Yhdistettyjen T- ja B-solujen immuunipuutosten oireet

Ihmisillä vaikea yhdistetty immuunipuutos kuvattiin ensimmäisen kerran vuonna 1950 Sveitsissä useilla lymfopeniasta kärsivillä imeväisillä, jotka kuolivat infektioihin ensimmäisen elinvuotensa aikana. Tästä syystä ilmaisua "sveitsiläinen SCID" käytettiin kirjallisuudessa useita vuosia. Seuraavina vuosina paljastui, että vaikea yhdistetty immuunipuutos sisältää monia oireyhtymiä, joilla on erilainen geneettinen alkuperä ja erilainen periytyminen (X-kromosomiin kytkeytynyt 46 %:ssa tapauksista ja autosomaalisesti peittyvä 54 %). SCID:n kokonaisesiintyvyys on 1:50 000 vastasyntynyttä. Tällä hetkellä tunnetaan noin 15 SCID-muodon geneettinen alkuperä, jotka immunologisen fenotyypin erojen perusteella voidaan jakaa viiteen ryhmään: T-B+ NK+, TB- NK+, T-B+ NK-, T+B+NK- ja TB-NK-.

Vaikean yhdistetyn immuunikadon pääasialliset kliiniset ilmentymät ovat käytännössä riippumattomia geneettisestä viasta. SCID-potilaille on ominaista varhainen, eliniän ensimmäisten viikkojen ja kuukausien aikana alkava taudin kliininen ilmentymä imukudoksen hypoplasian, jatkuvan ripulin, imeytymishäiriöiden, iho- ja limakalvoinfektioiden sekä hengitysteiden etenevän vaurion muodossa. Infektioiden aiheuttajia ovat bakteerit, virukset, sienet ja opportunistiset mikro-organismit (pääasiassa Pneumocyctis carini). Sytomegalovirusinfektio esiintyy interstitiaalisen keuhkokuumeen, hepatiitin muodossa, enterovirukset ja adenovirukset aiheuttavat meningoenkefaliittia. Limakalvojen ja ihon kandidiaasi ja onykomykoosi ovat hyvin yleisiä. Alueellisen ja/tai yleistyneen BCG-infektion kehittyminen rokotuksen jälkeen on tyypillistä. Vakavien infektioiden taustalla havaitaan fyysisen ja motorisen kehityksen viivettä. On muistettava, että edes vaikean yhdistetyn immuunikadon yhteydessä imeväisillä ei kehity välittömästi kaikkia edellä mainittuja oireita, ja 2-3 kuukauden ajan he voivat kasvaa ja kehittyä lähes normaalisti, varsinkin jos BCG-rokotusta ei ole tehty. Äidin lymfosyyttien siirtyminen istukan läpi voi aiheuttaa käänteishyljintäreaktion (GVHD) oireita, tässä tapauksessa äidin ja sikiön välisen GVHD:n. Se ilmenee pääasiassa ihon eryteemaattisina tai papulaarisina ihottumina ja maksavaurioina.

Laboratoriotutkimuksissa havaitaan useimmissa tapauksissa vaikea lymfopenia, hypogammaglobulinemia ja lymfosyyttien vähentynyt proliferatiivinen aktiivisuus. Lähes normaali lymfosyyttimäärä voi olla seurausta äidiltä istukan läpi siirtyneestä lymfosyyteistä. Kuten edellä todettiin, T-lymfosyytit ovat merkittävästi vähentyneet kaikissa vaikeassa yhdistetyssä immuunipuutoksessa, mutta B-lymfosyyttien ja NK-solujen määrä ja toiminta riippuvat SCID:n taustalla olevasta geneettisestä viasta. Harvinaisissa tapauksissa havaitaan normaaleja immunoglobuliinipitoisuuksia, mutta niiden riittämätön spesifisyys johtaa humoraalisen linkin täydelliseen tehottomuuteen. Seuraavaksi tarkastelemme joitakin vaikean yhdistetyn immuunipuutoksen eri muotojen patogeneesin piirteitä.

Erilaisten vakavan yhdistetyn immuunikatotyypin molekyyligeneettiset ominaisuudet

T- B- NK- TKIN

• Retikulaarinen dysgeneesi

Retikulaarinen dysgeneesis on harvinainen vaikea yhdistetty immuunipuutos, jolle on ominaista lymfaattisten ja myeloidisten esiasteiden heikentynyt kypsyminen luuytimen kehityksen alkuvaiheissa. Perinnöllisyyttä oletetaan autosomaalisesti peittyvästi, mutta taudin harvinaisuuden vuoksi sitä ei ole todistettu. Taudin molekyyligeneettinen perusta on tuntematon. Taudille on ominaista vaikea lymfopenia, granulosytopenia, trombosytopenia ja vakavat infektiot, jotka johtavat potilaiden ennenaikaiseen kuolemaan.

T- B+ NK- TKIN

• X-kromosomiin kytkeytynyt vaikea yhdistetty immuunipuutos

X-kromosomiin kytkeytynyt SCID eli γ-ketjun puutos on yleisin muoto (yli 50 % kaikista vakavan yhdistetyn immuunipuutoksen muodoista). Se kehittyy interleukiini 2:n, 4:n, 7:n, 9:n ja 15:n reseptorien yhteisen γ-ketjun geenin (CD132) mutaation seurauksena. Ketjun mutaatio johtaa reseptorien salpautumiseen, minkä seurauksena kohdesolut eivät pysty reagoimaan vastaavien interleukiinien toimintaan. Näillä potilailla kehittyville immunologisille häiriöille on ominaista T-solujen ja NK-solujen puuttuminen ja B-solujen määrän lisääntyminen. T-solujen säätelyn puutteen seurauksena B-solujen immunoglobuliinien tuotanto vähenee jyrkästi.

• Jak3-puutos

Janus-perheen tyrosiinikinaasi Jak3 tarvitaan välittämään aktivaatiosignaali IL2:n, 4:n, 7:n, 9:n ja 15:n yhteisestä ketjusta solun tumaan. jak3:n puutos aiheuttaa samanlaisen vakavan T- ja NK-solujen erilaistumisen heikkenemisen kuin yhteisen ketjun puutos. Immunologiset poikkeavuudet ja kliiniset oireet Jak3-puutosta sairastavilla potilailla ovat samanlaisia kuin X-kromosomiin kytkeytyneessä SCID:ssä.

• CD45-puutos

Hematopoieettisille soluille spesifinen transmembraaninen proteiinityrosiinikinaasi CD45 on välttämätön signaalinvälitykseen T- ja B-solujen antigeenireseptorista. CD45-geenin mutaatiot johtavat SCID:n kehittymiseen, jolle on ominaista T-solujen ja normaalien B-solujen määrän jyrkkä väheneminen sekä seerumin immunoglobuliinipitoisuuksien asteittainen lasku. NK-lymfosyyttien määrä vähenee, mutta ei kokonaan.

T- B- NK+ TKIN

• Täydellinen RAG1/RAG2-puutos

Rekombinaatiota aktivoivien geenien (RAG1 ja RAG2) proteiinituotteet käynnistävät immunoglobuliinien ja T-solureseptorien muodostumisen, jotka ovat välttämättömiä B- ja T-solujen erilaistumiselle. Näin ollen RAG-geenien mutaatiot johtavat vaikean yhdistetyn immuunipuutoksen muodostumiseen. Tässä immuunipuutoksen muodossa T- ja B-solut puuttuvat, kun taas NK-solujen määrä on normaali. Seerumin immunoglobuliinien määrä on jyrkästi vähentynyt.

• Radiosensitiivisen SCID:n (Artemis-puutoksen)

Vuonna 1998 tunnistettiin potilaita, joilla oli vaikea yhdistetty immuunipuutos TB-NK+, ilman RAG1/RAG-geenimutaatioita, jotka olivat erittäin herkkiä ionisoivalle säteilylle ja joilla oli heikentynyt DNA:n kaksoisjuostekatkosten korjaus. T- ja B-lymfosyytit tunnistavat antigeenejä T-solureseptorin (TCR) molekyylien ja immunoglobulinoosin avulla. Näiden reseptorien antigeenispesifiset alueet koostuvat kolmesta segmentistä: V (variaabeli), D (monimuotoisuus) ja J (yhdentyminen). TCR:n ja immunoglobuliinien antigeenispesifisten alueiden polymorfismi saadaan aikaan somaattisen uudelleenjärjestäytymisen ja V(D)J-rekombinaation kautta. Immunoglobuliinigeenien ja TCR:n rekombinaation aikana RAG-proteiinit indusoivat kaksoisjuoste-DNA:n katkoksia. Säteilyn aiheuttamien ja spontaanien DNA-katkosten korjaaminen vaatii useita proteiinikinaaseja ja äskettäin tunnistetun tekijän nimeltä Artemis. Artemis on välttämätön solusyklin pysähtymiselle DNA-vaurion sattuessa.

Artemis-geenin mutaatiot johtavat autosomaalisesti peittyvän vaikean yhdistetyn immuunipuutoksen kehittymiseen, johon liittyy lisääntynyt säteilyherkkyys. Jolle on ominaista T- ja B-lymfosyyttien puuttuminen ja kromosomien epävakaus. Kliinisten oireiden erottuva piirre scex-SCID:lle tyypillisten oireiden lisäksi on suun limakalvon nomo-tyyppisten leesioiden ja muiden lokalisaatioiden esiintyminen.

T-B+ NK+ TKIH

• IL-7R-puutos

T- ja B-solujen esiasteet ilmentävät toiminnallista IL7R:ää, joka koostuu α-ketjusta ja yhteisestä γ-ketjusta. Tämän reseptorin ilmentyminen on kriittistä T-lymfosyyttien kypsymiselle, mutta ei B-lymfosyyttien kehitykselle. IL-7R:n alfaketjugeenin mutaatiot johtavat SCID:hen, jossa on TB-NK+-fenotyyppi ja merkittävästi alentuneet seerumin immunoglobuliinipitoisuudet.

T+ B+ NK- TKIN

Vuonna 2001 Gilmour KC ym. kuvasivat ensimmäisenä potilaan, jolla oli alhainen absoluuttinen T-lymfosyyttien määrä, normaali B-solujen määrä ja täydellinen NK-solujen puuttuminen. Vaikka yhteisessä Y-ketjussa tai JAK3-geeneissä ei havaittu mutaatioita, toiminnalliset tutkimukset osoittivat JAK3:n fosforylaation heikentyneen IL2R-kompleksin kautta. Myöhempi virtaussytometrinen analyysi osoitti IL15-reseptorin beetaketjun (IL15Rbeta) ilmentymisen merkittävää vähenemistä. IL15Rbeta-geenissä ei kuitenkaan havaittu mutaatioita, mikä viittaa transkriptiovirheiden esiintymiseen, jotka olivat vastuussa IL15Rbeta-ketjun ilmentymisen puutteesta.

• Puriinimetaboliaentsyymien puutos

Kahden puriinimetaboliaa katalysoivan entsyymin, adenosiinideaminaasin (ADA) ja puriininukleosidifosforylaasin (PNP), puutos liittyy yhdistettyyn immuunikatoon. Näiden entsyymien puuttumisen vuoksi kertyy soluille myrkyllisiä tuotteita - deoksiadenosiinia ja deoksiguanosiinia, jotka fosforyloituvat osittain lymfoidisoluissa ja muuttuvat vastaaviksi deoksinukleosiditrifosfaateiksi. Näiden tuotteiden myrkyllisyys on erityisen tärkeää nopeasti jakautuvissa soluissa ja koostuu DNA-synteesin estämisestä, apoptoosin induktiosta, metylaation häiriintymisestä jne. Molemmat tilat ovat kliinisiltä ilmentymiltään heterogeenisiä riippuen mutaation sijainnista geeneissä ja siitä, missä määrin vastaavan entsyymin toiminta kärsii sen seurauksena.

• Adenosiinideaminaasin puutos (ADA)

Adenosiinideaminaasin puutos on yksi ensimmäisistä tunnistetuista SCID-muodoista. Adenosiinideaminaasigeeni sijaitsee 20ql3.ll:ssä. ADA-geenistä tunnetaan yli 50 mutaatiota. Geneettisesti määräytyvän jäännösadenosiinideaminaasin aktiivisuuden ja metabolisen ja kliinisen fenotyypin välillä on yhteys. ADA:ta ilmentyy useissa kudoksissa, ja sen ilmentyminen on erityisen voimakasta epäkypsissä tymosyyteissä ja B-lymfosyyteissä, ja ADA:n ilmentyminen vähenee solujen kypsyessä. Adenosiinideaminaasin puutoksessa deoksiadenosiinitrifosfaatti ja S-adenosyylihomokysteiini kerääntyvät soluihin. Nämä metaboliitit estävät TT- ja B-lymfosyyttien lisääntymistä.

Useimmilla adenosiinideaminaasin puutosta sairastavilla potilailla ilmenevät kaikki SCID:n oireet jo varhain. Näillä potilailla on yleensä pienin lymfosyyttimäärä ja varhaisimmat ja vakavimmat oireet. Näillä potilailla ei havaita äidin lymfosyyttien kiinnittymistä. Immunologisten ongelmien lisäksi puriiniaineenvaihdunnan häiriöt voivat aiheuttaa luustosairauksia. Niinpä röntgenkuvauksessa paljastuu suurentuneet rinta- ja rintanivelet (kuten riisitaudissa), levenevät kylkiluiden päät ja lantion dysplasia. Potilailla on kuvattu myös seuraavia neurologisia muutoksia: nystagmus, sensorinen kuurous, spastiset häiriöt, heikentynyt psykomotorinen kehitys (infektioista riippumatta). Yleinen merkki adenosiinideaminaasin puutoksesta on transaminaasien nousu, joka todennäköisesti viittaa toksiseen hepatiittiin.

Viime vuosina on kuvattu ADA-puutoksen "myöhäisiksi ilmeneviä" variantteja, ja jopa terveillä yksilöillä on tunnistettu osittainen entsyymipuutos.

Vaikea-aktiivisen ADA-puutoksen hoito ei käytännössä eroa muiden SCID-sairauksien hoidosta. Kokeellisena menetelmänä on kuitenkin PEG-ADA-entsyymin antaminen lihaksensisäisesti annoksella 15–30 mg/kg/viikko. Puutteiden korjaaminen vaatii pitkäaikaista ja jatkuvaa hoitoa. T-lymfosyyttien määrä ja toiminta paranevat yleensä 6–12 viikon hoidon jälkeen, mutta jopa pitkäaikaisen hoidon (10 vuotta) jälkeen lymfopenia ja heikentynyt mitogeeninen vaste jatkuvat useimmilla potilailla.

• Puriininukleotidifosforylaasin (PNP) puutos

PNP-geeni sijaitsee 14ql3:ssa. Toisin kuin ADA:ssa, puriininukleoosifosforylaasiaktiivisuus lisääntyy T-lymfosyyttien kypsyessä. PNP-puutoksessa deoksiguanosiinitrifosfaatti kertyy soluihin estäen T-lymfosyyttien lisääntymistä.

Kuten adenosiini-deaminaasin puutoksen tapauksessa, useimmilla puriininukleoosifosforylaasin puutosta sairastavilla potilailla ilmenee SCID:n kliinisiä oireita imeväisikäisinä, vaikka joissakin tapauksissa on kuvattu oireiden alkamista myöhemmin. PNP-puutokseen liittyviä oireyhtymiä ovat urikemia ja urikuria. Puriininukleoosifosforylaasin puutosta sairastavilla potilailla on usein autoimmuunisairauksia (hemolyyttinen anemia, trombosytopenia, neutrolenia, systeeminen lupus erythematosus) ja neurologisia oireita (plegia, pareesi, ataksia, vapina, kehitysvammaisuus). Potilailla on lisääntynyt taipumus sairastua syöpään. Laboratoriotestit osoittavat T-lymfosyyttien jyrkkää vähenemistä ja yleensä normaalia B-lymfosyyttien määrää. B-lymfosyyttien säätelyhäiriön ilmenemismuotoja ovat kohonneet immunoglobuliinitasot, gammopatia ja autovasta-aineiden esiintyminen.

• MHC II:n puutos

Alastomien lymfosyyttien oireyhtymä on synnynnäinen immuunipuutos, joka kehittyy, koska MHC II:n (Major Histocompatibility Complex) luokan II molekyylien ilmentymistä ei tapahdu solun pinnalla. Tässä sairaudessa MHC II:ta säätelevien geenien puutteiden vuoksi CD4+-solujen erilaistumiselle ja aktivoitumiselle välttämättömien molekyylien ilmentymistä ei tapahdu, T-solujen valinta kateenkorvassa on heikentynyt ja kehittyy vaikea immuunipuutos. Vaurioituneet geenit koodaavat neljää erittäin spesifistä transkriptiotekijää (RFXANK, RFX5, RFXAP ja CITA), jotka säätelevät MHC II:n ilmentymistä. Kolme ensimmäistä ovat RFX:n (Regulatory Factor X) alayksiköitä. RFX on trimeerinen DNA:ta sitova kompleksi, joka säätelee kaikkia MHC II -promoottoreita. CIITA (Class II Trans activator) on DNA:han sitoutumaton koaktivaattori, joka säätelee MHC II:n ilmentymistä.

Taudille on ominaista SCID:lle tyypilliset kliiniset oireet, jotka ovat kuitenkin lievempiä. Niinpä yhdeksän elinsiirtoa saamattoman potilaan ryhmässä keskimääräinen elinajanodote oli 7 vuotta.

Laboratoriotutkimuksissa havaitaan merkittävä CD4+-lymfosyyttien väheneminen, kun taas CD8+-lymfosyyttien määrä on yleensä normaali. Joillakin potilailla havaitaan paitsi MHC II -molekyylien myös MHC I:n ilmentymisen puutetta. Yleisesti ottaen T-soluvaste on selvästi puutteellinen, ja myös immunoglobuliinien tuotanto on jyrkästi vähentynyt.

• TAP-puutos

TAP (Transporter Associated Protein) on välttämätön antigeenipeptidien kuljettamiseksi endoplasmiseen retikulumiin ja niiden kiinnittymiseen luokan I MHC-molekyyleihin. TAP-alayksiköiden 1 ja 2 (TAP1 ja TAP2) puutoksia on tunnistettu. TAP-puutoksesta kärsivillä potilailla tyypillisiä laboratorio-oireita ovat: luokan I MHC-ilmentymisen puute, lähes normaalit immunoglobuliinitasot (joillakin potilailla havaittiin selektiivinen IgM-puutos) ja vasta-ainevasteen puute polysakkaridiantigeeneille. Useilla potilailla CD8 T-lymfosyyttien määrä oli normaali tai asteittain laskeva, kun taas muut lymfosyyttien alaryhmät olivat yleensä normaaleja. Tähän CIN-muotoon liittyy korkea alttius hengitysteiden limakalvojen bakteeri-infektioille, ja granulomatoottiset ihovauriot ovat tyypillisiä. Virusinfektiot ja solunsisäisten patogeenien aiheuttamat infektiot ovat harvinaisia. Joillakin potilailla on kuvattu oireetonta kulkua ja immuunipuutoksen kliinisten ilmentymien myöhäistä alkamista.

• CD25-puutos

IL-2-reseptorin alfaketjugeenin (IL2Rct) {CD25} mutaatiot johtavat CIN:n kehittymiseen, johon liittyy perifeeristen T-solujen määrän väheneminen ja lisääntymisen häiriintyminen sekä B-solujen normaali kehitys. Tymosyyttien erilaistuminen ei heikenny, mutta CD2-, CD3-, CD4- ja CD8- sekä CD25-solujen normaalista ilmentymisestä huolimatta aivokuoren tymosyytit eivät ilmennä CD1:tä. Potilailla on lisääntynyt herkkyys virusinfektioille (CMV jne.), ja he kärsivät jo varhain toistuvista bakteeri- ja sieni-infektioista sekä kroonisesta ripulista. Potilailla esiintyy myös lymfoproliferaatiota, joka on samanlainen kuin ALPS:ssa. Oletetaan, että se perustuu kateenkorvan apoptoosin säätelyn heikentymiseen, mikä johtaa autoreaktiivisten kloonien leviämiseen eri kudoksissa.

• SVZ:n ja CD3e:n puutos

T-solujen antigeenin tunnistava reseptorikompleksi koostuu itse T-solureseptorista (TCR) ja CD3-molekyylistä. TCR:iä on kahdenlaisia, ja kumpikin koostuu kahdesta peptidiketjusta - ab:sta ja yv:stä. TCR:n päätehtävänä on sitoa antigeenipeptidi, joka liittyy päähistoyhteensopivuuskompleksin tuotteisiin, ja CD3:n tehtävänä on välittää antigeenisignaali solulle. CD3 sisältää 4-5 tyyppisiä molekyylejä. Kaikki CD3-kompleksin ketjut (y, v, e, £, t) ovat transmembraanisia proteiineja. Y-, v- tai £-ketjujen geenien mutaatiot johtavat sellaisten kypsien T-solujen määrän vähenemiseen, joilla on alhainen TCR-ilmentymä. E-ketjun geenin mutaatiot johtavat tymosyyttien erilaistumisen häiriintymiseen CD4-CD8-tasolla. Ihmisillä CD3-puutos johtaa CD8+ T-lymfosyyttien ja CD4+CD45RA+ -solujen määrän vähenemiseen, CD4+CD45R0+-, B- ja NK-solujen pitoisuudet sekä seerumin immunoglobuliinipitoisuudet ovat normaaleja. CD3y- ja CD3e-puutoksen kliininen fenotyyppi vaihtelee jopa saman perheen jäsenillä oireista melko lievään taudinkulkuun.

• ZAP70-puutos

ZAP70/Syk-perheen proteiinityrosiinikinaasit ovat tärkeitä antigeenia tunnistavan reseptorin signaalinvälityksessä ja välttämättömiä normaalille T-lymfosyyttien kehitykselle. ZAP70 on välttämätön ab-T-lymfosyyttien erilaistumiselle. ZAP70:n puutos johtaa CD8+-solujen selektiiviseen puutteeseen. Verenkierrossa olevien CD4+-solujen määrä on normaali, mutta niillä on merkittäviä toiminnallisia häiriöitä, kuten IL-2-tuotannon ja proliferatiivisen aktiivisuuden puute. Seerumin immunoglobuliinipitoisuudet ovat pienentyneet.