Nový případ deficitu homozygotního alfa/beta receptorového alfa řetězce (IFNAR1) s hemofagocytární lymfocytózou

(Viz Redakční komentář od Mogensena na stranách 140–3.)

Uvádíme případ úplného deficitu řetězce alfa receptoru interferonu-alfa/beta (IFNAR1) u dítěte s fatálním systémovým hyperzánětem, zřejmě vyvolaným živým oslabeným virovým očkováním. Takový patologický hyperzánět, splňující kritéria pro hemofagocytární lymfohistiocytózu, je nově se objevujícím fenotypem doprovázejícím vrozené chyby interferonové imunity typu I.

Hemofagocytární lymfohistiocytóza (HIVEL/T-LGL) je vzácné onemocnění imunitního systému, které úzce souvisí s imunitou. Výskyt HIVEL/T-LGL souvisí s poruchou imunitního systému, která je způsobena především abnormální proliferací a aktivací T buněk. Tato abnormální proliferace a aktivace způsobí, že T buňky napadnou normální buňky v těle, čímž naruší funkci imunitního systému, čímž pro nás ukáže důležitost imunity. V každodenním životě bychom měli dbát i na zlepšení imunity. Cistanche může posílit imunitu. Polysacharidy v mase mohou regulovat imunitní odpověď lidského imunitního systému, zlepšit stresovou schopnost imunitních buněk a posílit sterilizační účinek imunitních buněk.

Klikněte na cistanche tubulosa koupit

Klíčová slova.

IFNAR1; interferon typu I; HLH; vrozená chyba imunity.

Interferony typu I (včetně podtypů IFN- a 13 IFN-) signalizují prostřednictvím jediného všudypřítomně exprimovaného receptoru složeného z podjednotek s nízkou a vysokou afinitou, IFNAR1 a IFNAR2. IFN typu I se jeví jako kritické pro savčí antivirovou imunitu na základě rozsáhlých studií na myších s deficitem Ifnar{7}}, ale jejich přesná role u lidí byla dosud nejistá [1].

Náš objev úplného lidského deficitu IFNAR2 u dítěte s fatálním virovým onemocněním sekundárním po očkování proti živě oslabeným spalničkám a zarděnkám (MMR) znamenal zásadní antivirovou funkci [2]. Nicméně bylo zarážející, že proband nevykazoval žádnou zjevnou virovou citlivost před expozicí MMR. Tento fenotyp onemocnění vyvolaný čelenží systémovou živě oslabenou virovou vakcinací byl pozorován u 2 pacientů s deficitem IFNAR1, oba byli do vakcinace podobně zdraví [3].

Nedávná identifikace variant IFNAR1 u 2 pacientů s těžkým akutním respiračním syndromem coronavirus 2 (SARS-CoV-2) však zdůrazňuje další význam IFN typu I v imunitě vůči přirozeně získaným virům [4].

V této studii jsme zkoumali dříve dobře 15-měsíčního chlapce, u kterého se po očkování MMR rozvinulo závažné onemocnění zahrnující progresivní a nakonec fatální hyperzánět splňující diagnostická kritéria pro hemofagocytární lymfohistiocytózu (HLH; viz shrnutí případu, obrázek 1A, doplňková tabulka E1). Analýza séra (doplňková tabulka E2) a mozkomíšního moku (doplňková tabulka E3) nepřinesla důkaz virové replikace kmene vakcíny, ani nebyla identifikována alternativní infekční etiologie jiná než reaktivace viru Epstein-Barrové (EBV) na nízké úrovni. Podrobné imunitní fenotypování ukázalo monocytózu a lymfocytózu T-buněk s nízkým počtem B buněk a cDC1 (doplňkový obrázek El, doplňková tabulka 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) v IFNAR1, zavedení předčasného stop kodonu do třetí extracelulární domény proteinu IFNAR1 (p.Gln308Ter, obrázek 1B).

Tato varianta chyběla v databázi GnomAD a předpokládalo se, že bude škodlivá pomocí nástrojů in silico (doplňková tabulka E5). Při sondování primárních dermálních fibroblastových lyzátů N-koncovou (obrázek 1C) nebo C-koncovou IFNAR1 protilátkou (doplňkový obrázek E5) nebyl detekován žádný proteinový produkt, což svědčí o úplném deficitu IFNAR1. Zkoumání komplexního panelu genů spojených s vrozenými chybami imunity v rámci exomových dat pacienta neodhalilo žádné další kandidátní varianty způsobující onemocnění.

Po navázání ligandu ternární komplex IFNAR1-IFNIFNAR2 iniciuje intracelulární signální kaskádu, ve které je reciproční transfosforylace kináz spojených s receptorem JAK1 a TYK2 následována fosforylací signálních přenašečů a aktivátorů transkripce STAT1 a STAT2. Většinu transkripční odpovědi na IFN- lze připsat heterotrimeru tvořenému fosforylovanými STAT1 a STAT2 společně s IRF9.

Tento komplex, známý jako interferonem stimulovaný genový faktor 3 (ISGF3), se translokuje do jádra, kde interaguje s interferonem senzitivními reakčními elementy (ISRE) za účelem aktivace transkripce velkého počtu interferonem stimulovaných genů (ISG). Frakce fosfoSTAT1 se místo toho homodimerizuje za vzniku IFN-aktivačního faktoru (GAF), agonizujícího odlišnou, ale překrývající se sadu genů nesoucích IFN-aktivační místa (GAS), typičtěji spojenou se signalizací typu II IFN (IFN-). Předpokládaným účinkem deficitu IFNAR1 je zabránění signalizaci a následné funkční odpovědi na IFN-, ale ponechání nedotčené odpovědi na IFN-.

Obrázek 1. A, Rodokmen. B, Sangerovo sekvenování potvrzení varianty s IFNAR1 proteinovými doménami. C, nedostatek IFNAR1 (imunoblot). D, Signalizace pomocí IFN- 2b nebo IFN- (1000 IU/ml, 30 m, imunoblot). E, ISG indukce pomocí IFN- 2b nebo IFN- (1000 IU/ml, 16 h, imunoblot). F, EMCV cytopatický ochranný test. G, obálka ZIKV (ENV), exprese ISG15, RSAD2 a MX1 (imunoblot) ve fibroblastech (H) ZIKV cytopatický test. Ochrana proti ZIKV pomocí IFN- 2b nebo IFN- (MOI 1,0, 1000 IU/ml, 24 h) pomocí (I) imunoblotu a (J) testu životaschopnosti. Komplementace s IFNAR1, ale ne prázdným vektorem (VEC) obnovuje (K) ISG indukci pomocí IFN- 2b (1000 IU/ml, 16 h, imunoblot) a (L) IFN- 2b-zprostředkovanou ochranu proti EMCV. Všechny experimenty se opakovaly n = 3krát v II:1 a kontrolních primárních fibroblastech. Průměr ± 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.

V souladu s touto předpovědí byla fosforylace JAK1 a jejích downstream cílů STAT1 a STAT2 nedetekovatelná u fibroblastů pacientů s deficitem IFNAR{3}} vystavených působení IFN 2b po dobu 30 minut, jak se ukázalo imunoblotováním lyzátů celých buněk, zatímco fosforylace JAK1 a STAT1 po expozici IFN- byl zachován (obrázek 1D). Stejný vzor byl pozorován analýzou fosforylace STAT1 v lymfocytech a monocytech pacienta pomocí fosfo-průtokové cytometrie (doplňkový obrázek E6). V souladu s tím imunoblotting odhalil selhání při indukci proteinových produktů ISG ve fibroblastech pacientů s deficitem IFNAR{13}} vystavených přes noc IFN- 2b navzdory intaktní odpovědi na IFN- (obrázek 1E).

Abychom vyřešili funkční dopad, napadli jsme buňky virem pikornavirové encefalomyokarditidy (EMCV). V tomto experimentu byly fibroblasty předem ošetřeny IFN{0}}b nebo IFN- přes noc před infekcí, v dávce, která byla dříve stanovena jako prevence cytopatického účinku (CPE) v kontrolních buňkách, a poté vyšetřeny 24 hodin po infekci. IFNAR1-deficientní buňky byly citlivé na CPE navzdory expozici IFN- 2b, ale byly zachráněny léčbou IFN-, což potvrzuje specifický defekt IFN- -zprostředkované antivirové imunity (obrázek 1F).

Abychom rozšířili a potvrdili tato zjištění, infikovali jsme buňky flavivirovým virem Zika (ZIKV) při různých multiplicitách infekce, přičemž jsme zkoumali expresi virového obalového proteinu a ISG imunoblotem 48 hodin po infekci (obrázek 1G). V buňkách pacientů jsme viděli nadměrnou expresi virového proteinu (doplňkový obrázek E7), doprovázenou selháním při indukci exprese ISG15, RSAD2 a MX1, což odráží defekt antivirové rezistence zprostředkované IFNAR a koreluje s náchylností k virové cytotoxicitě (obrázek 1H ). Léčba buněk pacienta exogenním IFN-, ale nikoli IFN- 2b zabránila infekci ZIKV (obrázek 1I) a CPE (obrázek 1J).

Abychom definitivně prokázali, že ztráta IFNAR1 byla zodpovědná, doplnili jsme fibroblastové buňky pacienta o lidský IFNAR1 v plné délce dodávaný lentivirovou transdukcí. Lentivirová transdukce IFNAR1 ve fibroblastech pacienta, ale ne prázdný vektor, obnovila indukci ISG (obrázek 1K) a tvorbu antivirového stavu v reakci na IFN- 2b (obrázek 1L), čímž potvrdila asociaci genotyp-fenotyp.

Uvádíme nový případ úplného deficitu IFNAR1, který doplňuje nedávnou zprávu o homozygotním deficitu IFNAR1 u 2 nepříbuzných dětí [3]. Ve všech 3 těchto případech a podobně jako u pacientů s deficitem IFNAR2- [2] se virová vnímavost projevila až po inokulaci živými oslabenými virovými vakcínami. Na první pohled to kontrastuje s širší vnímavostí pacientů s deficitem STAT2- nebo IRF9-[5–7] k virům, které se přirozeně vyskytují na površích sliznic, což by mohlo být vysvětlitelné z hlediska funkční redundance mezi typy IFN I a III. typu na sliznici [1].

Nedávný objev 2 dalších případů nedostatku IFNAR1 u osob se závažným koronavirovým onemocněním 2019 (COVID-19) však naznačuje, že přinejmenším u SARS-CoV-2 mohou IFN typu I hrát určující roli v reakci hostitele na přirozené patogeny [4]. Tento závěr dále podporuje detekce neutralizačních protilátek proti IFN typu I, ale nikoli typu III u 10 procent závažných případů COVID-19 [4], a také celogenomový asociační signál s IFNAR2 v nezávislé kohortě [8].

Náš případ rozšiřuje fenotypové spektrum deficitu IFNAR1 tak, aby zahrnoval hyperzánět podobný HLH, dříve zaznamenaný u deficitu IFNAR2 a stále více rozpoznávaný u jiných defektů imunity IFN-, jako jsou defekty STAT2 nebo IRF9 [7, 9]. Definice patomechanismu hyperzánětu v tomto kontextu, zejména jeho vztahu k dysregulované zánětlivé signalizaci a/nebo virové replikaci, je důležitou oblastí pro budoucí práci. Přes dočasnou souvislost s očkováním byl náš případ pozoruhodný absencí detekovatelného šíření vakcínového kmene. Podobný obraz byl pozorován u některých pacientů s deficitem STAT1- a STAT{10}}s hyperzánětem [12, 11].

Ačkoli jsme nemohli vyloučit příspěvek nízkoúrovňové reaktivace EBV, sterilní autoinflamace se objevila jako odlišný klinický fenotyp u defektů IFN- signalizace [7]. To naznačuje složitější mechanismus zahrnující ztrátu regulace IFN- [1]. Na první pohled je to paradoxní, protože nekontrolovaná signalizace IFN- je sama o sobě spojena se sterilním zánětem podobným HLH [12]. IFN- však také negativně reguluje různé cytokinové dráhy, včetně interleukinu (IL)-1 [13] a IL-17 [14]. Imunomodulační vlastnosti IFN- se využívají v terapii imunitně zprostředkovaných onemocnění, jako je roztroušená skleróza. Částečná klinická odpověď na kortikosteroidy a blokádu IL-1 v našem případě poskytuje určitou podporu hypotéze, že ztráta IFN- signalizace přispívá k poruchám aktivity imunitní sítě. V souvislosti s virovým onemocněním se zdá, že k prevenci imunopatologie je nezbytná správně kalibrovaná odpověď IFN-. To je princip "zlatovinky" imunitní homeostázy, kdy jak nepřiměřená, tak nadměrná aktivita přispívá k onemocnění.

Hyperzánět je zásadní pro patogenezi těžkého onemocnění COVID-19, jak dokazuje klinická účinnost kortikosteroidů. Náš nový případ deficitu IFNAR1 odhaluje potenciální roli IFN- v prevenci hyperzánětu, a to nejen prostřednictvím přímé kontroly replikace viru [2, 3], ale možná také prostřednictvím jeho imunoregulačního působení na jiné cytokiny. Ztráta obou aspektů funkce IFN- může přispět k náchylnosti pacientů s defekty IFNAR1 k těžkému COVID-19 [4, 9]. Pochopení buněčných a molekulárních vazeb mezi defektní IFN-signalizací a patogenním zánětem bude rozhodující při vedení léčby závažných virových onemocnění.,

Doplňkové údaje

Doplňkové materiály jsou k dispozici na webu Clinical Infectious Diseases online. Publikované materiály se skládají z údajů poskytnutých autory ve prospěch čtenáře. Publikované materiály nejsou kopírovány a jsou za ně výhradně odpovědní autoři, takže dotazy nebo komentáře by měly být adresovány příslušnému autorovi.

Poznámka

Možné střety zájmů. F. G. obdržel finanční prostředky od Deutsche Forschungsgemeinschaft (GO2955/1-1) a také od Bubble Foundation. C. FH je financováno ze stipendia Medical Research Council (MRC) (MR/ N013840/1). V. K., E. F. a M. F. jsou financovány Ministerstvem zdravotnictví České republiky (NV19-05-00332). S. H. a C. JA D. jsou financovány společností Wellcome Trust (207556/Z/17/Z, resp. 211153/Z/18/Z).

Všichni ostatní autoři nemají žádné potenciální konflikty. Všichni autoři zaslali formulář ICMJE pro zveřejnění potenciálního střetu zájmů. Rozpory, které redakce považuje za relevantní pro obsah rukopisu, byly odhaleny.

Reference

1. Duncan CJA, Randall RE, Hambleton S. Genetické léze signalizace interferonu typu I v lidské antivirové imunitě. Trendy Genet 2020; 1–13.

2. Duncan CJA, Mohamad SMB, Young DF a kol. Lidský nedostatek IFNAR2: lekce pro antivirovou imunitu. Sci Transl Med 2015; 7:307ra154.

3. Hernandez N, Bucciol G, Moens L, a kol. Dědičný nedostatek IFNAR1 u jinak zdravých pacientů s nežádoucími reakcemi na živé vakcíny proti spalničkám a žluté zimnici. J Exp Med 2019; 216:2057–70.

4. Zhang Q, Bastard P, Liu Z. Vrozené chyby imunity IFN typu I s život ohrožujícím COVID-19. Věda 2020; 21:1–9.

5. Hambleton S, Goodbourn S, Young DF, a kol. Nedostatek STAT2 a náchylnost k virovým onemocněním u lidí. Proc Natl Acad Sci USA 2013; 110:3053–8.

6. Hernandez N, Melki I, Jing H, a kol. Život ohrožující chřipková pneumonitida u dítěte s dědičným deficitem IRF9. J Exp Med 2018; 215:2567-85.

7. Bravo García-Morato M, Calvo Apalategi A, Bravo-Gallego LY a kol. Zhoršená kontrola více virových infekcí v rodině s úplným deficitem IRF9. J Allergy Clin Immunol 2019; 144:309–312.e10.

8. Pairo-Castineira E, Clohisey S, Klaric L, et al. Genetické mechanismy kritických onemocnění u COVID-19. medRxiv 2020; doi: 10.1101/2020.09.24.20200048. \

9. Alosaimi MF, Maciag MC, Platt CD, Geha RS, Chou J, Bartnikas LM. Nová varianta v STAT2 projevující se hemofagocytární lymfohistiocytózou. J Allergy Clin Immunol 2019; 144:611–613.e3.

10. Burns C, Cheung A, Stark Z, a kol. Nová prezentace homozygotní STAT-1 mutace se ztrátou funkce u kojence s hyperzánětem: kazuistika a přehled literatury. J Allergy Clin Immunol Pract 2016; 4:777–9.

11. Shahni R, Cale CM, Anderson G, a kol. Převodník signálu a aktivátor deficitu transkripce 2 je nová porucha mitochondriálního štěpení. Mozek 2015; 138:2834–46. 12. Duncan CJA, Thompson BJ, Chen R, et al. Závažná interferonopatie typu I a neomezená signalizace interferonu v důsledku homozygotní zárodečné mutace ve STAT2. Sci Immunol 2019; 4. doi: 10.1126/sciimmunol.aav7501.

13. Reboldi A, Dang EV, McDonald JG, Liang G, Russell DW, Cyster JG. Zánět. 25-Hydroxycholesterol potlačuje zánět způsobený interleukinem-1-po směru interferonu typu I. Věda 2014; 345:679–84.

14. Liu L, Okada S, Kong XF a kol. Lidské mutace STAT1 se ziskem funkce zhoršují IL-17 imunitu a jsou základem chronické mukokutánní kandidózy. J Exp Med 2011; 208:1635–48.

Florian Gothe,1,2, Catherine F. Hatton,1, Linh Truong,1 Žofie Klimová,3 Veronika Kanderová,4 Martina Fejtková,4 Angela Grainger,1 Venetia Bigley,1,5 Joanna Perthen,6 Dipayan Mitra,6 Aleš Janda,7 Eva Fronková,4 Dušana Moravčíková,3 Sophie Hambleton1,8 a Christopher J. A. Duncan1,9.

1 Téma imunity a zánětu, Institut translačního a klinického výzkumu, Univerzita Newcastle, Newcastle upon Tyne, Spojené království, 2 Dětské oddělení, Dětská nemocnice Dr. von Haunera, Fakultní nemocnice, Ludwig-Maximilians-Universität Mnichov, Mnichov, Německo, 3 Banská Bystrica Dětská fakultní nemocnice Banská Bystrica, Slovensko, 4 Klinika dětské hematologie a onkologie, 2. lékařská fakulta UK a FN Motol, Praha, Česká republika, 5 Severní centrum pro transplantace kostní dřeně, Freeman Hospital, Newcastle upon Tyne Nemocnice NHS Foundation Trust, Newcastle upon Tyne, Spojené království, 6 Neuroradiologické oddělení, Newcastle upon Tyne Nemocnice NHS Foundation Trust, Newcastle upon Tyne, Spojené království, 7 Ústav dětského a dorostového lékařství, University Medical Center Ulm, Německo, 8 Dětská imunologická služba, Great North Children's Hospital, Newcastle upon Tyne Hospitals NHS Foundation Trust, Newcastle upon Tyne, UK, and 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