Kes Novel Interferon Homozigot Alfa/Beta Reseptor Alpha Rantaian (IFNAR1) Kekurangan Dengan Limfohistiositosis Hemophagocytic
Apr 17, 2023
(Lihat Ulasan Editorial oleh Mogensen pada halaman 140–3.)
Kami membentangkan kes kekurangan lengkap rantai alfa reseptor interferon-alpha/beta (IFNAR1) pada kanak-kanak dengan hiperinflamasi sistemik yang boleh membawa maut, nampaknya diprovokasi oleh vaksinasi virus yang dilemahkan secara langsung. Hiperinflamasi patologi seperti itu, memenuhi kriteria untuk limfohistiocytosis hemophagocytic, adalah fenotip yang muncul yang mengiringi ralat bawaan imuniti interferon jenis I.
Hemophagocytic lymphohistiocytosis (HIVEL/T-LGL) adalah penyakit sistem imun yang jarang berlaku yang berkait rapat dengan imuniti. Kejadian HIVEL/T-LGL berkaitan dengan gangguan sistem imun, yang disebabkan terutamanya oleh percambahan dan pengaktifan sel T yang tidak normal. Percambahan dan pengaktifan yang tidak normal ini akan menyebabkan sel T menyerang sel normal dalam badan, seterusnya menjejaskan fungsi sistem imun, sekali gus menunjukkan kepentingan imuniti kepada kita. Dalam kehidupan seharian, kita juga harus memberi perhatian kepada peningkatan imuniti. Cistanche boleh meningkatkan imuniti. Polisakarida dalam daging boleh mengawal tindak balas imun sistem imun manusia, meningkatkan keupayaan tekanan sel imun, dan meningkatkan kesan pensterilan sel imun.
Kata kunci.
IFNAR1; jenis I interferon; HLH; kesilapan imuniti bawaan.
Interferon Jenis I (termasuk subjenis IFN dan 13 IFN) melalui satu reseptor yang dinyatakan di mana-mana yang terdiri daripada subunit pertalian rendah dan tinggi, IFNAR1 dan IFNAR2. IFN Jenis I nampaknya kritikal terhadap imuniti antivirus mamalia, berdasarkan kajian menyeluruh tentang tikus kekurangan Ifnar1-, tetapi peranan tepatnya dalam manusia sehingga kini tidak pasti [1].
Penemuan kami kekurangan IFNAR2 manusia yang lengkap pada kanak-kanak dengan penyakit virus maut sekunder kepada vaksin campak dan rubella (MMR) yang dilemahkan hidup menunjukkan fungsi antivirus yang penting [2]. Walau bagaimanapun, adalah menarik bahawa proband tidak menunjukkan kerentanan virus secara terang-terangan sebelum pendedahan MMR. Fenotip penyakit yang dicetuskan oleh cabaran dengan vaksinasi virus yang dilemahkan secara sistemik dilihat pada 2 pesakit dengan kekurangan IFNAR1, kedua-duanya sama sihat sehingga vaksinasi [3].
Walau bagaimanapun, pengenalpastian baru-baru ini bagi varian IFNAR1 dalam 2 pesakit dengan sindrom pernafasan akut teruk coronavirus 2 (SARS-CoV-2) menyerlahkan kepentingan tambahan IFN jenis I dalam imuniti kepada virus yang diperoleh secara semula jadi [4].
Dalam kajian ini, kami menyiasat seorang budak lelaki 15-sebulan sebelum ini yang sihat yang mengalami penyakit teruk berikutan vaksinasi MMR, yang terdiri daripada hiperkeradangan progresif dan akhirnya membawa maut yang memenuhi kriteria diagnostik untuk limfohistiositosis hemophagocytic (HLH; lihat ringkasan kes, Rajah 1A, Jadual Tambahan E1). Analisis serum (Jadual Tambahan E2) dan cecair serebrospinal (Jadual Tambahan E3) tidak menghasilkan bukti replikasi virus strain vaksin, dan etiologi berjangkit alternatif tidak dikenal pasti, selain daripada pengaktifan semula virus Epstein-Barr (EBV) peringkat rendah. Fenotaip imun terperinci menunjukkan monositosis dan limfositosis sel T, dengan bilangan sel B dan cDC1 yang rendah (Tambahan Rajah E1, Jadual Tambahan E4).
Despite aggressive antiviral, immunomodulatory therapy, and intravenous immunoglobulins (IVIG), he developed encephalopathy with abnormal neuroimaging and succumbed suddenly approximately 6 months after presentation (Supplementary Figure E2–E4). Rapid diagnostic whole exome sequencing revealed a novel homozygous nonsense variant (c.922C>T) dalam IFNAR1, memperkenalkan kodon berhenti pramatang dalam domain ekstraselular ketiga protein IFNAR1 (p.Gln308Ter, Rajah 1B).
Varian ini tidak terdapat dalam pangkalan data GnomAD dan diramalkan akan merosakkan oleh alat silico (Jadual Tambahan E5). Tiada produk protein dikesan semasa menyiasat lisat fibroblast dermal primer dengan N-terminal (Rajah 1C) atau antibodi C-terminal IFNAR1 (Tambahan Rajah E5), menunjukkan kekurangan IFNAR1 lengkap. Penelitian terhadap panel gen komprehensif yang dikaitkan dengan kesilapan imuniti bawaan dalam data exome pesakit mendedahkan tiada varian penyebab penyakit calon tambahan.
Selepas pengikatan ligan, kompleks terner IFNAR1-IFNIFNAR2 memulakan lata isyarat intraselular di mana transfosforilasi timbal balik kinase berkaitan reseptor JAK1 dan TYK2 diikuti oleh fosforilasi transduser isyarat dan pengaktif transkripsi STAT1 dan STAT2. Majoriti tindak balas transkrip kepada IFN- adalah disebabkan oleh heterotrimer yang terbentuk daripada STAT1 dan STAT2 terfosforilasi bersama dengan IRF9.
Kompleks ini, yang dikenali sebagai faktor gen stimulasi interferon 3 (ISGF3), bertukar kepada nukleus di mana ia berinteraksi dengan unsur tindak balas sensitif interferon (ISRE) untuk mengaktifkan transkripsi sejumlah besar gen yang dirangsang interferon (ISG). Sebilangan kecil daripada phosphoSTAT1 sebaliknya menjadi homodimer untuk membentuk faktor pengaktifan IFN (GAF), menyeksa set gen yang berbeza tetapi bertindih yang mengandungi tapak pengaktifan IFN (GAS), lebih lazimnya dikaitkan dengan isyarat jenis II IFN (IFN-). Kesan ramalan kekurangan IFNAR1 adalah untuk menghalang isyarat dan tindak balas fungsi hiliran kepada IFN- tetapi meninggalkan tindak balas utuh kepada IFN- .
Rajah 1. A, Pedigree. B, pengesahan penjujukan Sanger varian dengan domain protein IFNAR1. C, kekurangan IFNAR1 (immunoblot). D, Isyarat oleh IFN- 2b atau IFN- (1000 IU/mL, 30 m, imunoblot). E, aruhan ISG oleh IFN- 2b atau IFN- (1000 IU/mL, 16 h, imunoblot). F, ujian perlindungan sitopatik EMCV. G, sampul surat ZIKV (ENV), ISG15, RSAD2, dan ekspresi MX1 (immunoblot) dalam fibroblas (H) ujian sitopatik ZIKV. Perlindungan terhadap ZIKV oleh IFN- 2b atau IFN- (MOI 1.0, 1000 IU/mL, 24 jam) oleh (I) immunoblot dan (J) ujian daya maju. Pelengkap dengan IFNAR1 tetapi bukan vektor kosong (VEC) memulihkan (K) aruhan ISG oleh IFN- 2b (1000 IU/mL, 16 h, imunoblot) dan (L) IFN- 2b-perlindungan pengantara terhadap EMCV. Semua percubaan berulang n = 3 kali dalam II:1 dan mengawal fibroblas primer. Min ± SD. ****P< .001, 2-way ANOVA with Tukey's post-test. *nonspecific band. Abbreviations: ANOVA, analysis of variance; EMCV, encephalomyocarditis virus; IFN, interferon; IFNAR1, interferon alpha/beta receptor alpha chain; ISG, interferon-stimulated gene; MOI, the multiplicity of infection; ZIKV, Zika virus.
Selaras dengan ramalan ini, fosforilasi JAK1 dan sasaran hilirannya STAT1 dan STAT2 tidak dapat dikesan dalam IFNAR1-fibroblas pesakit yang kekurangan terdedah kepada IFN 2b selama 30 minit, seperti yang didedahkan oleh imunoblotting seluruh sel lisat, manakala fosforilasi JAK1 dan STAT1 apabila terdedah kepada IFN- telah dipelihara (Rajah 1D). Corak yang sama diperhatikan dengan analisis fosforilasi STAT1 dalam limfosit dan monosit pesakit oleh sitometri aliran fosfo (Tambahan Rajah E6). Sehubungan itu, immunoblotting mendedahkan kegagalan untuk mendorong produk protein ISG dalam fibroblas pesakit kekurangan IFNAR{13}} yang terdedah semalaman kepada IFN- 2b walaupun tindak balas utuh kepada IFN- (Rajah 1E).
Untuk menangani kesan fungsian, kami mencabar sel dengan virus picornavirus encephalomyocarditis (EMCV). Dalam eksperimen ini, fibroblas telah dirawat terlebih dahulu dengan IFN- 2b atau IFN- semalaman sebelum jangkitan, pada dos yang sebelum ini ditentukan untuk mencegah kesan sitopatik (CPE) dalam sel kawalan, dan kemudian diperiksa pada 24 jam selepas jangkitan. Sel-sel kekurangan IFNAR1-terdedah kepada CPE walaupun terdedah kepada IFN- 2b tetapi diselamatkan melalui rawatan IFN, mengesahkan kecacatan khusus imuniti antivirus pengantara IFN- -(Rajah 1F).
Untuk melanjutkan dan mengesahkan penemuan ini, kami menjangkiti sel dengan virus flavivirus Zika (ZIKV) pada kepelbagaian jangkitan yang berbeza, memeriksa ekspresi protein sampul virus dan ISG oleh imunoblot pada 48 jam selepas jangkitan (Rajah 1G). Dalam sel pesakit, kami melihat ekspresi protein virus yang berlebihan (Tambahan Rajah E7), disertai dengan kegagalan untuk mendorong ekspresi ISG15, RSAD2, dan MX1, yang mencerminkan kecacatan rintangan antivirus yang dimediasi IFNAR dan dikaitkan dengan kerentanan terhadap sitotoksisiti virus (Rajah 1H). ). Rawatan sel pesakit dengan IFN eksogen- tetapi bukan IFN- 2b menghalang jangkitan ZIKV (Rajah 1I) dan CPE (Rajah 1J).
Untuk membuktikan secara pasti bahawa kehilangan IFNAR1 adalah bertanggungjawab, kami melengkapkan sel fibroblast pesakit dengan IFNAR1 manusia penuh yang dihantar melalui transduksi lentiviral. Transduksi lentiviral IFNAR1 dalam fibroblas pesakit, tetapi bukan vektor kosong, induksi ISG yang dipulihkan (Rajah 1K) dan pembentukan keadaan antivirus sebagai tindak balas kepada IFN- 2b (Rajah 1L), dengan itu mengesahkan persatuan genotip-fenotip.
Kami melaporkan kes baharu kekurangan IFNAR1 lengkap, melengkapkan laporan terbaru kekurangan IFNAR1 homozigot dalam 2 kanak-kanak yang tidak berkaitan [3]. Dalam kesemua 3 kes ini dan serupa dengan pesakit kekurangan IFNAR2-[2], kerentanan virus menjadi jelas hanya selepas inokulasi dengan vaksin virus yang dilemahkan hidup. Pada pandangan pertama, ini berbeza dengan kerentanan yang lebih luas pesakit kekurangan STAT2- atau IRF9-[5–7] kepada virus yang secara semula jadi ditemui pada permukaan mukosa, yang mungkin boleh diterangkan dari segi redundansi fungsi antara jenis I dan jenis III IFN pada mukosa [1].
Walau bagaimanapun, penemuan 2 kes lanjut kekurangan IFNAR1 baru-baru ini dalam kalangan penghidap penyakit coronavirus yang teruk 2019 (COVID-19) membayangkan bahawa, untuk SARS-CoV-2 sekurang-kurangnya, IFN jenis I boleh memainkan peranan yang menentukan dalam tindak balas perumah kepada patogen semula jadi [4]. Kesimpulan ini disokong lagi dengan pengesanan antibodi peneutralan terhadap jenis I tetapi bukan jenis III IFN dalam 10 peratus kes COVID-19 yang teruk [4], serta isyarat perkaitan seluruh genom dengan IFNAR2 dalam kohort bebas [8].
Kes kami memperluaskan spektrum fenotip kekurangan IFNAR1 untuk memasukkan hiperkeradangan seperti HLH, yang sebelum ini dinyatakan dalam kekurangan IFNAR2 dan semakin dikenali dalam kecacatan lain imuniti IFN seperti kecacatan STAT2 atau IRF9 [7, 9]. Mentakrifkan patomekanisme hiperkeradangan dalam konteks ini, terutamanya hubungannya dengan isyarat keradangan yang tidak terkawal dan/atau replikasi virus adalah bidang penting untuk kerja masa depan. Walaupun terdapat kaitan temporal dengan vaksinasi, kes kami terkenal kerana ketiadaan penyebaran strain vaksin yang dapat dikesan. Gambaran serupa telah diperhatikan dalam sesetengah pesakit kekurangan STAT1- dan STAT2-dengan hiperinflamasi [12, 11].
Walaupun kita tidak boleh mengecualikan sumbangan pengaktifan semula EBV peringkat rendah, autoinflammation steril telah muncul sebagai fenotip klinikal yang berbeza dalam kecacatan isyarat IFN [7]. Ini mencadangkan mekanisme yang lebih kompleks yang melibatkan kehilangan peraturan IFN [1]. Pada hakikatnya, ini adalah paradoks kerana isyarat IFN yang tidak terkawal itu sendiri dikaitkan dengan keradangan steril seperti HLH [12]. Namun IFN- juga mengawal selia secara negatif pelbagai laluan sitokin, termasuk interleukin (IL)-1 [13] dan IL-17 [14]. Sifat imunomodulator IFN- dieksploitasi dalam terapi untuk penyakit pengantara imun seperti multiple sclerosis. Tindak balas klinikal separa kepada kortikosteroid dan sekatan IL{15}} dalam kes kami memberikan sokongan kepada hipotesis bahawa kehilangan isyarat IFN menyumbang kepada aktiviti rangkaian imun yang tidak teratur. Dalam konteks penyakit virus, nampaknya tindak balas IFN yang ditentukur dengan betul diperlukan untuk mencegah imunopatologi. Ini adalah prinsip "Goldilocks" homeostasis imun, di mana kedua-dua aktiviti yang tidak mencukupi dan berlebihan menyumbang kepada penyakit.
Hiperkeradangan adalah pusat kepada patogenesis COVID yang teruk-19, seperti yang ditunjukkan oleh keberkesanan klinikal kortikosteroid. Kes kekurangan IFNAR1 baru kami mendedahkan peranan yang berpotensi untuk IFN- dalam mencegah hiperinflamasi, bukan hanya melalui kawalan langsung replikasi virus [2, 3] tetapi mungkin juga melalui tindakan imunoregulasinya terhadap sitokin lain. Kehilangan kedua-dua aspek fungsi IFN mungkin menyumbang kepada kerentanan pesakit dengan kecacatan IFNAR1 kepada COVID yang teruk-19 [4, 9]. Memahami hubungan selular dan molekul antara isyarat IFN yang rosak dan keradangan patogen akan menjadi kritikal dalam membimbing terapi untuk penyakit virus yang teruk.,
Data Tambahan
Bahan tambahan boleh didapati di Penyakit Berjangkit Klinikal dalam talian. Terdiri daripada data yang diberikan oleh pengarang untuk memberi manfaat kepada pembaca, bahan yang disiarkan tidak disalin dan merupakan tanggungjawab pengarang sepenuhnya, jadi soalan atau komen harus dialamatkan kepada pengarang yang sepadan.
Catatan
Potensi konflik kepentingan. F. G. menerima pembiayaan daripada Deutsche Forschungsgemeinschaft (GO2955/1-1) serta Yayasan Bubble. C. FH dibiayai oleh pelajar Majlis Penyelidikan Perubatan (MRC) (MR/ N013840/1). V. K., E. F., dan M. F. dibiayai oleh Kementerian Kesihatan Republik Czech (NV19-05-00332). S. H. dan C. JA D. dibiayai oleh Wellcome Trust (masing-masing 207556/Z/17/Z dan 211153/Z/18/Z).
Semua pengarang lain tidak mempunyai potensi konflik. Semua pengarang telah menyerahkan Borang ICMJE untuk Pendedahan Potensi Konflik Kepentingan. Konflik yang dianggap oleh editor berkaitan dengan kandungan manuskrip telah didedahkan.
Rujukan
1. Duncan CJA, Randall RE, Hambleton S. Lesi genetik jenis I isyarat interferon dalam imuniti antivirus manusia. Trend Genet 2020; 1–13.
2. Duncan CJA, Mohamad SMB, Young DF, et al. Kekurangan IFNAR2 manusia: pelajaran untuk imuniti antivirus. Sci Transl Med 2015; 7:307ra154.
3. Hernandez N, Bucciol G, Moens L, et al. Kekurangan IFNAR1 yang diwarisi dalam pesakit yang sihat dengan tindak balas buruk terhadap campak dan vaksin hidup demam kuning. J Exp Med 2019; 216:2057–70.
4. Zhang Q, Bajingan P, Liu Z. Ralat bawaan jenis I imuniti IFN dengan COVID yang mengancam nyawa-19. Sains 2020; 21:1–9.
5. Hambleton S, Goodbourn S, Young DF, et al. Kekurangan STAT2 dan kerentanan terhadap penyakit virus pada manusia. Proc Natl Acad Sci USA 2013; 110:3053–8.
6. Hernandez N, Melki I, Jing H, et al. Pneumonitis influenza yang mengancam nyawa pada kanak-kanak dengan kekurangan IRF9 yang diwarisi. J Exp Med 2018; 215:2567–85.
7. Bravo García-Morato M, Calvo Apalategi A, Bravo-Gallego LY, et al. Kawalan terjejas terhadap pelbagai jangkitan virus dalam keluarga dengan kekurangan IRF9 yang lengkap. J Allergy Clin Immunol 2019; 144:309–312.e10.
8. Pairo-Castineira E, Clohisey S, Klaric L, et al. Mekanisme genetik penyakit kritikal dalam COVID-19. medRxiv 2020; doi: 10.1101/2020.09.24.20200048. \
9. Alosaimi MF, Maciag MC, Platt CD, Geha RS, Chou J, Bartnikas LM. Varian baru dalam STAT2 yang membentangkan limfohistiositosis hemophagocytic. J Allergy Clin Immunol 2019; 144:611–613.e3.
10. Melecur C, Cheung A, Stark Z, et al. Persembahan novel mutasi STAT{3}} kehilangan fungsi homozigot dalam bayi dengan hiperkeradangan: laporan kes dan kajian literatur. J Allergy Clin Immunol Pract 2016; 4:777–9.
11. Shahni R, Cale CM, Anderson G, et al. Transduser isyarat dan pengaktif kekurangan transkripsi 2 adalah gangguan baru pembelahan mitokondria. Otak 2015; 138:2834–46. 12. Duncan CJA, Thompson BJ, Chen R, et al. Interferonopathy jenis I yang teruk dan isyarat interferon yang tidak terkawal disebabkan mutasi germanium homozigot dalam STAT2. Sci Immunol 2019; 4. doi: 10.1126/sciimmunol.aav7501.
13. Reboldi A, Dang EV, McDonald JG, Liang G, Russell DW, Cyster JG. Keradangan. 25-Hydroxycholesterol menyekat interleukin-1-keradangan di hiliran interferon jenis I. Sains 2014; 345:679–84.
14. Liu L, Okada S, Kong XF, et al. Mutasi STAT1 manusia yang mendapat fungsi menjejaskan imuniti IL-17 dan mendasari kandidiasis mukokutaneus kronik. J Exp Med 2011; 208:1635–48.
Florian Gothe,1,2, Catherine F. Hatton,1, Linh Truong,1 Zofia Klimova,3 Veronika Kanderova,4 Martina Fejtkova,4 Angela Grainger,1 Venetia Bigley,1,5 Joanna Perthen,6 Dipayan Mitra,6 Ales Janda,7 Eva Fronkova,4 Dusana Moravcikova,3 Sophie Hambleton1,8, dan Christopher J. A. Duncan1,9.
1 Tema Kekebalan dan Keradangan, Institut Penyelidikan Translasi dan Klinikal, Universiti Newcastle, Newcastle upon Tyne, UK, 2 Jabatan Pediatrik, Hospital Kanak-kanak Dr. von Hauner, Hospital Universiti, Ludwig-Maximilians-Universität Munich, Munich, Jerman, 3 Banská Bystrica Hospital Universiti Kanak-kanak, Banská Bystrica, Slovakia, 4 Jabatan Hematologi dan Onkologi Pediatrik, Fakulti Perubatan ke-2, Universiti Charles dan Hospital Universiti Motol, Prague, Republik Czech, 5 Pusat Pemindahan Sumsum Tulang Utara, Hospital Freeman, Newcastle upon Tyne Hospitals NHS Foundation Trust, Newcastle upon Tyne, UK, 6 Department of Neuroradiology, Newcastle upon Tyne Hospitals NHS Foundation Trust, Newcastle upon Tyne, UK, 7 Jabatan Pediatrik dan Perubatan Remaja, Pusat Perubatan Universiti Ulm, Jerman, Perkhidmatan Imunologi 8 Kanak-kanak, Hospital Kanak-kanak Great North, Newcastle upon Tyne Hospitals NHS Foundation Trust, Newcastle upon Tyne, UK, dan 9 Infection and Tropical Medicine, Royal Victoria Infirmary, Newcastle upon Tyne Hospitals NHS Foundation Trust, Newcastle upon Tyne, UK.
For more information:1950477648nn@gmail.com
