Agammaglobulinemia związana z chromosomem x
Patofizjologia i mechanizm
Agammaglobulinemia związana z chromosomem X (XLA) jest pierwotnym niedoborem odporności spowodowanym mutacjami w genie BTK, kodującym kinazę tyrozynową Brutona, kluczową dla rozwoju i różnicowania limfocytów B. Mutacje te prowadzą do zatrzymania rozwoju limfocytów B na etapie pre-B w szpiku kostnym, skutkując głęboką hipogammaglobulinemią i znacznym zmniejszeniem liczby dojrzałych limfocytów B w krążeniu obwodowym. W efekcie pacjenci wykazują obniżone lub nieobecne poziomy immunoglobulin (IgG, IgA, IgM), co zwiększa podatność na zakażenia bakteryjne, zwłaszcza wywołane przez bakterie otoczkowe i enterowirusy. Diagnostyka opiera się na wykryciu mutacji w genie BTK lub braku białka BTK w monocytach, a leczenie polega na dożywotniej substytucji immunoglobulinami, co zmniejsza ryzyko inwazyjnych zakażeń, choć nie eliminuje ryzyka przewlekłych powikłań, takich jak choroba płuc.
Patogeneza Agammaglobulinemii związanej z chromosomem X
Agammaglobulinemia związana z chromosomem X (XLA), znana również jako agammaglobulinemia Brutona, jest pierwotnym niedoborem odporności opisanym po raz pierwszy w 1952 roku przez pułkownika Ogdena Brutona. Stanowi ona prototypowy niedobór odporności humoralnej, charakteryzujący się wczesnym początkiem zakażeń bakteryjnych, głęboką hipogammaglobulinemią i znacznym zmniejszeniem populacji limfocytów B w krążeniu obwodowym. XLA jest spowodowana mutacjami w genie kodującym kinazę tyrozynową Brutona (BTK), które uniemożliwiają prawidłowy rozwój limfocytów B, co skutkuje niemożnością wytwarzania przeciwciał i wymaga dożywotniego leczenia substytucyjnego immunoglobulinami.123
Podłoże genetyczne XLA
Gen BTK, zlokalizowany na długim ramieniu chromosomu X w pozycji Xq21.3-Xq22, rozciąga się na obszarze 37,5 kb genomowego DNA i składa się z 19 eksonów kodujących cytoplazmatyczną kinazę tyrozynową BTK składającą się z 659 aminokwasów. Kinaza ta odgrywa kluczową rolę w rozwoju, różnicowaniu i przekazywaniu sygnałów w limfocytach B.456
Mutacje w genie BTK mogą występować w całym jego obszarze, zarówno w regionach kodujących, jak i niekodujących. Do tej pory zidentyfikowano ponad 600 różnych mutacji powodujących XLA. Najczęstszym typem mutacji są mutacje typu missense, następnie delecje, insercje i mutacje w miejscach splicingowych. Większość mutacji prowadzi do braku lub skrócenia enzymu BTK. Mutacje mogą występować we wszystkich pięciu domenach białka BTK: domenie homologicznej plekstryny (PH), domenie homologicznej Tec (TH), domenie Src homologia 3 (SH3), domenie Src homologia 2 (SH2) oraz domenie katalitycznej kinazy.478
Warto zauważyć, że około 85% dzieci z agammaglobulinemią i brakiem limfocytów B ma mutacje w genie BTK. Pozostałe 15% przypadków może być spowodowanych mutacjami w innych genach zaangażowanych w dojrzewanie limfocytów B. Te autosomalne recesywne formy agammaglobulinemii mają objawy kliniczne i laboratoryjne bardzo podobne do tych obserwowanych w XLA.39
Rola BTK w rozwoju limfocytów B
Białko BTK pełni kluczową funkcję w rozwoju limfocytów B w szpiku kostnym. Jest niezbędne do przekazywania sygnałów z receptora pre-B-komórkowego (pre-BCR) i receptora B-komórkowego (BCR), które inicjują kaskadę sygnalizacyjną prowadzącą do dojrzewania limfocytów B. W szczególności, BTK uczestniczy w rearanżacji łańcucha lekkiego w komórkach pre-B po ekspresji receptora pre-B na powierzchni komórki.1011
Rozwój limfocytów B jest procesem, który zachodzi w szpiku kostnym, gdzie komórki pro-B rozwijają się w komórki pre-B, a następnie w dojrzałe limfocyty B, które wchodzą do krążenia obwodowego. W warunkach prawidłowych, komórki pre-B ekspresjonują kompleks pre-BCR, który jest aktywowany przez BTK, aby zainicjować sygnały zaangażowane w proces dojrzewania. Ten proces zostaje zablokowany na etapie komórki pre-B u osób z dziedzicznymi mutacjami, które uniemożliwiają ekspresję BTK.1213
Blok rozwojowy limfocytów B w XLA
W przypadku XLA, mutacje w genie BTK powodują zahamowanie rozwoju limfocytów B na etapie przejścia z komórek pro-B do pre-B, a następnie do dojrzałych limfocytów. Badania wykazały, że główny blok rozwojowy występuje na etapie przejścia komórek pro-B do pre-B i dalej do dojrzałych limfocytów B. W szpiku kostnym pacjentów z XLA można znaleźć komórki pre-B, ale mają oni niewiele lub wcale funkcjonalnych (dojrzałych) limfocytów B we krwi obwodowej i tkankach limfatycznych.145
Badania przeprowadzone na pacjentach z XLA wykazały, że komórki pro-B i pre-B1 stanowią ponad 80% populacji komórek B w szpiku kostnym, w porównaniu z mniej niż 20% u osób zdrowych. U większości pacjentów z brakiem funkcjonalnego białka BTK obserwuje się niemal całkowite zatrzymanie rozwoju limfocytów B na etapie przejścia z pre-B-I do pre-B-II, co jest zgodne z rolą BTK w sygnalizacji poprzez receptor pre-B.1516
Na poziomie molekularnym, XLA jest związana z niepowodzeniem rearanżacji genów łańcucha ciężkiego immunoglobulin. W normalnych warunkach, rozwój limfocytów B wiąże się najpierw z rearanżacją genów dla łańcucha ciężkiego immunoglobuliny, a następnie z rearanżacją genów dla łańcucha lekkiego. Okazuje się, że jeśli BTK jest zmutowane, rozwój kończy się na rearanżacji genu łańcucha ciężkiego immunoglobuliny. Łańcuchy lekkie nie są syntetyzowane, a cząsteczki immunoglobulin nie mogą być złożone.1718
Konsekwencje bloku rozwojowego limfocytów B
Brak lub znaczne zmniejszenie liczby dojrzałych limfocytów B we krwi obwodowej prowadzi do nieobecności komórek plazmatycznych, które są odpowiedzialne za produkcję immunoglobulin. W rezultacie, pacjenci z XLA mają znacząco obniżone poziomy lub brak wszystkich klas immunoglobulin (IgG, IgA, IgM) w surowicy, co określa się jako agammaglobulinemię lub hipogammaglobulinemię.1920
Niedobór przeciwciał prowadzi do zwiększonej podatności na zakażenia, szczególnie bakteriami otoczkowymi i enterowirusami, dla których przeciwciała odgrywają krytyczną rolę w obronie gospodarza. Objawy kliniczne zwykle pojawiają się po 6 miesiącu życia, kiedy to następuje zanik przeciwciał matczynych przekazanych przez łożysko.2122
Warto zauważyć, że migdałki są bardzo małe, a węzły chłonne nie rozwijają się prawidłowo, ponieważ produkujące immunoglobuliny limfocyty B, które normalnie są tam obecne, są nieobecne. To przyczynia się do zwiększonej podatności na zakażenia dróg oddechowych i innych układów.23
Korelacja między genotypem a fenotypem
XLA jest chorobą heterogenną, a zróżnicowanie objawów klinicznych może wynikać z różnic w mutacjach genu BTK w połączeniu z innymi czynnikami genetycznymi lub środowiskowymi, zakażeniami lub wiekiem pacjentów. Niektóre badania sugerują, że pacjenci z mutacjami typu missense w niezachowanej reszcie lub mutacjami w regionach niekodujących mają łagodniejsze fenotypy, podczas gdy pacjenci z mutacjami typu nonsense, które powodują przedwczesny kodon stop, mają cięższe fenotypy.824
Badania wykazały, że mutacje występujące w domenie PH mogą zakłócać sygnalizację potrzebną do rekrutacji BTK do błony komórkowej, gdzie funkcjonuje ono w transdukcji sygnałów z receptora komórek B. Z kolei mutacje w domenach TH lub SH3 mogą prowadzić do zmniejszenia awidności wiązania między tymi dwiema domenami, co wpływa na aktywność BTK.1325
Warto jednak zauważyć, że korelacja między specyficzną mutacją w BTK a ciężkością choroby może nie być wystarczająca do przewidzenia przebiegu klinicznego u pacjenta z XLA na podstawie samej mutacji. Potrzebne są dalsze badania, aby lepiej zrozumieć czynniki wpływające na przebieg kliniczny choroby.26
Warianty fenotypowe XLA
Chociaż większość pacjentów z XLA ma typowy fenotyp z poważnymi zakażeniami bakteryjnymi rozpoczynającymi się w pierwszych latach życia, istnieją również rzadkie przypadki pacjentów diagnozowanych w drugiej dekadzie życia z łagodniejszą formą choroby. Uważa się, że może to być związane z mutacją w białku, a nie z jego całkowitym brakiem.27
W niektórych przypadkach zatrzymanie rozwoju limfocytów B nie jest absolutne: rzadkie limfocyty B zostały zidentyfikowane we krwi obwodowej niektórych pacjentów, a linie komórek B zostały ustanowione z tych komórek przez transformację wirusem Epsteina-Barr. Przeciekanie mutacji byłoby zgodne z proponowanym mechanizmem.28
Ostatnie badania sugerują, że BTK jest nie tylko niezbędne dla biologii i funkcji limfocytów B, ale także innych wrodzonych komórek immunologicznych szpiku, takich jak monocyty, makrofagi, neutrofile i komórki dendrytyczne. To może tłumaczyć niektóre atypowe prezentacje kliniczne obserwowane u pacjentów z XLA.29
Diagnostyka molekularna XLA
Diagnoza XLA może być potwierdzona poprzez wykazanie braku białka BTK w monocytach lub płytkach krwi lub przez wykrycie mutacji w genie BTK. Prawie każda rodzina ma inną mutację w BTK; członkowie tej samej rodziny zwykle mają tę samą mutację.30
Badania molekularne mogą obejmować analizę DNA, mRNA lub białka, wykazując mutację w BTK. W niektórych przypadkach stosuje się sekwencjonowanie całego eksonu (WES), które pozwala na identyfikację rzadkich wariantów hemizygotycznych typu missense w genie BTK u pacjentów.3132
Kombinacja analizy genetycznej przy użyciu cDNA i genomowego DNA może dostarczyć wglądu w mechanizm splicingu RNA BTK. Ponad dwie trzecie patogennych wariantów jest spowodowanych defektami splicingu, mutacjami przesunięcia ramki odczytu lub przedwczesnymi kodonami stop. Najczęściej występującym miejscem mutacji w BTK jest niezmienne miejsce splicingowe w intronie 9 (c.839 + 1G>C).29
Nowe kierunki badań w leczeniu XLA
Obecnie nie ma leczenia przyczynowego dla XLA. Pacjenci są leczeni substytucyjnie immunoglobulinami, co znacznie zmniejsza ryzyko inwazyjnych zakażeń. Jednak mimo to nadal może rozwijać się przewlekła choroba płuc, a ogólne przeżycie jest zmniejszone.33
Nowe kierunki badań obejmują przeszczepienie krwiotwórczych komórek macierzystych i terapię genową. Szczególnie obiecujące wydają się prace nad zastosowaniem technologii CRISPR do wprowadzenia funkcjonalnej kopii cDNA do miejsca docelowego eksonu 2 BTK, co prowadzi do wydajnej integracji i ekspresji. Badacze oczekują, że taka terapia może być jeszcze bardziej skuteczna u ludzi ze względu na pozytywną selekcję i bardziej ciężki fenotyp choroby.202334
Warto zauważyć, że XLA jest chorobą monogeniczną, ale w przeciwieństwie do innych chorób, takich jak niedokrwistość sierpowatokrwinkowa, może być spowodowana wieloma różnymi mutacjami w genie BTK. Aby terapia genowa działała dla szerokiego zakresu pacjentów, zespół badawczy musiałby edytować prawie cały gen, dostarczając funkcjonalną kopię za pomocą technologii CRISPR knock-in.35
Badania nad lekami modyfikującymi przebieg choroby i wczesna diagnostyka, np. poprzez pomiary poziomów KREC (kappa-deleting recombination excision circles) i pomiary BCMA (B-cell maturation antigen) w surowicy, mogą pomóc w ułatwieniu wcześniejszej identyfikacji agammaglobulinemii, prowadząc do szybszego leczenia i poprawy ogólnego stanu zdrowia pacjentów z XLA.24
Podsumowanie mechanizmu patogenezy XLA
Podsumowując, agammaglobulinemia związana z chromosomem X (XLA) jest spowodowana mutacjami w genie kinazy tyrozynowej Brutona (BTK), które uniemożliwiają prawidłowy rozwój limfocytów B. BTK jest kluczowym białkiem sygnałowym w procesie dojrzewania limfocytów B, a jego brak prowadzi do zatrzymania różnicowania na etapie komórki pre-B w szpiku kostnym. Skutkuje to głębokim niedoborem dojrzałych limfocytów B w krążeniu obwodowym i odpowiadającym brakiem lub ciężkim zmniejszeniem wszystkich izotypów immunoglobulin w surowicy. Ta dysfunkcja układu odpornościowego prowadzi do zwiększonej podatności na zakażenia bakteryjne, szczególnie bakteriami otoczkowymi, i wymaga dożywotniego leczenia substytucyjnego immunoglobulinami.1311
Zrozumienie molekularnych podstaw XLA doprowadziło do opracowania dokładnych testów diagnostycznych i otworzyło drogę do potencjalnych terapii genowych, które mogą w przyszłości zaoferować bardziej definitywne leczenie tej choroby.34
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.