肽链的MHCⅠ构象。ERp75参与MHCⅠ双螺旋的形成。Tapasin与TAP亚单位的氨基端部分作用,至少具有三个功能:①稳定TAP1/TAP2异源二聚体;②桥连MHCⅠ到TAP复合体;③促进抗原肽的负载。TAP是异源性二聚体,由位于MHCⅡ区域的同源的TAP1和TAP2肽链组成。
鼠或人TAP阴性细胞具有相似的表型:①不能呈递细胞内抗原至HLA-I限制的细胞毒性T细胞(cytotoxic T lymphocyte,CTL),尽管能够呈递合成的肽链。②新合成的HLA-I分子不稳定,细胞溶解后,失去了构象特异抗体可检测的构象。添加肽链配体至整个细胞或细胞溶解物可稳定MHCⅠ分子折叠的构象。从这些细胞的表型分析得出2个结论:①HLA-I/β2-m复合体稳定性依赖于HLA-Ⅰ分子结合位点的肽链配体的占用。HLA-I三维结晶结构显示肽链深陷于抗原结合槽内。②内质网腔内缺乏HLA-I结合的肽链导致HLA-I分子组合的细胞表面表达降低。在缺乏TAP的突变细胞系,大部分β2-m-HLA-I重链复合体不能获得肽链,这种空的复合体在生理体温下不稳定,大部分HLA-I重链保持非唾液酸化,不能有效转入高尔基体,少许肽链-自由HLA-I分子到达细胞表面,在此可被外源的HLA-I-特异的肽链稳定。β2-m、TAP1、Tapasin和ERp57具有敲除动物模型:β2-m缺陷鼠CD8+T细胞的HLA-I表达降低最明显。TAP1缺陷鼠CD8+T细胞HLA-I表达20倍降低,而Tapasin缺陷鼠CD8+T细胞HLA-I表达4倍降低。TAP1缺陷鼠不能增加CD8+T细胞对多种病毒的反应,包括流感病毒、重组的牛痘病毒和葡萄球菌口炎病毒。
β2-m通常被几个经典和非经典MHCⅠ家族蛋白成员的有效表达和功能所需,MHCⅠ家族蛋白成员为异源二聚体,包括β2-m和一个不同的α链,大约43kDa,包括新生儿Fc受体(neonatal Fc receptor,FcRn)、CD1、遗传性血色沉着病基因(hereditary hemochromatosis,HFE)和MHCⅠ。FcRn是由非经典的MHCⅠα链和β2-m组成的异源二聚体,与被机体很多细胞连续摄取后的血清最丰富的蛋白结合(IgG和白蛋白)。FcRn在低pH的酸性的内体内以高亲和力与IgG和白蛋白2个配体结合,在细胞表面生理pH下释放配体,配体参与循环,从而避免被溶酶体降解,这种FcRn介导的再循环解释了IgG、白蛋白的独一无二的长半衰期和直接浓度代谢效应。
【分子特征】
TAP1和TAP2蛋白相关形成复合体。功能性TAP蛋白是异源二聚体,具有2个跨膜和2个ATP结合结构域。每一个TAP亚单位包括一个核心结构域伴6个跨膜区和一个ATP结合结构域。4个和3个跨膜螺旋分别位于TAP1和TAP2的氨基端。人类TAP1基因编码一个808位氨基酸的蛋白。TAP肽链转运是基质特异和ATP依赖的,转运的肽链最高可达40个氨基酸长度,只有最理想长度的肽链可与MHCⅠ分子结合。HLA基因型通常是纯合的(尽管可能有例外),父母通常是表兄妹,至今14例患儿被报道。5例TAP1,8例TAP2缺陷,最后1例原因不清。所有突变均在跨膜亚单位之一产生一个不成熟的终止密码子,或在细胞质的催化部分,因此TAP复合体是无功能的。TAP1突变会导致TAP2蛋白不稳定。编码TAP亚单位的基因位于6号染色体的HLAⅡ基因簇,具有多态性。TAP1等位基因在2个编码区有差异(333I/V、637D/G),TAP2等位基因替代位点已被鉴定(379V/I、585A/T、665T/A、687Q/stop)。TAP1和TAP2在ATP结合结构域具有61%的同源性,在疏水结构域具有30%同源性。TAP1和TAP2不同等位基因在功能上无差异。
Tapasin是48kDa跨膜蛋白,具有2个免疫球蛋白样结构域和内质网滞留模体,基因位于HLA区域,仅有1例无症状的患儿被报道,由于Alu重复导致的外显子4缺失。完整的2个TAPASIN基因内含子具有多个Alu重复家族序列,使易于出现Alu介导的重组。
β2-m的α螺旋信号序列位于疏水的核心,进化上保守的丙氨酸变为脯氨酸,损伤信号肽的功能,依赖于序列中的位置。丙氨酸变为脯氨酸不影响α螺旋的净电荷和疏水性,但由于α螺旋的打开特性影响二级结构,导致与信号识别蛋白相互作用受损和细胞质内质网膜插入异常。纯合β2m内含子1 的c.67+1G > T见于另一家系,剪接位点预测软件预测启动外显子1下游4个核苷酸处的潜在剪接位点,导致阅读框偏移和104bp后外显子2的提前终止。外显子1的转录严重降低提示无义突变介导的mRNA衰退。
【临床表现】
经过4~7年潜伏期,患儿开始表现反复快速慢性上呼吸道细菌感染(化脓性鼻炎、全鼻窦炎、中耳炎),鼻息肉常见。几年后,感染延及下呼吸道(支气管炎、细支气管炎、细菌性肺炎、支气管扩张)。病原通常为流感嗜血杆菌,肺炎双球菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、大肠埃希菌和铜绿假单胞菌。慢性细菌感染和支气管扩张可进展导致呼吸衰竭和死亡。视网膜及肺的弓形虫病有报道。
皮肤特征可始于儿童(2例)或成人(5例),是坏死性肉芽肿损伤,开始为小的脓肿或皮下结节,进展性扩大和变为溃疡,通常非对称分布于下肢,1例患儿也累及手,愈合缓慢,演变为色素沉着的瘢痕。4例出现面部损伤,位于鼻或鼻周,极度破坏性伴鼻中隔穿孔和鼻软骨完全破坏,类似于致死性的中线肉芽肿。1例皮肤受累患儿不具有反复呼吸道感染。坏死性肉芽肿炎症可见于皮肤和上气道病理,但不见于肺组织病理。TAP缺陷患儿肉芽肿损伤的愈合非常困难。
中枢神经系统感染出现于2例患儿(脑脊髓炎、脑脓肿)和另1例患儿的兄弟。2例患儿同时出现多关节炎和继发于感染或药物的白细胞破碎性皮肤血管炎。
不典型MHCⅠ缺陷亦有报道。2例成人兄妹,TAP2缺陷,MHCⅠ呈10倍降低。哥哥在43岁时出现下肢局限皮疹,诊断TAP缺陷后1年自然消退。30岁的妹妹无症状。无症状的Tapasin缺陷见于1例54岁女性,具有原发慢性肾小球肾炎和带状疱疹病毒感染,胃和结肠息肉。
尽管MHCⅠ介导的病毒抗原呈递至细胞毒T细胞缺陷,患儿不表现出严重的病毒感染,可能由于其他有效的抗病毒防御机制如抗体,非MHCⅠ限制的细胞毒效应细胞和CD8+T细胞对T细胞非依赖抗原的反应。
【实验室检查】
患儿通常由于血清配型失败获得诊断。流式细胞分析示细胞表面HLA-I表达明显降低(90%~99%降低)。神经氨酸酶处理不能改变HLA-I类缺陷细胞的诱导的电场(induced electric field,IEF)迁移方式,说明HLA-I重链非唾液酸化。唾液酸化缺陷提示HLA-I类分子不能到达远处的高尔基体而被阻断在上游空间。
HLA配型如果是纯合的,缺陷可能与6号染色体有关,因为TAP或Tapasin缺陷是常染色体隐性遗传。如果不是,可以设想一个转录和条件性缺陷,通过活化T细胞(PHA、IL-2、同种异体饲养细胞)和进一步用炎症细胞因子刺激,可强力上调HLA-I表达。如果在这些情况下不出现有意义HLA-I上调表达,可通过生化的方法检测细胞内HLA-I分子:35C脉冲追踪代谢标记,用抗HLA-I抗体免疫沉淀,免疫沉淀内切糖苷酶H处理后用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳分离,可以提示:①新合成的HLA-I重链是否受累;②是否与β2-m相关;③是否是唾液酸化的(保留内切糖苷酶H敏感性)。事实上,空的HLA-I分子不能到达高尔基体被唾液酸化,而是留在内质网且不稳定。
CD8+T细胞比例(正常30%)可变,从重度或轻度降低(7%~20%)到正常或升高(1例患儿88%)。同一患儿反复测定会反映非常不同的值。TAP缺陷患儿TCRαβ+CD8+T细胞相对和绝对计数降低。TAP缺陷患儿显示正常的迟发型皮肤超敏反应。外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cell,PBMC)对丝裂原和同种异体抗原反应正常或亚正常。混合淋巴细胞培养正常。皮肤病理提示真皮中巨噬细胞和淋巴细胞浸润,淋巴细胞大部分是NK细胞,少部分是TCRγδ+T细胞。
患儿静止的TAP阴性NK细胞对NK标靶HLA-I阴性K562细胞不具有细胞毒性,但可介导弱的抗体依赖的细胞毒活性。体外经IL-2或IL-12活化,这些NK细胞可杀死K562细胞,但不是其他HLA-I阴性细胞如Daudi或721.221细胞。TAP缺陷NK细胞被EBV-B细胞和IL-2刺激,具有与TAP阳性NK细胞同样的细胞毒性,尽管效率低,尤其可杀死自身的类淋巴母B细胞和成纤维细胞。活化的TAP阴性NK细胞不能杀伤自体的淋巴母T细胞,可能与抑制性受体过度表达有关。自身反应性γδT细胞见于TAP缺陷患儿,可能参与真皮局部损伤。在一些患儿,识别TAP非依赖病毒抗原的TCRαβ+CD8+T细胞克隆可被分离出来。存在CD8+T细胞的同种异体的细胞毒活性,由TCRαβ+CD8+T细胞介导。TAP缺陷患儿iNKT频率位于正常范围。
β2-m缺陷患儿可溶性的β2-m检测不到(< 0.22mg/L),可溶性的血清HLA浓度也非常低,< 0.2%正常值。血清铁、总铁结合力、转铁蛋白饱和度和铁蛋白均正常。β2-m缺陷患儿具有严重的低白蛋白和低IgG,但IgA、IgM水平正常。丙种球蛋白替代后2周IgG水平即降低至谷水平。MHCⅠ重链在内质网积聚,不被转运至细胞表面,因此MHCⅠ重链在细胞内可检测到,而非细胞表面。在规律的CD8+T细胞缺陷情况下,浸润的细胞包括自身反应性NK和CD8+γδT细胞。CD8+γδT细胞可脱颗粒,但不能杀伤同种异体靶细胞。在多态的MHCⅠ分子缺陷下,无同种异体反应的T细胞前体产生。NK细胞不脱颗粒和溶解MHCⅠ阴性的靶细胞。单核细胞来源的树突状细胞CD1a、CD1b、CD1c表面表达缺失。患儿缺乏经典的CD1d依赖的iNKT。
【鉴别诊断】
1.慢性肉芽肿病
由于中性粒细胞呼吸爆发缺陷,患儿于儿童早期出现反复细菌、真菌、分枝杆菌感染,在炎症部位出现肉芽肿。除皮肤感染或炎症外,肉芽肿表现明显(肺、肝脾、淋巴结等)。支气管内膜炎症导致支气管扩张不常见。
2.常见变异型免疫缺陷病
成人起病,反复呼吸道感染,低丙种球蛋白血症,蛋白抗体反应缺陷。通常不具有典型的MHCⅠ缺陷伴发的皮肤损伤。
3.致死性中线肉芽肿
是面中部坏死性损伤,特征为上呼吸道和消化道的破坏性黏膜损伤。大部分为NK/T淋巴瘤。支气管扩张不是致死性中线肉芽肿的特征。
4.韦氏肉芽肿病
ANCA相关的血管炎,尤其与PR3-c-ANCA相关。除了上呼吸道,喉、气管、支气管、肺和肾受累多见。支气管扩张不是韦氏肉芽肿病的特征。
5.结节病
是系统性肉芽肿疾病,特征为非干酪性肉芽肿,肺部受累多见。至今病因不明。多器官受累是常见特征。25%患儿皮肤受累。激素治疗有效。
6.分枝杆菌感染
通常为系统性感染的一部分,有其他部位感染的证据。病理示干酪样肉芽肿。可在损伤部位找到病原学证据。
7.囊性纤维化
常染色体隐性遗传所致的氯离子通道功能障碍,导致呼吸道黏膜病原清除能力下降。可伴有胰腺外分泌功能不全,胰腺脂肪化。通常起病早,不伴有皮肤损害。汗液氯离子浓度明显升高。
8.原发性纤毛运动障碍
先天性纤毛发育异常导致功能障碍,不能有效清除呼吸道病原。可伴有听力损伤,脑积水。成年男性可有不育。通常起病早,不伴有皮肤损害。纤毛的电镜检查可发现结构异常。
【治疗及预后】
主要治疗目标是早期识别,呼吸道感染的积极治疗和支气管扩张的预防。因此治疗原则同囊性纤维化。对于肺炎的严重发作,在抗生素基础上辅以丙种球蛋白对一些患儿可能有效。尽量避免早期病毒感染。建议接种呼吸道病原疫苗。一旦呼吸道病原植入,治疗包括抗生素和胸部物理治疗。小剂量红霉素对1例有效。不推荐外科治疗慢性鼻窦炎。皮肤损伤治疗着重促进愈合和降低细菌定植。补骨脂素和紫外线对2例患儿短时有效。IFN-α(2例)和IFNγ(1例)免疫调节导致皮肤损害进展和严重副作用,应尽量避免。免疫抑制治疗效果差,包括激素和/或环磷酰胺、甲氨蝶呤、硫唑嘌呤或环孢菌素。
由于HLA-I广泛表达于有核细胞,基因治疗技术上不可行。如果肺或气管组织损伤主要由于自身反应性和TCRγδ+T细胞所致,由于植入的HLA-I分子可抑制此类细胞,肺移植可能是一个选择。考虑骨髓移植,在HLA-I缺陷环境建立HLA-I阳性的血液系统,可出现由供者NK细胞介导的严重GVHD。
患儿通常能存活至成年。2例TAP缺陷患儿分别于36岁和23岁死于呼吸衰竭。2例TAP缺陷患儿的具有明确相同症状的兄弟分别于20岁和22岁夭折。3例β2-m缺陷患儿同胞生命早期夭折。
十、伴无功能T淋巴细胞的联合免疫缺陷病
(一)LCK缺陷
淋巴细胞特异的蛋白酪氨酸激酶(LCK)持续与CD4和CD8的细胞质尾部相关联,通过磷酸化CD3细胞质亚单位和ZAP70的免疫受体酪氨酸活化模体来启动TCR信号过程。这些事件促发下游信号分子的磷酸化,如T细胞活化连接子(linker for activation of T cells,LAT)、76kDa的含有 SH2结构域的白细胞蛋白(Src homology 2(SH2)domain-containing leukocyte protein of 76kDa,SLP-76)。在T细胞发育过程中,LCK在pre-TCR和TCR信号的衔接中起重要作用。
Hauck于2012年报道1例患儿具有反复感染,不生长,免疫失调节(结节样皮肤损伤、关节炎、视网膜血管炎和自身免疫性血小板减少)。该患儿具有LCK基因来自于单亲二体的纯合错义c.1022T > C突变(p.L341P)。
实验室发现为严重CD4+T淋巴细胞减少伴寡克隆TCRαβ+T细胞,中枢记忆CD4+T(CD45RO+CCR7+)细胞比例增加,耗竭的 T 效应记忆(CD45RA+CDD27-CD62L-,TEMRA)CD8+T细胞增加。循环CD3+T细胞表达CD4、CD8明显降低。针对抗-CD3,PHA,免疫抗原的增殖反应缺陷,但针对PMA的增殖反应正常,提示T细胞活化的近端缺陷。CD3刺激后,CD3ζ、ZAP-70、LAT、SLP-76 和磷脂酶 C-γ1(PLC-γ1)磷酸化明显降低,钙移动缺失。临床自身免疫特征与血清IgM升高、抗核抗体、抗双链DNA抗体、类风湿因子和调节性T细胞降低有关。患儿T淋巴母细胞活化诱导的细胞凋亡降低。
(二)UNC119缺陷
非协同蛋白119(uncoordinated 119,UNC119)是一种伴侣分子,参与酰胺化蛋白的转运和定位于特异亚细胞膜位置。在T细胞,UNC119A与Lck、Fyn相互作用,后两者是与TCR相关的src酪氨酸激酶。与src激酶结合后,UNC119A诱导src自磷酸化和激酶活性。UNC119A调节Lck细胞内转运至细胞膜。UNC119A调节肌球蛋白5B的募集和内体上多蛋白复合物的形成。
Gorska&Alam于2012年报道1例成人患者具有UNC119氨基端的杂合负显性错义突变。患者具有反复呼吸道感染,多次发作的带状疱疹,慢性真菌感染和特发的CD4+T淋巴细胞减少。对丝裂原和抗原的体外增殖反应明显降低。Lck被隔离于内体,细胞表面很少表达。突变的UNC119A表达于原代CD4+T淋巴细胞和Jurkat细胞来阻断Lck的活化。
(三)RhoH缺陷
RhoH是血细胞特异的非典型的小的鸟苷三磷酸酶(GTPase),与GTP结合但缺乏酶活性。羧基端的CAAX盒子是脂质修饰位点结构域,使分子定位于细胞膜。RhoH在T细胞和肥大细胞活化中起重要作用。尤其在TCR介导的活化后,RhoH在两个ITAM酪氨酸残基处磷酸化。磷酸化事件使RhoH与ZAP-70的SH2结构域结合。RhoH也与Lck、Csk相互作用。TCR配置后,在包含脂脊的洗涤剂可溶的膜成分中,RhoH将ZAP-70、Lck募集到免疫突触处的LAT信号体处。TCR刺激诱导RhoH转录下调,提示存在负反馈机制。RhoH参与肥大细胞活化过程中FcεR介导的信号。RhoH还参与细胞存活和增殖的调节。血液前体细胞过度表达RhoH,通过其他Rho/Rac GTPase抑制NF-κB、p38MAP激酶活性,来诱导凋亡和抑制细胞增殖。
Crequer于2012年报道2例成人同胞,患者表现为持续皮肤乳头瘤病毒感染、Burkitt淋巴瘤、牛皮癣样皮疹和肺肉芽肿。原始CD4+T细胞数目明显降低,缺乏胸腺新近输出。TCRVB谱呈限制性。体外抗-CD3增殖反应降低。患者CD4+T和CD8+T细胞表现为慢性活化和耗竭,如表达CD224、CXCR1、CD57、颗粒B和穿孔素。相反,CD127和CD27表达降低。
(四)ITK缺陷
白介素2诱导的T细胞激酶(interleukin-2-inducible T cell kinase,ITK)是非受体的酪氨酸激酶Tec家族成员,表达于T细胞,与TCR刺激反应相关。ITK具有普列克同源结构域(pleckstrin homology domain,PH),包含三个芳香族氨基酸残基苯丙氨酸-酪氨酸-苯丙氨酸(phenylalanine-tyrosine-phenylalanine,FYF),对ITK与磷脂酰肌醇三磷酸的相互作用、募集至细胞膜及细胞内信号至关重要。TCR刺激后,ITK促进最大的PLC-γ1活性和钙流动。尽管ITK不被TCR介导信号严格所需,其缺陷与主要信号分子活化受损有关,包括PLC-γ1和ERK/MAPK。
Huck于2009年报道两姐妹的ITK纯合错义突变位于SH2结构域,患儿表现为EBV驱动的淋巴增殖疾病和血细胞减少。年长姐姐出现EBV相关的霍奇金淋巴瘤。机会性感染高发如念珠菌病、BK多瘤病毒感染和肺孢子虫病。之后,其他的患儿被报道。EBV驱动的淋巴增殖经常表现为肺内结节和纵隔淋巴结肿大。患儿也易于出现其他疱疹病毒感染,尤其播散性巨细胞病毒感染和严重水痘。
实验室发现为进展性T细胞减少,尤其原始CD4+T细胞减少明显,活化/记忆T细胞比例增加,抗CD3体外淋巴增殖缺陷。低丙种球蛋白血症进行性恶化。患儿T细胞表达高水平的脱中胚蛋白(eomesodermin)。NKT细胞缺如。
(五)CARD11缺陷
半胱天冬酶(cysteine aspartic acid specific protease,Caspase)募集结构域 11(recruitment domain 11,CARD11)是膜相关的鸟苷酸激酶家族成员,作为折叠蛋白促进巨分子复合物形成,该复合物参与TCR、BCR介导的信号和促进经典NF-κB信号通路活性。主要表达于造血细胞和淋巴组织如脾、胸腺和外周白细胞。抗原受体配置及PLC-γ活化后,磷脂酰肌醇二磷酸转换为肌醇三磷酸和二酰甘油。后者活化B细胞的蛋白激酶C-β和T细胞的PKC-θ。PKC磷酸化CARD11的连接区,诱导构象改变使CARD11与BCL10和 MALT1相关。CARD11-BCL10-MALT1(CBM)复合体募集 TRAF6,TRAF6 活化 IκB 激酶复合体,IκB激酶磷酸化抑制性的IκBα,导致IκBα泛素化,使与IκBα结合的NF-κB亚单位被释放。NF-κB二聚体进入细胞核,与靶基因一致序列结合介导转录。尤其CARD11与调节亚单位IKK-γ(NEMO)结合,抗原受体刺激后调节其多泛素化。该修饰对IKK激酶活性至关重要。
CARD11纯合的1 377bp基因组缺失(包括完整的外显子21)突变见于1例13个月的女性婴儿,其表现为反复感染包括肺孢子虫病。家族2同胞儿童早期夭折。另一例CARD11纯合c.2833C > T(p.Q945*)婴儿6月龄出现肺孢子虫病,骨髓移植成功。
实验室发现为进展性全丙种球蛋白降低。外周T、B淋巴细胞数目正常,多克隆的TCRVB谱,TREC正常。但B细胞不成熟,过渡B淋巴细胞增加。原始和过渡B淋巴细胞均表达低的BAFF-R。循环Treg降低。对可溶性抗CD3的T细胞体外增殖缺如。PMA和离子霉素刺激T、B淋巴细胞导致缺陷的IκBα降解,p65磷酸化和核转移降低,细胞因子产生受损。PMA和离子霉素或可溶性抗CD3/CD28活化T淋巴细胞产生IL-2减少,不能上调ICOS、CD25、OX40表达。抗IgM刺激B淋巴细胞导致CD25和细胞间黏附分子(intercellular adhesion molecule,ICAM)-1表达降低。
生殖细胞杂合的CARD11功能获得性突变(E127G)引起T、B细胞异常。患儿表现为脾大和B细胞增多。免疫研究显示外周多克隆的晚期过渡B细胞增加,对IgM刺激B细胞体外增殖加强,循环T、B细胞内P65蛋白核转运增加。淋巴组织的组织病理学显示明显的原始滤泡,生发中心萎缩。患儿循环记忆B细胞降低,不能对多糖抗原产生抗体反应。患儿B淋巴细胞体外分化浆母细胞受损。
(六)MALT1缺陷
黏膜相关组织淋巴瘤转位蛋白1(mucosa-associated-tissue lymphoma-translocation gene 1,MALT1)是半胱天冬酶样的丝氨酸蛋白酶,在CARD11-BCL10-MALT1复合体中被募集,复合体包含BCL10和伴有卷曲螺旋结构CARD的一类折叠蛋白,如CARD9、CARD10、CARD11。CBM复合体活化TRAF6,允许针对TCR、BCR、一些G蛋白偶联受体和其他含有ITAM的受体的NF-κB信号活化。
Jabara于2013年报道MALT1纯合失功能c.266G > T(p.S89I)突变1家系2同胞,患儿表现为早发的细菌、病毒和念珠菌感染。T、B细胞数目正常。原始和记忆T细胞分布正常。针对抗CD3和抗原的体外增殖明显降低。免疫球蛋白水平正常,但患儿不能产生针对破伤风毒素和肺炎双球菌的保护性抗体。同簇血凝素水平也降低。患儿的细胞经PMA和离子霉素刺激后不能诱导IκBα降解和促进IL-2产生。
(七)STIM1和ORAI1
Ca2+信号在多种细胞的活化和稳定中起重要作用,包括免疫系统的非兴奋细胞如T、B、NK、DC、肥大细胞。在T淋巴细胞,静息状态下,内质网中的Ca2+浓度较细胞质中的Ca2+浓度明显升高,细胞外环境中的Ca2+浓度更高,因此在细胞外微环境、内质网和细胞质间形成Ca2+梯度。TCR刺激活化Lck和ZAP70,允许LAT信号复合体形成和PLC-γ1活化。在B淋巴细胞,BCR刺激导致Syk活化,包括B细胞连接转导子和Bruton酪氨酸激酶的信号复合体形成和PLC-γ2活化。PLC-γ活化介导PIP2形成DAG和IP3。后者与IP3受体结合并打开内质网膜上的IP3受体通道,引起内质网内储存的Ca2+外流使内质网内Ca2+浓度降低。STIM1和STIM2是Ca2+结合的内质网跨膜蛋白,能够感知内质网内储存的Ca2+耗竭。在静息状态,STIM蛋白弥漫分布于内质网膜。储存Ca2+耗竭后,STIM蛋白寡聚化。STIM寡聚体转位到内质网浆膜近端,形成蛋白簇也被称为STIM尖点,允许与ORAI1分子的氨基端和羧基端结合,开放Ca2+释放活化Ca2+通道,允许细胞外微环境Ca2+进入。ORAI蛋白在细胞膜表面形成CRAC通道的孔,是具有四个跨膜结构域的蛋白,氨基端和羧基端均位于细胞质内。细胞内Ca2+浓度增加启动下游信号通路活化,如PKC、ERKs、NFAT、cAMP反应因素结合、活化转录因子2和髓系elf1-样因子2。最后,这些级联反应控制多个淋巴细胞过程,包括细胞增殖、分化、细胞毒和细胞因子产生。
ORAI1和STIM1双位点的失功能突变患儿表现免疫缺陷、自身免疫、非进展肌病和其他免疫外特征。早发的细菌、真菌和病毒(尤其疱疹病毒)感染几乎一直存在。1例患儿出现HHV8相关的Kaposi肉瘤。免疫失调节包括自身免疫性血细胞减少和淋巴增殖,更多见于STIM1缺陷患儿,但也见于ORAI1缺陷患儿。免疫外特征包括先天性肌病,外胚层发育不良,特征为无汗、牙釉质钙化缺陷和部分虹膜发育不良。
ORAI1或STIM1损伤NFAT活化,引起很多CD4、CD8的细胞因子产生缺陷,包括IL-2、IL-17、IFN-γ、TNF-α。回忆抗原引起的迟发反应缺陷。针对丝裂原或抗原的T细胞增殖明显缺陷。1例STIM1缺陷患儿完全缺乏NKT细胞。一些STIM1缺陷患儿循环CD4+CD25+FOXP3+细胞数目降低。抗体反应缺陷见于一些患儿,心力衰竭未见报道,但需要长期随访。
(八)MAGT1缺陷
Mg2+是真核细胞内最丰富的二价阳离子。细胞内大部分Mg2+与ATP或其他分子结合,仅1%~5%呈游离状态。Mg2+是ATP的附因子,调节几种酶。MAGT1编码Mg2+转运蛋白 1(magnesium transporter protein 1,MAGT1)。MAGT1选择性介导细胞膜 Mg2+转运,有两种异构体,细胞质内的尾部可能参与信号。MAGT1也在细胞内信号中起重要作用,其扩大针对PHA的T淋巴细胞活化,但不是针对离子霉素,提示其参与膜近端的信号事件。MAGT1缺陷患儿中T细胞信号缺陷证实Mg2+在免疫系统中作为第二信使起重要作用。
MAGT1缺陷患儿表现不可控制的EBV感染,导致霍奇金淋巴瘤、非霍奇金淋巴瘤或Burkitt淋巴瘤。多克隆的EBV淋巴增殖病也见报道。也表现为其他病毒或细菌感染。
实验室发现显示CD4+T淋巴细胞减少,胸腺新近输出降低(CD4+CD27+CD45ROCD31+)。女性携带者T淋巴细胞X染色体非随机灭活。通过抗-CD3刺激,T淋巴细胞活化缺陷,如CD25、CD69、CD96表达上调受损,NFAT和NF-κB核转移缺陷,增殖降低。针对PMA和离子霉素的T细胞活化正常。TCR配置后,患儿T淋巴细胞CD3ζ、ZAP70、LAT磷酸化正常,相反,PLC-γ1活化受损,IP3产生降低,Mg2+内流缺失,Ca2+内流严重受损。患儿体内可产生正常的获得性免疫反应。EBV感染后,可产生EBV特异的记忆CD8+T细胞,但针对自身的EBV转化淋巴母细胞系的细胞毒缺陷。针对K562靶细胞的NK介导细胞毒受损。NK和CTL细胞表面NKG2D表达明显降低。患儿NK细胞针对NKG2D配置细胞毒反应缺陷。患儿NK和CTL细胞与含Mg2+介质培养可增加表面NKG2D的表达,细胞毒反应可部分被恢复。相反,补充外源Mg2+不能挽救针对TCR刺激的T细胞活化。口服补充Mg2+,患儿CTL细胞,NK细胞NKG2D表达少量升高,EBV感染的B淋巴细胞比例降低。停止口服Mg2+,NKG2D表达迅速下降,EBV阳性的B淋巴细胞比例上升,提示长期治疗的必要性。
(九)MST1缺陷
巨噬细胞刺激因子1(macrophage stimulating 1,MST1),也被称为丝氨酸苏氨酸激酶4(serine threonine kinase 4,STK4),最初描述见于果蝇,作为Hippo信号通路的一部分,控制细胞增殖和凋亡。小鼠研究显示MST1参与胸腺细胞输出,T细胞黏附、移动、增殖和存活。双阳性胸腺细胞MST1表达水平低,单阳性胸腺细胞MST1表达上调,其中MST1被磷酸化,与Ras相关蛋白-GTP-结合因子(Rap1-GTP-binding factor,RAPL)以1:1形成复合体。TCR或趋化因子诱导刺激后,MST1-RAPL复合体被聚集至细胞的前导缘,允许白细胞功能相关分子 1(leukocyte function-associated molecule 1,LFA-1)聚集。
常染色体隐性MST1缺陷患儿表现为反复严重病毒和细菌感染,广泛的疣、传染性软疣、黏膜皮肤念珠菌病和自身免疫。还包括EBV驱动的淋巴增殖,心脏缺陷和间断中性粒细胞减少。报道的突变为纯合 MST1 基因 c.349C > T(p.R117*);c.T1103del(369*);c.442C > T(p.Arg148*)。
实验室发现显示T淋巴细胞数目降低,尤其原始CD4+T、CD8+T淋巴细胞降低。表达CD45RA 的效应记忆(effector memory T cells,TEM)CD8+T淋巴细胞(CD45RA+CCR7-CD27-,TEMRA)比例增加。TCRVB谱呈寡克隆性。由于凋亡增加和不正常的细胞周期进展,针对丝裂原和抗原的体外淋巴增殖明显降低。患儿T淋巴细胞叉头框O(Foxhead box O 1 and 3a,FOXO1 and FOXO3a)表达缺陷,表达CD127(IL-7Rα)、抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤2蛋白(BCL2)、归巢受体CD62L和CCR7均降低。循环B淋巴细胞数目减少,过渡B淋巴细胞比例增加,边缘带样(IgD+IgM+CD27+)和转换记忆(IgD-CD27+)B细胞降低。
(十)Coronin-1A
Coronin最初鉴定为源自盘基网柄菌肌动蛋白-肌球蛋白的一种主要共纯化蛋白,之所以命名是观察到其定位于这些细胞背侧的冠状结构。Coronin蛋白家族包括几个成员,具有丝状肌动蛋白(filamentous-actin,F-actin)、肌动蛋白相关蛋白 2/3(actin-related protein 2/3,Arp2/3)结合特性,调节细胞骨架依赖的细胞过程。Coronin-1A主要表达于造血细胞。在T细胞发育过程中,双阳性胸腺细胞低表达而单阳性胸腺细胞高表达Coronin-1A。Coronin-1A参与TCR信号和T细胞稳态。Coronin-1A尤其通过控制TCR介导的活化和钙通道,促进T细胞存活。而且,通过与Arp2/3结合,Coronin-1A抑制分支的F-actin形成,因此调节细胞骨架动力学、整合素“外-内”信号、趋化因子诱导的细胞移动和T细胞稳态。
Coronin-1A缺陷患儿表现为反复呼吸道感染,念珠菌病,减毒活疫苗接种后严重水痘,不生长,语言和动力发育延迟。进展性EBV相关的淋巴增殖和认知障碍也有报道。患儿遗传一条来源于父亲的Coronin-1A基因c.del248-249,另一条染色体相应位点缺失。
实验室发现示T淋巴细胞明显减少,原始CD4+T、CD8+T淋巴细胞明显降低,寡克隆TCRVB,中枢记忆(TCM),效应记忆T淋巴细胞(TEM)比例增加。胸腺输出缺陷,但胸腺大小正常。针对丝裂原和抗原的增殖反应可受累,但针对TCR活化的ERK1/ERK2活化延迟。针对免疫原的抗体反应缺陷见于一些患儿。iNKT淋巴细胞和Vα7.2+CD161+黏膜相关的恒定的T细胞数目减少。