Sintomi delle immunodeficienze combinate delle cellule T e B

Nell'uomo, l'immunodeficienza combinata grave è stata descritta per la prima volta nel 1950 in Svizzera in diversi neonati con linfopenia deceduti a causa di infezioni durante il primo anno di vita. Per questo motivo, l'espressione "SCID di tipo svizzero" è stata utilizzata in letteratura per molti anni. Negli anni successivi, è stato scoperto che l'immunodeficienza combinata grave comprende numerose sindromi con diverse origini genetiche e diversi tipi di ereditarietà (legata al cromosoma X nel 46% dei casi e autosomica recessiva nel 54%). L'incidenza complessiva della SCID è di 1:50.000 neonati. Attualmente, è nota l'origine genetica di circa 15 forme di SCID che, in base alle differenze del fenotipo immunologico, possono essere suddivise in 5 gruppi: T-B+ NK+, TB- NK+, T-B+ NK-, T+B+NK- e TB-NK-.

Le principali manifestazioni cliniche dell'immunodeficienza combinata grave sono praticamente indipendenti dal difetto genetico. I pazienti con SCID sono caratterizzati da un esordio precoce, nelle prime settimane e nei primi mesi di vita, delle manifestazioni cliniche della malattia, sotto forma di ipoplasia del tessuto linfoide, diarrea persistente, malassorbimento, infezioni della pelle e delle mucose e danno progressivo alle vie respiratorie. Gli agenti causali delle infezioni sono batteri, virus, funghi e microrganismi opportunisti (principalmente Pneumocyctis carini). L'infezione da citomegalovirus si manifesta sotto forma di polmonite interstiziale, epatite, mentre enterovirus e adenovirus causano meningoencefalite. La candidosi delle mucose e della pelle e l'onicomicosi sono molto comuni. Lo sviluppo di un'infezione regionale e/o generalizzata da BCG dopo la vaccinazione è tipico. In presenza di infezioni gravi, si osserva un ritardo nello sviluppo fisico e motorio. È importante ricordare che, anche in presenza di immunodeficienza combinata grave, i neonati non sviluppano immediatamente tutti i sintomi sopra descritti e, per 2-3 mesi, possono crescere e svilupparsi quasi normalmente, soprattutto se non è stata effettuata la vaccinazione con BCG. Il trasferimento transplacentare di linfociti materni può causare sintomi di malattia del trapianto contro l'ospite (GVHD), in questo caso chiamata GVHD materno-fetale. Si manifesta principalmente sotto forma di rash cutaneo eritematoso o papulare e danni al fegato.

Gli esami di laboratorio rivelano nella maggior parte dei casi grave linfopenia, ipogammaglobulinemia e ridotta attività proliferativa dei linfociti. Una conta linfocitaria quasi normale può essere il risultato del trasferimento transplacentare di linfociti dalla madre. Come osservato in precedenza, i linfociti T sono significativamente ridotti in tutte le forme di immunodeficienza combinata grave, ma il numero e la funzione dei linfociti B e delle cellule NK dipendono dal difetto genetico alla base della SCID. In rari casi, si osservano concentrazioni normali di immunoglobuline, ma la loro inadeguata specificità porta alla completa inefficacia del legame umorale. Di seguito, considereremo alcune caratteristiche della patogenesi di varie forme di immunodeficienza combinata grave.

Caratteristiche genetiche molecolari di varie forme di immunodeficienza combinata grave

T- B- NK- TKIN

• Disgenesia reticolare

La disgenesia reticolare è una rara forma di immunodeficienza combinata grave, caratterizzata da una maturazione alterata dei precursori linfoidi e mieloidi nelle fasi precoci dello sviluppo nel midollo osseo. Si presume un'ereditarietà autosomica recessiva, ma data la rarità della malattia, non è stata dimostrata. La base genetica molecolare della malattia è sconosciuta. La malattia è caratterizzata da grave linfopenia, granulocitopenia, trombocitopenia e infezioni gravi che portano a morte precoce dei pazienti.

T- B+ NK- TKIN

• Immunodeficienza combinata grave legata all'X

La SCID legata al cromosoma X, o deficit della catena G, è la forma più comune (oltre il 50% di tutte le forme di immunodeficienza combinata grave). Si sviluppa a seguito di una mutazione nel gene della catena G comune (CD132) dei recettori delle interleuchine 2, 4, 7, 9, 15. La mutazione nella catena porta al blocco dei recettori, per cui le cellule bersaglio non sono in grado di rispondere all'azione delle interleuchine corrispondenti. I disturbi immunologici che si sviluppano in questi pazienti sono caratterizzati dall'assenza di linfociti T e cellule NK e da un aumento del numero di linfociti B. A causa della mancata regolazione dei linfociti T, la produzione di immunoglobuline da parte dei linfociti B è drasticamente ridotta.

• Carenza di Jak3

La tirosina chinasi Jak3 della famiglia Janus è necessaria per trasmettere il segnale di attivazione dalla catena comune di IL2, 4, 7, 9, 15 al nucleo cellulare. Il deficit di Jak3 causa la stessa grave compromissione della differenziazione delle cellule T e NK causata dal deficit della catena comune. Le anomalie immunologiche e le manifestazioni cliniche nei pazienti con deficit di Jak3 sono simili a quelle della SCID legata al cromosoma X.

• Deficit di CD45

La proteina tirosin-chinasi transmembrana CD45, specifica delle cellule ematopoietiche, è necessaria per la trasduzione del segnale dal recettore antigenico dei linfociti T e B. Mutazioni nel gene CD45 portano allo sviluppo di SCID, caratterizzata da una netta diminuzione del numero di linfociti T, linfociti B normali e una progressiva diminuzione delle concentrazioni sieriche di immunoglobuline. Il numero di linfociti NK è ridotto, ma non completamente.

T- B- NK+ TKIN

• Deficit completo di RAG1/RAG2

I prodotti proteici dei geni attivatori della ricombinazione (RAG1 e RAG2) avviano la formazione di immunoglobuline e recettori delle cellule T necessari per la differenziazione dei linfociti B e T. Pertanto, le mutazioni dei geni RAG portano alla formazione di immunodeficienza combinata grave. In questa forma di immunodeficienza, i linfociti T e B sono assenti, mentre il numero di cellule NK è normale. La quantità di immunoglobuline sieriche è drasticamente ridotta.

• SCID radiosensibile (deficienza di Artemis)

Nel 1998, sono stati identificati pazienti con immunodeficienza combinata grave TB-NK+ senza mutazioni del gene RAG1/RAG, altamente sensibili alle radiazioni ionizzanti e con compromissione della riparazione delle rotture a doppio filamento del DNA. I linfociti T e B riconoscono gli antigeni utilizzando le molecole del recettore delle cellule T (TCR) e le immunoglobuline. Le regioni antigene-specifiche di questi recettori sono costituite da tre segmenti: V (variabile), D (diversità) e J (unificazione). Il polimorfismo delle regioni antigene-specifiche del TCR e delle immunoglobuline è determinato dal processo di riarrangiamento somatico e ricombinazione V(D)J. Durante la ricombinazione dei geni delle immunoglobuline e del TCR, le proteine RAG inducono rotture a doppio filamento del DNA. La riparazione delle rotture del DNA indotte dalle radiazioni e spontanee richiede diverse protein chinasi e un fattore recentemente identificato chiamato Artemis. Artemis è necessaria per l'arresto del ciclo cellulare in caso di danno al DNA.

Mutazioni nel gene Artemis determinano lo sviluppo di un'immunodeficienza combinata grave autosomica recessiva con aumentata radiosensibilità, caratterizzata dall'assenza di linfociti T e B e da instabilità cromosomica. Una caratteristica distintiva delle manifestazioni cliniche, oltre a quelle tipiche della SCID da scex, è la presenza di lesioni nomo-simili della mucosa orale e di altre localizzazioni.

T- B+ NK+ TKИH

• Carenza di IL-7R

I precursori delle cellule T e B esprimono un recettore IL7R funzionale costituito da una catena α e una catena γ comune. L'espressione di questo recettore è fondamentale per la maturazione dei linfociti T, ma non per lo sviluppo dei linfociti B. Mutazioni nel gene della catena α del recettore IL-7R determinano la SCID, con fenotipo TB-NK+ e concentrazioni sieriche di immunoglobuline marcatamente ridotte.

T+ B+ NK- TKIN

Nel 2001, Gilmour KC et al. descrissero per la prima volta un paziente con bassa conta assoluta dei linfociti T, normale conta dei linfociti B e completa assenza di cellule NK. Sebbene non fossero state riscontrate mutazioni nei geni della catena Y comune o di JAK3, studi funzionali mostravano una fosforilazione alterata di JAK3 tramite il complesso IL2R. Successive analisi citofluorimetriche mostrarono una significativa diminuzione dell'espressione della catena beta del recettore IL15 (IL15Rbeta). Tuttavia, non furono rilevate mutazioni nel gene IL15Rbeta, suggerendo la presenza di difetti trascrizionali responsabili della mancata espressione della catena IL15Rbeta.

• Deficit enzimatico del metabolismo delle purine

La carenza di due enzimi che catalizzano il metabolismo delle purine, l'adenosina deaminasi (ADA) e la purin nucleoside fosforilasi (PNP), è associata allo sviluppo di immunodeficienza combinata. A causa dell'assenza di questi enzimi, si accumulano prodotti tossici per le cellule, deossiadenosina e deossiguanosina, che vengono parzialmente fosforilate nelle cellule linfoidi, trasformandosi nei corrispondenti deossinucleosidi trifosfati. La tossicità di questi prodotti è particolarmente importante nelle cellule in rapida divisione e consiste nell'inibizione della sintesi del DNA, nell'induzione dell'apoptosi, nell'interruzione della metilazione, ecc. Entrambe queste condizioni presentano manifestazioni cliniche eterogenee, a seconda della localizzazione della mutazione lungo i geni e della conseguente compromissione della funzionalità dell'enzima corrispondente.

• Deficit di adenosina deaminasi (ADA)

Il deficit di adenosina deaminasi è una delle prime forme di SCID identificate. Il gene dell'adenosina deaminasi è localizzato in 20ql3.ll. Sono note più di 50 mutazioni del gene ADA. Esiste una relazione tra l'attività residua dell'adenosina deaminasi geneticamente determinata e il fenotipo metabolico e clinico. L'ADA è espressa in vari tessuti, con un'espressione particolarmente elevata nei timociti immaturi e nei linfociti B, e una diminuzione dell'espressione di ADA con la maturazione delle cellule. Nel deficit di adenosina deaminasi, la desossiadenosina trifosfato e la S-adenosilomocisteina si accumulano nelle cellule. Questi metaboliti inibiscono la proliferazione dei linfociti T e B.

La maggior parte dei pazienti con deficit di adenosina deaminasi manifesta tutte le caratteristiche della SCID in età precoce. Si tratta solitamente dei pazienti con la conta linfocitaria più bassa e le manifestazioni più precoci e gravi. Questi pazienti non mostrano attecchimento dei linfociti materni. Oltre a quelli immunologici, i disturbi del metabolismo delle purine possono causare disturbi scheletrici. Pertanto, l'esame radiografico rivela articolazioni costocondrali dilatate (come nel rachitismo), estremità costali allargate, displasia pelvica. Sono stati inoltre descritti nei pazienti i seguenti cambiamenti neurologici: nistagmo, sordità sensoriale, disturbi spastici, sviluppo psicomotorio compromesso (indipendentemente dalle infezioni). Un segno comune del deficit di adenosina deaminasi è un aumento delle transaminasi, probabilmente indicativo della presenza di epatite tossica.

Negli ultimi anni sono state descritte varianti “ad esordio tardivo” della carenza di ADA e sono stati identificati anche individui sani con carenza enzimatica parziale.

La gestione dei pazienti con gravi manifestazioni di deficit di ADA non differisce sostanzialmente dalla terapia di altre SCID. Tuttavia, un metodo sperimentale consiste nella somministrazione di una terapia sostitutiva con l'enzima PEG-ADA per via intramuscolare alla dose di 15-30 mg/kg/settimana. La correzione dei difetti richiede un trattamento continuo e a lungo termine. Il numero e la funzionalità dei linfociti T migliorano solitamente entro 6-12 settimane di terapia, ma anche dopo un trattamento prolungato (10 anni), linfopenia e una risposta mitogenica alterata persistono nella maggior parte dei pazienti.

• Deficit di fosforilasi del nucleotide purinico (PNP)

Il gene PNP è localizzato sul cromosoma 14ql3. A differenza dell'ADA, l'attività della purina nucleosio fosforilasi aumenta con la maturazione dei linfociti T. In caso di deficit di PNP, la deossiguanosina trifosfato si accumula nelle cellule, inibendo la proliferazione dei linfociti T.

Come nel caso del deficit di adenosina deaminasi, la maggior parte dei pazienti con deficit di purin-nucleosi fosforilasi sviluppa manifestazioni cliniche di SCID nella prima infanzia, sebbene in alcuni casi sia stato descritto un esordio più tardivo. Le sindromi associate al deficit di PNP sono uricemia e uricuria. I pazienti con deficit di purin-nucleosi fosforilasi presentano spesso manifestazioni autoimmuni (anemia emolitica, trombocitopenia, neutrolenia, lupus eritematoso sistemico) e neurologiche (plegia, paresi, atassia, tremore, ritardo mentale). I pazienti presentano una maggiore predisposizione al cancro. Gli esami di laboratorio mostrano una netta diminuzione dei linfociti T e, di norma, un numero normale di linfociti B. Le manifestazioni della disregolazione dei linfociti B includono livelli elevati di immunoglobuline, gammopatia e presenza di autoanticorpi.

• Deficit di MHC II

La sindrome dei linfociti nudi è un'immunodeficienza congenita che si sviluppa a causa dell'assenza di espressione delle molecole di classe II del complesso maggiore di istocompatibilità (MHC II) sulla superficie cellulare. In questa malattia, a causa di difetti nei geni che controllano l'MHC II, non vi è alcuna espressione delle sue molecole necessarie per la differenziazione e l'attivazione delle cellule CD4+, la selezione dei linfociti T nel timo è compromessa e si sviluppa un'immunodeficienza grave. I geni danneggiati codificano quattro fattori di trascrizione altamente specifici (RFXANK, RFX5, RFXAP e CITA) che regolano l'espressione dell'MHC II. I primi tre sono subunità di RFX (Regulatory Factor X), un complesso trimerico di legame al DNA che regola tutti i promotori dell'MHC II. CIITA (Class II Trans activator) è un co-attivatore non legante il DNA che controlla l'espressione dell'MHC II.

La malattia è caratterizzata dai tipici segni clinici della SCID, che tuttavia sono più lievi. Pertanto, in un gruppo di 9 pazienti non trapiantati affetti da questa malattia, l'aspettativa di vita media era di 7 anni.

Gli esami di laboratorio rivelano una significativa diminuzione dei linfociti CD4+, con un numero generalmente normale di linfociti CD8+. Alcuni pazienti mostrano una mancata espressione non solo delle molecole MHC II, ma anche di quelle MHC I. In generale, si osserva una marcata carenza della risposta delle cellule T e anche la produzione di immunoglobuline è fortemente ridotta.

• Carenza di TAP

La proteina TAP (Transporter Associated Protein) è necessaria per il trasporto dei peptidi antigenici nel reticolo endoplasmatico e per il loro legame alle molecole MHC di classe I. Sono stati identificati difetti delle subunità 1 e 2 della TAP (TAP1 e TAP2). Le manifestazioni di laboratorio caratteristiche nei pazienti con deficit di TAP sono: assenza di espressione di MHC di classe I, livelli di immunoglobuline pressoché normali (in alcuni pazienti è stato osservato un deficit selettivo di IgM) e assenza di risposta anticorpale agli antigeni polisaccaridici. Diversi pazienti presentavano una conta dei linfociti T CD8 normale o in progressiva diminuzione, mentre altre sottopopolazioni linfocitarie erano generalmente normali. Questa forma di CIN è associata a un'elevata suscettibilità alle infezioni batteriche della mucosa delle vie respiratorie e sono caratteristiche le lesioni cutanee granulomatose. Le infezioni virali e le infezioni causate da patogeni intracellulari sono rare. In alcuni pazienti sono stati descritti decorso asintomatico e insorgenza tardiva delle manifestazioni cliniche dell'immunodeficienza.

• Deficit di CD25

Mutazioni nel gene della catena alfa del recettore dell'IL-2 (IL2Rct) {CD25) determinano lo sviluppo di CIN con una riduzione del numero e una proliferazione alterata dei linfociti T periferici e un normale sviluppo dei linfociti B. La differenziazione dei timociti non è compromessa, ma nonostante la normale espressione di CD2, CD3, CD4 e CD8, i timociti corticali non esprimono CD25. I pazienti presentano una maggiore sensibilità alle infezioni virali (CMV, ecc.) e fin dalla giovane età soffrono di ripetute infezioni batteriche e fungine e diarrea cronica. I pazienti presentano anche una linfoproliferazione simile a quella dell'ALPS. Si presume che ciò sia dovuto a una regolazione alterata dell'apoptosi nel timo, che porta all'espansione di cloni autoreattivi in vari tessuti.

• Deficit di SVZ e CD3e

Il complesso recettoriale che riconosce l'antigene dei linfociti T è costituito dal recettore dei linfociti T (TCR) stesso e dalla molecola CD3. Esistono due tipi di TCR, ciascuno costituito da due catene peptidiche: ab e yv. La funzione principale del TCR è quella di legare un peptide antigenico associato ai prodotti del complesso maggiore di istocompatibilità, mentre la molecola CD3 è quella di trasmettere un segnale antigenico alla cellula. La molecola CD3 comprende molecole di 4-5 tipi. Tutte le catene del complesso CD3 (y, v, e, £, t) sono proteine transmembrana. Mutazioni nei geni delle catene y, v o £ portano a una diminuzione del numero di linfociti T maturi con bassa espressione di TCR. Mutazioni nel gene della catena e portano a una violazione della differenziazione timocitaria a livello di CD4-CD8. Nell'uomo, la carenza di CD3 determina una diminuzione dei linfociti T CD8+ e CD4+CD45RA+; il contenuto di cellule CD4+CD45R0+, cellule B e NK e le concentrazioni sieriche di immunoglobuline sono normali. Il fenotipo clinico della carenza di CD3y e CD3e varia anche tra i membri della stessa famiglia, da manifestazioni cliniche a un decorso piuttosto lieve della malattia.

• Carenza di ZAP70

Le proteine tirosin-chinasi della famiglia ZAP70/Syk svolgono un ruolo importante nella trasduzione del segnale dal recettore che riconosce l'antigene e sono necessarie per il normale sviluppo dei linfociti T. ZAP70 è necessaria per la differenziazione dei linfociti T. La carenza di ZAP70 provoca una carenza selettiva di cellule CD8+. Il numero di cellule CD4+ circolanti è normale, ma presentano significative compromissioni funzionali, come la mancanza di produzione di IL-2 e di attività proliferativa. Le concentrazioni sieriche di immunoglobuline sono ridotte.