崔亭亭,张 嘉,王晶石,王 昭
(首都医科大学附属北京友谊医院 血液内科, 北京 100050)
噬血细胞性淋巴组织细胞增多症(hemophagocytic lymphohistiocytosis, HLH)是由淋巴细胞毒功能受损或炎症活性相关基因缺陷导致的免疫失控状态,形成HLH致命的炎症因子风暴表现,如不经治疗中位存活期不超过2个月[1]。
根据基因缺陷的特点,目前国际上将以HLH为主要表现的遗传性疾病归类如下:家族性噬血细胞性淋巴组织细胞增多症(Familial Hemophagocytic lymphocytosis,FHL)、免疫缺陷综合征相关噬血细胞性淋巴组织细胞增多症或色素性疾病相关噬血细胞性淋巴组织细胞增多症(包括Griscelli 综合征2、Chediak-Higashi 综合征和Hermansky-Pudlak 综合征2)、X连锁淋巴增生性疾病(X-linked lymphoproliferative disease,XLP),以及EB病毒驱动型噬血细胞性淋巴组织细胞增多症(Epstein-Barr virus-driven hemophagocytic lymphohistiocytosis,EBV-driven HLH)[1]。
近年来,一些与EBV相关的基因缺陷被陆续鉴定,临床表现主要为EBV相关的淋巴细胞增殖、淋巴瘤和HLH。包括白细胞介素2(interleukin,IL-2)诱导的T细胞激酶缺乏(IL-2-inducibleT-cellkinasedeficiency,ITK)缺陷、镁离子转运体1(magnesiumtransporterprotein1,MAGT1)缺陷、CD27缺陷、CD70缺陷、CTPS1(CTPsynthase1,CTPS1)缺陷以及RASGRP1(RASguanylreleasingprotein1,RASGRP1)缺陷。这些基因缺陷均和原发性免疫缺陷病(PIDs)相关[1]。
ITK于20世纪90年代初首次发现。ITK是非受体性酪氨酸激酶Tec激酶家族一员,因它在T细胞抗原受体(T -cell antigen receptor, TCR)信号转导通路的重要作用受到越来越多的关注。ITK基因突变的患者更容易受到病毒感染,从而可能引起相关疾病,如霍奇金淋巴瘤、非霍奇金淋巴瘤、单核细胞增多症、淋巴组织增生性疾病、异常丙种球蛋白血症和HLH。
1.1分子结构ITK基因位于5p31-32,常常表达于T细胞,同时也表达于肥大细胞、NK细胞和iNKT细胞中。ITK结构域由N端至C端包括:PH 结构域( Pleckstrin-Homology domain);TH结构域(Tec-Homology domain);SH2结构域( SRC homology 2 domain);SH3结构域;C末端激酶结构域。其中PH结构域是Tec家族区别于其他激酶家族的共有结构域,SH2结构域调节蛋白-蛋白相互作用。SH3结构域与TH结构域中富含脯氨酸的基序结合,导致ITK的自我抑制[2]。
1.2病理生理机制
1.2.1ITK在T细胞受体(TCR)信号转导中的作用 ITK在TCR信号转导中起着重要作用。TCR可以识别抗原呈递细胞(antigen-presenting cell, APC)上的主要组织相容性复合物(major histocompatibility complex, MHC)。这些复合物的结合在Zn2+的帮助下导致Src激酶Lck的激活,Lck磷酸化CD3免疫受体酪氨酸激活基模(immunoreceptor tyrosine activation motifs, ITAMs)。Lck 与 Zap-70蛋白结合,导致T细胞活化连接蛋白 LAT和SLP-76磷酸化。T细胞与CD28共刺激后,磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)被激活,产生三磷酸磷脂酰肌醇(PIP3),随后ITK通过其PH结构域与PIP3结合后,加入LAT/SLP-76信号复合物。ITK在SH2和 SH3结构域与 SLP-76和 LAT 相互作用,并在酪氨酸残基Y511和Y180上磷酸化。ITK被激活,导致 PLCγ1磷酸化,三磷酸肌醇(IP3)和二脂酰甘油(DAG)产生,激活PKC。最后,引起钙离子内流[3-4]。
通过以上信号通路,最终ITK可以控制转录因子的核转位,包括依赖细胞外信号调节激酶(ErK)的激活蛋白-1(Activator protein-1,AP-1)、活化T细胞核因子(nuclear factor of activated Tcells,NFAT)、干扰素调节因子(Interferon Regulatory Factor 4,IRF4)和核因子(NF)-κB,随后表达IL-2, IL-9和IL-17A[3]。这些细胞因子在T细胞的发育和分化中起非常关键的作用。
1.2.2ITK与EBV感染ITK缺陷影响固有免疫和适应性免疫,导致对EBV感染的免疫失调。
(1)固有免疫方面:ITK缺陷引起自然杀伤性T 细胞(natural killer T cells,NKT cells)数量减少。在ITK缺陷小鼠中所见的NKT细胞存活率降低;在ITK基因缺陷的EBV感染的霍奇金淋巴瘤患者中也可以观察到CD45RA+CD4+ T细胞及外周血NKT细胞数量减少。
(2)适应性免疫方面:ITK缺陷影响T细胞的信号转导,影响其分化、扩张、细胞毒功能。Kapnick等[5]在小鼠溶细胞细胞毒淋巴细胞(cytotoxic T lymphocyte, CTL)中发现,ITK缺乏既影响CTL的早期分化和扩张,也影响CTL的杀伤。ITK缺乏的CTL在脱颗粒过程中存在缺陷,导致CTL细胞细胞毒功能缺陷。此外,Linka等[6]分析了ITK突变影响不同结构域患者的钙内流。他们发现这些患者在TCR刺激后钙反应显著降低,从而阻碍了T细胞免疫反应。
1.3临床表现ITK缺陷患者临床通常表现为致命的传染性单核细胞增多症、淋巴瘤和淋巴增生性疾病(Lymphoproliferative disease, LPD)、HLH和丙种球蛋白异常血症。而且,常常合并EBV感染[7]。
1.4实验室检查 目前已报道的ITK缺陷患者合并HLH数量较少(2例),相关基因缺陷为:c.1003C>T;p.R35W、c.49C>T;p.Q17X/c.922delG;A308Lfs*24(其中第2例为post-HSCT-HLH)[4]。
1.5治疗 目前对于ITK缺陷EBV-LPD治疗,少数ITK缺乏症患者从利妥昔单抗治疗中获益。部分患者从异基因造血干细胞移植中获益。对于异常丙种球蛋白血症可以使用丙种球蛋白替代治疗,但疗效往往是暂时的[4, 7]。
XMEN(X-linked immunodeficiency with magnesium defect, Epstein-Barr virus (EBV) infection, and neoplasia)由MAGT1基因半合子突变,引起免疫缺陷的一种疾病。于2011年首次报道。MAGT1基因位于Xq21.1,含10个外显子,编码跨膜蛋白镁离子通道蛋白。MAGT1缺陷症是一种主要影响免疫系统的选择性先天性糖基化障碍。XMEN患者对EBV易感,临床常表现为反复上呼吸道感染、中耳炎或鼻窦炎、自身免疫性疾病、EBV阳性的淋巴增殖性疾病或淋巴瘤。XMEN的治疗应根据临床表现进行个体化管理。
2.1流行病学 目前已知报道患者均为男性,女性杂合子均为健康携带者。这是由于携带杂合子MAGT1基因突变的女性X染色体失活模式倾向于表达造血细胞中的正常等位基因[8]。
2.2发病机制MAGT1基因位于Xq21.1,含10个外显子,编码335个氨基酸组成的跨膜蛋白镁离子通道蛋白。大多数有害的MAGT1突变影响了蛋白质的表达[9]。
MAGT1基因编码一种广泛表达的跨膜Mg2+转运蛋白,参与细胞内游离基Mg2+池的维持。早期对XMEN患者的研究表明,MAGT1缺失导致细胞内游离Mg2+浓度降低, TCR诱导的瞬时Mg2+内流受损。导致磷脂酶Cγ1(phospholipase C, PLCγ1)磷酸化延迟,钙离子内流减少,导致T细胞活化功能受损[8, 10]。
关键免疫分子NKG2D、CD70等糖基化缺陷是XMEN的发病机制之一。免疫细胞如NK细胞和CD8+T淋巴细胞,只依赖MAGT1蛋白促进某些STT3B底物(如NKG2D、CD28、CD70等)的N端糖基化。在健康的个体中,这些免疫分子糖基化蛋白正常表达。而在XMEN患者淋巴细胞中,MAGT1缺失导致关键免疫分子(包括NKG2D、CD28和CD70)糖基化异常。当细胞膜表面的关键免疫分子糖基化异常导致其降解时,细胞膜表面这些免疫分子(包括NKG2D、CD28和CD70)表达丢失或降低。NKG2D和CD70表达缺失会降低淋巴细胞对EBV感染的B细胞的细胞毒活性,导致EBV-LPD和淋巴瘤的发生[8, 10]。
2.3临床表现 XMEN患者易感EBV,虽然大多数XMEN患者存在持续的EBV病毒血症,但目前也有幼儿EBV阴性报道。临床特征主要包括反复上呼吸道感染、中耳炎或鼻窦炎、自身免疫性疾病、EBV阳性的淋巴增殖性疾病或淋巴瘤(EBV阳性的伯基特淋巴瘤和弥漫大B细胞淋巴瘤)。部分MAGT1缺陷患者会出现智力障碍[11]。
2.4实验室检查 怀疑有XMEN的患者都应使用流式细胞术检测CD16+CD56+NK细胞和(或)CD8+ T细胞上NKG2D的表达。血清Mg2+浓度和总Mg2+浓度通常正常,对XMEN病的诊断没有作用。当临床怀疑高时,应进行分子检测以识别MAGT1的基因改变,并在NKG2D表达降低的患者中确认诊断[8]。
目前已报道基因突变包括:c.97A>T(p.M33L), c.110G>A(p.W37X), c.223C>T(p.Q75X), c.236G>A(p.W79X),c.409C>T(p.R137X),c.414C>A(p.Y138X),c.472del(p.D158MfsX6),c.555dup(p.Y186IfsX2),c.598delC(p.R200GfsX13),c.712C>T(p.R238X),c.737_738insGA(p.F246LfsX18),c.771T>A(p.C257X),c.774delT(p.F258LfsX5),c.859_997del139(p.N287X),c.901_902insAA(p.T301KfsX14),c.938T>G(p.L313X),c.991C>T(p.R331X),c.1068A>C(p.K356N),exon1-8缺失,exon2-10缺失,exon3-10缺失等[8, 10]。
2.5治疗 对XMEN患者应根据临床表现进行个体化管理。推荐定期检查EBV血清学以评估既往感染情况,并通过全血聚合酶链反应检测EBV-DNA载量。肝、脾、肺及中枢神经系统都需要进行基线评估。目前认为预防性使用抗生素和免疫球蛋白治疗对反复上呼吸道感染、中耳炎或鼻窦炎有益。切脾在XMEN患者中不被推荐。在无EBV相关B细胞恶性肿瘤的情况下,不推荐使用利妥昔单抗控制EBV。因为在免疫缺陷的情况下,使用利妥昔单抗治疗会导致CD20-EBV+ B细胞被选择,增加B细胞恶性肿瘤的风险。静脉补充免疫球蛋白和抗病毒药物不能预防EBV感染。补充Mg2+的作用目前正在临床试验中进行研究。目前还没有基因疗法。异基因造血干细胞移植在少数患者中成功,但移植后死亡率仍然很高[8]。
CD70属于肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)超家族组成员, CD27为其配体。由CD27或CD70双等位基因突变导致的免疫缺陷,分别于2012年和2017年首次报道。CD70/CD27的相互作用在淋巴细胞的生长、分化和存活中起重要作用。多种血液系统肿瘤表面高表达CD70,如淋巴瘤、白血病、多发性骨髓瘤等。CD70/CD27途径参与T细胞对EBV感染的免疫过程,在T细胞对B细胞的免疫监视过程起重要作用。当编码CD27或其配体CD70的基因的双等位基因突变导致了先天免疫缺陷,其主要表现为EBV相关的免疫疾病,如慢性活动性EBV感染、重症传染性单核细胞增多症、HLH、淋巴组织增殖性疾病和淋巴瘤[12]。
3.1分子结构CD27基因位于人类12号染色体(12p13)上。CD27是肿瘤坏死因子受体(tumor necrosis factor receptor,TNFR)超家族成员之一,是一种相对分子质量约为55k的I型跨膜糖蛋白[13]。
CD70基因位于人类19号染色体(19p13.3)上 。CD70属于肿瘤坏死因子超家族组成员,是一种Ⅱ型跨膜糖蛋白。
3.2病理生理机制 CD27主要表达在幼稚T细胞、记忆性T细胞、记忆性B细胞、生发中心中的B细胞以及自然杀伤细胞表面[14]。
CD70主要表达于生发中心B细胞和局部淋巴组织T细胞表面,也表达于成熟的树突状细胞(dendritic cell, DC)、自然杀伤细胞(natural killer cells,NK cells)表面。活化的T细胞和B细胞表面CD70表达增高,在免疫应答晚期CD70表达下调[14]。
体外实验可以观察到,CD70/CD27相互作用通过增强干扰素(IFN)-γ分泌的机制,增强NK细胞的抗病毒活性。动物实验中,在CD27缺陷型淋巴瘤小鼠模型相对于CD27阳性的模型,NK细胞的活化及存活增多,并且释放更多IFN-γ[15]。
CD70/CD27是相互作用的共刺激分子,在小鼠实验中发现,其可以增强T细胞活化、增殖、效应功能和记忆T细胞扩增。当CD27与CD70结合后,细胞内部的CD27通过链接肿瘤坏死因子(TNF)受体相关分子(TRAF),TRAF2和TRAF5,激活NF-κB及C-Jun氨基末端激酶(JNK)信号通路,来促进T细胞的增殖及相应细胞因子的分泌[15]。
CD70/CD27途径参与T细胞对EBV感染的免疫过程,其在T细胞对B细胞的免疫监视过程中起重要作用。CD27、CD70缺陷会影响EBV感染后CD8+ T细胞的免疫应答。Izawa等[16]证明,EBV感染的B细胞上CD70的表达上调,通过TCR-CD27依赖的共刺激途径,驱动EBV特异性T细胞的扩增。因此,当EBV感染的B细胞缺乏CD70或T细胞缺乏CD27时,EBV特异性T细胞无法扩增,导致对EBV感染的B细胞的细胞毒性反应减弱。同时,CD27、CD70缺陷患者记忆性CD8+ T细胞2B4和NKG2D表达降低,这也会导致T细胞无法清除EBV感染的B细胞。
3.3临床表现 90%CD27、CD70缺陷患者在诊断时感染EBV,30%患者表现为传染性单核细胞增多症,70%CD27缺陷患者和43%CD70缺陷患者表现为淋巴组织增殖性疾病或淋巴瘤,少数患者表现为EBV-HLH(仅出现在CD27缺乏患者)。部分患者还出现炎症症状,如葡萄膜炎、口腔溃疡等。基因型-表型相关性方面,相同突变的患者表现出不同的表型,表现出临床异质性[17]。
3.4实验室检查 目前已报道CD27基因突变包括:c.18 del(p.W7G*44),c.G24A(p.W8*),c.T94C(p.Y32H), c.A95G(p.Y32C),c.G98A(p.W33*),c.G137A(p.G46Q),c.G158A(p.C53Y),c.251_252insT(p.C71fs*44),c.C232T(p.R78W),c.266_267del(p.S89Wfs*14),c.C280T(p.R94C),c.G287A(p.C96Y),het c.C30A/p.C10*,c.C319T(p.W8*/p.R107C),c.G329A(p.W110*)等[17-18]。
目前已报道CD70基因突变包括:c.T2C(p.M1T), c.163-2A>G(p.W55Dfs*44), c.250delT(p.S84Pfs27*),c.C332T(p.T111M),c.G437T(p.S146I),c.C535T(p.R179*),c.555_557del(p.F186del*), c.G570A(p.Trp190*)等[17]。
3.5治疗 异基因造血干细胞移植仍是治疗难治或复发性恶性肿瘤的唯一方法,但对于病情较轻的患者,治疗策略存在较大差异。持续的EBV病毒血症可以作为早期治疗干预的重要生物学标志。目前有文献报道,对于CD27缺陷患者,当其进展至肿瘤期死亡率较高;而有阳性家族史或病情较轻时进行治疗性造血干细胞移植患者,无肿瘤生存率较高。由于CD27和CD70缺陷患者都有明显进展为的淋巴瘤的倾向,因此,推荐CD27、CD70缺陷患者在未进展至肿瘤期前行造血干细胞移植[17]。
CD70单抗包括SGN-CD70A,ARGX-110及MDX-1203,目前在白血病、淋巴瘤患者中进行Ⅰ期临床试验。目前还有特异性识别CD70阳性的肿瘤细胞的CD27和CD3-zeta信号转导结构域组成的CAR-T细胞,用于治疗急性白血病、多发性骨髓瘤、非霍奇金淋巴瘤(NCT04662294)[19]。
4.1流行病学 2014年Martin等[20]首先报道了来自英格兰北部6个不相关家庭的8名CTPS1基因纯合突变患者,共同的临床表型为由EBV和水痘带状疱疹病毒(varicella zoster virus, VZV)引起的反复感染和细菌感染的联合免疫缺陷(combined immune deficiency, CID)。
4.2病理生理机制 CTPS1缺乏症是一种常染色体隐性免疫缺陷症,由位于1p34.2的CTPS1基因纯合有害突变引起的。
CTPS1编码CTP合成酶(cytidine triphosphate synthetase,CTPS)或CTP合成酶1(CTPS1),是细胞内的限制性核苷酸脱嘧啶核苷酸三磷酸(CTP)从头合成的关键酶。CTP是核酸代谢的重要前体。CTP的产生有两个途径,一个是补救合成途径,一个是从头合成途径。从头合成CTP依赖于两种酶CTPS1和CTPS2,它们催化腺苷三磷酸(ATP)依赖的尿嘧啶核苷酸(UTP)从水解的谷氨酰胺中转氨(-NH3)生成CTP。在正常组织中,CTPS活性相当低,而在增殖细胞如肿瘤细胞(包括淋巴瘤)中活性很高。CTPS1在静息T细胞中含量很低,TCR刺激T细胞后后迅速上调。在CTPS1缺乏的患者中,TCR应答后T细胞数量未见明显增殖,但其他T细胞应答包括细胞因子的产生、活化诱导的细胞死亡(activation induced cell death, AICD)和细胞毒性不受影响。在培养基中加入CTP或胞苷可以恢复活化T细胞的增殖。CTPS1对抗原特异性T细胞的增殖至关重要。CTPS1在活化的B细胞中表达也上调。然而,CTPS1在B细胞中的作用可能不如T细胞重要,CTPS1的缺失对EBV感染的B细胞的增殖和EBV的转化没有影响。CTPS1缺陷的发现强调了T细胞对控制EBV感染的重要性[14]。
4.3临床表现 CTPS1缺乏症对EBV有易感性,临床表现常常为严重传染性单核细胞增多症、LPD和B细胞淋巴瘤[21]。
4.4治疗 最初Martin等[20]报道8例,其中2例在移植后死于GVHD或LPD,4例在移植后存活了1~10年,2例失访。Kucuk等[22]在2016年报道2例CTPS1基因c.1692-1G>C突变的患者,均在移植后存活(减低预处理方案,预防GVHD方案:泼尼松、环孢霉素A、甲氨蝶呤)。
5.1病理生理机制RASGRP1缺陷是由位于15q14染色体上RASGRP1的双等位基因突变引起的。
RASGRP1编码一种在T细胞和NK细胞中表达的DAG调节的核苷酸交换因子,它作为小G蛋白RAS和下游RAFMEK-ERK激酶通路的激活因子。在T淋巴细胞中,RASGRP1是MAP激酶通路的主要激活因子。RASGRP1缺陷的T细胞在有丝分裂原和抗原的作用下,细胞外调节激酶(ERK)/丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)激活受损,T细胞增殖减少,细胞毒性和迁移能力减弱。同时,NK细胞的细胞毒性也降低。在NK细胞和T细胞毒颗粒外排过程及在T细胞迁移过程中RASGRP1参与细胞骨架动力学,其能与动力蛋白轻链DYNLL1相互作用并激活RHO A。这一作用可能解释了在RASGRP1缺陷的T细胞和NK细胞中受损的细胞毒性反应。在Latour等[14]最近的一篇报道中,RASGRP1缺陷的NK细胞和CD8+ T细胞在受到刺激后仍然有正常的脱颗粒。这些研究之间的差异尚不清楚。然而,在不同的报告中,在RASGRP1缺陷患者中普遍发现NK细胞数量较低,这可能导致NK细胞的细胞毒性降低。Latour等进一步分析了RASGRP1缺陷中EBV易感性的可能机制,发现RASGRP1缺陷的T细胞无法正常扩增。特别是,RASGRP1缺陷的T细胞CD27/CD70信号转导途径受损,限制了EBV特异性T细胞扩增。
5.2临床表现 临床表现包括复发感染、肝脾肿大、淋巴结病变、EBV-LPD、自身免疫性疾病(AIHA、ITP、TTP)等。此外,患者对疱疹病毒感染(单纯疱疹病毒、水痘带状疱疹病毒、巨细胞病毒和EBV)的易感性增加,以及化脓性感染,包括反复发作的肺炎、脓胸、反复发作的耳部感染以及牙齿、皮肤脓肿[23]。
5.3实验室检查 到目前为止,已经在6例EBV驱动的LPD(包括2例霍奇金淋巴瘤)患者中发现了RASGRP1基因突变,包括:c.1910_1911insAG(p.Ala638GlyfsX16),c. C726T,(p.Arg246*), c.1111_1114del(p.D371Ifs*7), c.649_650inv(p.E217R), c.771G>A(p.Trp257*)等[23]。
5.4治疗 目前发现,利妥昔单抗可以有效减少EBV载量。对于RASGRP1缺乏的患者,可以考虑采用异基因造血干细胞移植作为根治性治疗[23]。
EBV-driven HLH是一种由于基因缺陷引起的免疫功能失控,目前,已知基因包括IL-2诱导的ITK缺陷、镁离子转运体1(MAGT1)缺陷、CD27缺陷、CD70缺陷、CTPS1缺陷以及RASGRP1缺陷,主要的治疗方案为异基因造血干细胞移植,利妥昔单抗可以有效减少EBV载量。随着越来越多位点及发病机制被探索,新的免疫、靶向治疗正在进行临床试验,希望在未来,有更多的治疗方法可以应用在此类患者中。