Х-сцепленный тяжелый комбинированный иммунодефицит ( X-SCID ) — это иммунодефицитное заболевание, при котором организм производит очень мало Т-клеток и NK-клеток .
В отсутствие помощи Т-клеток В -клетки становятся дефектными. [1] Это рецессивный признак наследования, сцепленный с Х-хромосомой , происходящий из мутированной (аномальной) версии гена IL2RG , расположенного на Х-хромосоме . Этот ген кодирует общий белок гамма-цепи рецептора интерлейкина , который представляет собой субъединицу цитокинового рецептора , являющуюся частью рецепторов IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15 и IL-21. [2] [3]
Люди с X-SCID часто заболевают очень рано, в возрасте до трех месяцев. Это происходит из-за снижения уровня иммуноглобулина G (IgG) у ребенка на трехмесячном этапе. [4] За этим следуют вирусные инфекции, такие как пневмонит , воспаление легких, вызывающее общие симптомы, такие как кашель, лихорадка, озноб и одышка. [5] Характерным признаком X-SCID является кандидоз , тип грибковой инфекции, вызываемой Candida albicans . [6] Кандидоз поражает влажные участки тела, такие как кожа, ротовая полость, дыхательные пути и влагалище; Симптомы кандидоза полости рта включают затруднение глотания, боль при глотании и поражения полости рта. Рецидивирующие экземоподобные высыпания также являются частым симптомом. Другие распространенные инфекции, с которыми сталкиваются люди с X-SCID, включают диарею , сепсис и средний отит . [4] Некоторые другие распространенные симптомы, с которыми сталкиваются пациенты с X-SCID, включают задержку в развитии , проблемы с кишечником, проблемы с кожей и мышечную гипотонию . [4]
У некоторых пациентов симптомы могут не проявляться в течение первых шести месяцев после рождения. [6] Вероятно, это связано с пассивным иммунитетом, полученным от матери с целью защитить ребенка от инфекций до тех пор, пока новорожденный не сможет вырабатывать собственные антитела. [6] В результате может наступить период молчания, когда у ребенка не проявляются симптомы X-SCID, за которым следуют частые инфекции. [ нужна цитата ]
X-SCID вызван мутацией, происходящей в локусе xq13.1 Х-хромосомы. [7] Чаще всего этим заболеванием страдают мужчины, чья мать является носителем ( гетерозиготной ) заболевания. Поскольку у женщин есть две Х-хромосомы, мать не пострадает, если у нее будет только одна аномальная Х-хромосома, но у любого ребенка мужского пола будет 50% вероятность заболеть этим расстройством, унаследовав дефектный ген. Аналогичным образом, ее дети женского пола будут иметь 50%-ную вероятность быть носителями иммунодефицита. X-SCID также может возникать в результате мутаций de novo и может быть предотвращен у женщин путем Х-инактивации . При Х-инактивации преимущественный отбор немутантной Х-хромосомы во время развития приводит к тому, что ни одна из зрелых женских клеток активно не экспрессирует мутацию X-SCID, они иммунологически не затронуты и не несут бремени носителей. Мутация de novo — это изменение гена, вызванное мутацией в зародышевой клетке (яйцеклетке или сперме) или в самой оплодотворенной яйцеклетке, а не унаследованное от носителя. Поскольку только 1/3 всех пациентов с X-SCID имеют положительный семейный анамнез SCID, предполагается, что мутации de novo составляют значительный процент случаев. [8] Х-инактивация происходит совершенно случайным образом у самок на очень ранних стадиях эмбрионального развития. Как только X инактивируется, он остается инактивированным на протяжении всей жизни этой клетки и любой из ее дочерних клеток. Важно отметить, что инактивация Х в женских зародышевых клетках обращена вспять, так что все новые ооциты получают активный Х. Независимо от того, какой Х инактивирован в ее соматических клетках, вероятность передачи заболевания у самки составляет 50%. любым детям мужского пола. [9]
Интерлейкины продуцируются лимфоцитами, среди других типов клеток, и высвобождаются в ответ на антигенные и неантигенные стимулы . Ген IL2RG кодирует общий белок гамма-цепи , который является общей субъединицей отдельных рецепторов интерлейкина 2 , интерлейкина 4 , интерлейкина 7 , интерлейкина 9 , интерлейкина 15 и интерлейкина 21 . [10] Передача сигналов от этих рецепторов обычно способствует росту и дифференцировке Т-клеток , В-клеток , естественных клеток-киллеров , глиальных клеток и клеток линии моноцитов , в зависимости от типа клеток и активированного рецептора. [11] Наиболее важными рецепторами для X-SCID являются рецепторы интерлейкина 2 , интерлейкина 4 , интерлейкина 7 и интерлейкина 15 . В частности, интерлейкин 2 и интерлейкин 7 ответственны за пролиферацию и выживание Т-клеток. [12] Аналогично, действие Интерлейкина 4 и Интерлейкина 15 приведет к пролиферации и дифференцировке В-клеток в плазматические клетки, секретирующие антитела. [12] Наконец, интерлейкин 15 помогает генерировать развитые и созревшие естественные клетки-киллеры. [5]
Ген, который кодирует общую гамма-цепь в этих рецепторах интерлейкина, мутирован в X-SCID. Мутация приводит к отсутствию или ненормальному функционированию общей гамма-цепи. Мутация может произойти из-за больших или даже однонуклеотидных делеций в гене IL2RG, которые отключают общую гамма-цепь, так что она не может связываться с другими субъединицами рецептора и сигнализировать об активации цитокинов. [11] Обычно, когда интерлейкин связывается с тримерным рецепторным белком, содержащим альфа-, бета- и гамма-субъединицы, общая гамма-субъединица активирует янус-киназу 3 (JAK3), что приводит к фосфорилированию преобразователя сигнала и активатора транскрипции 5. СТАТ5 . Белки STAT5 димеризуются и перемещаются в ядро, контролируя последующую передачу сигналов. [1] Из-за того, что общая гамма-цепь отсутствует или ненормальна, этот нижестоящий путь ингибируется. Это изменение не позволяет Т-лимфоцитам передавать сигналы другим клеткам, таким как B-лимфоциты и естественные клетки-киллеры. Поскольку эти клетки никогда не получают эти сигналы, они никогда не смогут созреть и дифференцироваться в полноценные иммунные клетки. [ нужна цитата ]
Диагностика X-SCID возможна посредством подсчета количества лимфоцитов, функциональных тестов лимфоцитов и генетического тестирования . Здоровая иммунная система должна содержать большое количество лимфоцитов, но у людей с X-SCID будет необычно малое количество Т-клеток, нефункциональных В-клеток и некоторых естественных клеток-киллеров . [9]
У людей с X-SCID часто наблюдается снижение функции лимфоцитов. Это можно проверить путем введения агентов в иммунную систему; затем наблюдают реакцию лимфоцитов. При X-SCID отсутствуют антитела на введенные вакцины и инфекции, а Т-клеточные ответы на митогены — вещества, стимулирующие трансформацию лимфоцитов, недостаточны. Уровень иммуноглобулинов IgA и IgM , веществ, помогающих бороться с инфекциями, очень низкий. [ нужна цитата ]
Отсутствие тени тимуса на рентгенограммах грудной клетки также указывает на X-SCID. [9] У нормального ребенка возле сердца можно увидеть характерную тень в форме парусника. [6] Вилочковая железа у нормальных пациентов постепенно уменьшается в размерах, поскольку потребность в вилочковой железе уменьшается. Уменьшение размеров вилочковой железы происходит потому, что в организме уже имеется достаточное количество развитых Т-клеток. [13] Однако пациент с X-SCID рождается с аномально маленькой вилочковой железой при рождении. [9] Это указывает на то, что функция вилочковой железы по формированию развитых Т-клеток нарушена.
Поскольку мутация в X-SCID является Х-сцепленной, существуют генетические тесты для выявления носителей в родословных X-SCID . Один из методов — поиск семейно-специфичных мутаций IL2RG . Наконец, если ни один из этих вариантов недоступен, существует необычная картина неслучайной инактивации Х-хромосомы на лимфоцитах носителей, поэтому поиск такой инактивации может оказаться полезным.
Если мать беременна и в семье имеется известный анамнез иммунодефицита, врачи могут провести диагностическую оценку внутриутробно. Отбор проб ворсин хориона, который включает в себя отбор проб плацентарной ткани с помощью катетера, введенного через шейку матки, может быть выполнен на 8–10 неделе беременности. [14] Альтернативно, амниоцентез, который влечет за собой извлечение образца жидкости, окружающей плод, может быть выполнен на 15-20 неделе беременности. [14]
Раннее выявление X-SCID (и других типов SCID) также становится возможным благодаря обнаружению кругов вырезания рекомбинации Т-клеток или TREC. TREC состоят из вырезанных фрагментов ДНК, которые образуются во время нормального сплайсинга поверхностных антигенных рецепторов Т-клеток и созревания Т-клеток. [15] Этот процесс созревания отсутствует во всех вариантах SCID, о чем свидетельствует низкое количество Т-лимфоцитов. Анализ проводится с использованием высушенной крови с карты Гатри , из которой экстрагируют ДНК. [16] Затем проводят количественную ПЦР и определяют количество TREC. [17] Лица с фенотипом SCID будут иметь количество TREC менее 30 по сравнению с примерно 1020 у здорового младенца. [18] Низкое количество TREC указывает на недостаточное развитие Т-клеток в вилочковой железе. [19] Этот метод позволяет прогнозировать ТКИД, даже если количество лимфоцитов находится в пределах нормы. Скрининг новорожденных на X-SCID, основанный на подсчете TREC в образцах сухой крови, недавно был введен в нескольких штатах США, включая Калифорнию, Колорадо, Коннектикут, Делавэр, Флориду, Массачусетс, Мичиган, Миннесоту, Миссисипи, Нью-Йорк, Техас и Висконсин. [20] Кроме того, начиная с 2013 года пилотные испытания проводятся в ряде других штатов. [21]
Лечение Х-сцепленного ТКИД можно разделить на две основные группы: профилактическое лечение (т.е. профилактическое) и лечебное лечение. [22] Первый пытается справиться с оппортунистическими инфекциями, распространенными у пациентов с ТКИД [22] , а второй направлен на восстановление здоровой функции Т-лимфоцитов. [23]
С конца 60-х до начала 70-х годов врачи начали использовать «пузыри» — пластиковые контейнеры, в которых помещали новорожденных с подозрением на ТСМДС сразу после рождения. [24] Пузырь, форма изоляции, представлял собой стерильную среду, что означало, что ребенок избежит инфекций, вызванных обычными и смертельными патогенами. [24] С другой стороны, профилактические методы лечения, используемые сегодня для Х-сцепленного ТКИД, аналогичны тем, которые используются для лечения других первичных иммунодефицитов . [23] Существует три типа профилактического лечения, а именно: использование лекарств, стерильной среды и внутривенная иммуноглобулиновая терапия (ВВИГ). [23] Во-первых, антибиотики или противовирусные препараты вводятся для контроля оппортунистических инфекций, таких как флуконазол при кандидозе и ацикловир для предотвращения заражения вирусом герпеса. [25] Кроме того, пациент может также пройти внутривенное введение иммуноглобулина (ВВИГ). [26] Здесь в вену вводится катетер, и в тело пациента вводится жидкость, содержащая антитела, обычно вырабатываемые B-клетками. [27] Антитела , Y-образные белки, создаваемые плазматическими клетками, распознают и нейтрализуют любые патогены в организме. [28] Однако IVIG является дорогостоящим с точки зрения времени и финансов. [29] Таким образом, вышеупомянутые методы лечения только предотвращают инфекции и ни в коем случае не являются лечением Х-сцепленного ТКИД. [23]
Трансплантация костного мозга (ТКМ) является стандартной лечебной процедурой и приводит к полному восстановлению иммунитета, если лечение успешно. [30] Во-первых, трансплантация костного мозга требует соответствия человеческого лейкоцитарного антигена (HLA) между донором и реципиентом. [31] HLA отличается от человека к человеку, что означает, что иммунная система использует HLA, чтобы отличить свои клетки от чужеродных. [32] Кроме того, ТКМ может быть аллогенной или аутологичной, что означает, что донором и реципиентом костного мозга могут быть два разных человека или один и тот же человек соответственно. [31] Аутологичная ТКМ предполагает полное совпадение HLA, тогда как аллогенная ТКМ предполагает полное или половинное (гаплоидентичное) совпадение HLA. [33] В частности, при аллогенной ТКМ вероятность возникновения реакции «трансплантат против хозяина» высока, если совпадение донора и реципиента недостаточно близко. [32] В этом случае Т-клетки донорского костного мозга атакуют тело пациента, потому что организм чужероден этому трансплантату. [34] Истощение Т-клеток в донорской ткани и близкое соответствие HLA снизят вероятность возникновения реакции «трансплантат против хозяина» . [35] Более того, у пациентов, получивших точное совпадение HLA, через четырнадцать дней наблюдалось нормальное функционирование Т-клеток. [36] Однако у тех, кто получил гаплоидентичное совпадение по HLA, Т-клетки начали функционировать через четыре месяца. [36] Кроме того, причина, по которой ТКМ является постоянным решением, заключается в том, что костный мозг содержит мультипотентные гемопоэтические стволовые клетки [30] , которые становятся общими лимфоидными или общими миелоидными предшественниками. [37] В частности, общий лимфоидный предшественник дает начало лимфоцитам, участвующим в иммунном ответе (В-клетки, Т-клетки, естественные клетки-киллеры). [37] Таким образом, BMT приведет к полному восстановлению иммунитета, но есть аспекты BMT, которые необходимо улучшить (например, GvHD). [38]
Генная терапия — еще один вариант лечения, доступный только для клинических испытаний. [34] Х-сцепленный ТКИД является моногенным заболеванием, ген IL2RG мутирован, поэтому генная терапия заменит этот мутировавший ген на нормальный. [39] Это приведет к нормальному функционированию белка гамма-цепи рецептора интерлейкина. [35] Для переноса функционального гена в клетку-мишень можно использовать вирусные или невирусные векторы. [35] Вирусные векторы, такие как ретровирус , которые включают ген в геном, приводят к долгосрочным эффектам. [34] Это, в сочетании со стволовыми клетками костного мозга, было успешным при лечении людей с X-SCID. [40] В одном конкретном исследовании, проведенном Cavazzana-Calvo et al., десять детей в младенчестве подвергались генной терапии по поводу X-SCID. [41] Девять из десяти были вылечены от X-SCID. [41] Однако примерно через три года после лечения у двоих детей развился Т-клеточный лейкоз из-за вставки гена IL2RG рядом с геном LMO2 и тем самым активации гена LMO2 (известного онкогена ). [42] У третьего ребенка в течение двух лет после публикации исследования развилась лейкемия, вероятно, как прямой результат терапии. [43] Это состояние известно как инсерционный мутагенез, при котором случайная вставка гена мешает работе гена-супрессора опухоли или стимулирует онкоген. [34] В настоящее время на рынке нет одобренной генной терапии, но существует множество клинических исследований, в которых могут участвовать пациенты с X-SCID. Поэтому исследования в области генной терапии сегодня и в будущем необходимы, чтобы избежать возникновения лейкемии. [35] В частности, необходимы исследования по использованию инсуляторных и суицидальных генов, поскольку это может предотвратить развитие рака. [34] Ген -инсулятор ингибирует активацию соседних генов. С другой стороны, ген суицида стимулируется, когда начинает формироваться опухоль, и это приводит к дезактивации терапевтического гена. [34] Кроме того, изучается использование ферментов рестрикции, таких как нуклеаза цинковых пальцев (ZFN). [34] ZFN позволяет исследователю выбирать место интеграции гена. [34] Безопасность векторов важна в области генной терапии, поэтому векторы, которые самоинактивируют промотор и энхансер (SIN), а также аденовирусы, которые не вызывают иммунного ответа, являются важными областями исследований для биологов-переносчиков. [34]
Х-сцепленное ТКИД — известное неотложное педиатрическое заболевание, которое поражает преимущественно мужчин. [31] Если не проводится соответствующее лечение, такое как внутривенное введение иммуноглобулинов, лекарства для лечения инфекций или трансплантация костного мозга, прогноз плохой. [17] Пациенты с Х-сцепленным ТКИД обычно умирают через два года после рождения. [38] По этой причине диагноз Х-сцепленного ТКИД необходимо проводить как можно раньше, чтобы предотвратить заражение ребенка какими-либо патогенами.
Однако пациенты имеют более высокие шансы на выживание, если диагноз Х-сцепленного ТКИД установлен сразу после рождения ребенка. [17] Это предполагает принятие профилактических мер, чтобы избежать любых инфекций, которые могут привести к смерти. Например, у Дэвида Веттера была высокая вероятность наличия ТКИН, сцепленного с Х-хромосомой, поскольку его старший брат умер из-за ТКИД. [44] Это позволило врачам поместить Дэвида в пузырь и предотвратить инфекции. [44] Кроме того, если известно, что Х-сцепленный ТКИД поражает ребенка, то не следует вводить живые вакцины, и это может спасти жизнь ребенка. Живые аттенуированные вакцины, состоящие из ослабленных патогенов, вводимых в организм для создания иммунного ответа, могут привести к смерти младенцев с Х-сцепленным ТКИД. [45] Более того, при правильном лечении, таком как трансплантация костного мозга, прогноз хороший. Трансплантация костного мозга успешно вылечила нескольких пациентов и привела к полному восстановлению иммунитета, и пациент может жить здоровой жизнью. [46] Результаты трансплантации костного мозга наиболее успешны, когда обнаружено наиболее близкое соответствие лейкоцитарного антигена человека. [47] Однако, если близкого совпадения не обнаружено, существует вероятность болезни «трансплантат против хозяина», что означает, что донорский костный мозг атакует тело пациента. [35] Следовательно, для предотвращения каких-либо осложнений необходимо точное совпадение.
Информации о коэффициентах рождаемости/частоте нет, но «Х-сцепленный ТКИД является наиболее распространенной формой ТКИД, и, по оценкам, на него приходится от 46% до 70% всех случаев ТКИД». [48]