Kasus Baru Defisiensi Interferon Alpha/Beta Receptor Alpha Chain (IFNAR1) Homozigot Dengan Hemophagocytic Lymphohistiocytosis
Apr 17, 2023
(Lihat Komentar Editorial oleh Mogensen di halaman 140–3.)
Kami menyajikan kasus defisiensi lengkap rantai alfa reseptor interferon-alfa/beta (IFNAR1) pada anak dengan hiperinflamasi sistemik yang fatal, tampaknya dipicu oleh vaksinasi virus hidup yang dilemahkan. Hiperinflamasi patologis seperti itu, memenuhi kriteria untuk limfohistiositosis hemofagositik, adalah fenotipe yang muncul yang menyertai kesalahan bawaan dari imunitas interferon tipe I.
Hemophagocytic lymphohistiocytosis (HIVEL/T-LGL) adalah penyakit sistem kekebalan langka yang terkait erat dengan kekebalan. Terjadinya HIVEL/T-LGL terkait dengan gangguan sistem kekebalan tubuh, yang terutama disebabkan oleh proliferasi dan aktivasi sel T yang tidak normal. Proliferasi dan aktivasi abnormal ini akan menyebabkan sel T menyerang sel normal dalam tubuh, sehingga merusak fungsi sistem imun, sehingga menunjukkan pentingnya imunitas bagi kita. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita juga harus memperhatikan peningkatan kekebalan tubuh. Cistanche dapat meningkatkan kekebalan tubuh. Polisakarida dalam daging dapat mengatur respon imun dari sistem kekebalan tubuh manusia, meningkatkan kemampuan stres sel imun, dan meningkatkan efek sterilisasi sel imun.
Kata kunci.
IFNAR1; interferon tipe I; HLH; kesalahan kekebalan bawaan.
Interferon tipe I (termasuk subtipe IFN- dan 13 IFN-) memberi sinyal melalui reseptor tunggal yang diekspresikan di mana-mana yang terdiri dari subunit berafinitas rendah dan tinggi, IFNAR1 dan IFNAR2. IFN tipe I tampak penting untuk kekebalan antivirus mamalia, berdasarkan studi ekstensif pada tikus yang defisien1-Ifnar, tetapi peran persisnya pada manusia sampai sekarang belum pasti [1].
Penemuan kami tentang defisiensi IFNAR2 manusia lengkap pada anak dengan penyakit virus yang fatal sekunder akibat vaksinasi campak gondok dan rubella (MMR) yang dilemahkan secara langsung menyiratkan fungsi antivirus yang penting [2]. Namun demikian mengejutkan bahwa proband tidak menunjukkan kerentanan virus yang terbuka sebelum paparan MMR. Fenotipe penyakit yang dipicu oleh tantangan dengan vaksinasi virus sistemik yang dilemahkan terlihat pada 2 pasien dengan defisiensi IFNAR1, keduanya sama-sama sehat sampai vaksinasi [3].
Namun, identifikasi varian IFNAR1 baru-baru ini pada 2 pasien dengan sindrom pernafasan akut parah coronavirus 2 (SARS-CoV-2) menyoroti pentingnya tambahan IFN tipe I dalam kekebalan terhadap virus yang didapat secara alami [4].
Dalam penelitian ini, kami menyelidiki seorang anak laki-laki berusia 15-bulan yang sehat sebelumnya yang mengalami penyakit parah setelah vaksinasi MMR, yang terdiri dari hiperinflamasi progresif dan akhirnya fatal yang memenuhi kriteria diagnostik untuk hemophagocytic lymphohistiocytosis (HLH; lihat ringkasan kasus, Gambar 1A, Tabel Tambahan E1). Analisis serum (Tabel Tambahan E2) dan cairan serebrospinal (Tabel Tambahan E3) tidak menghasilkan bukti replikasi virus galur vaksin, juga tidak ada etiologi menular alternatif yang diidentifikasi, selain reaktivasi virus Epstein-Barr (EBV) tingkat rendah. Fenotip imun terperinci menunjukkan monositosis dan limfositosis sel-T, dengan jumlah sel B dan cDC1 yang rendah (Gambar Tambahan E1, Tabel 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) di IFNAR1, memperkenalkan kodon stop prematur di domain ekstraseluler ketiga dari protein IFNAR1 (p.Gln308Ter, Gambar 1B).
Varian ini tidak ada dalam database GnomAD dan diperkirakan akan merusak alat in silico (Tabel Tambahan E5). Tidak ada produk protein yang terdeteksi saat menyelidiki lisat fibroblast dermal primer dengan terminal-N (Gambar 1C) atau antibodi IFNAR1 terminal-C (Gambar Tambahan E5), yang menunjukkan defisiensi IFNAR1 lengkap. Pengamatan panel gen komprehensif yang terkait dengan kesalahan kekebalan bawaan dalam data exome pasien mengungkapkan tidak ada varian penyebab penyakit kandidat tambahan.
Setelah pengikatan ligan, kompleks terner IFNAR1-IFNIFNAR2 memulai kaskade pensinyalan intraseluler di mana transfosforilasi timbal balik dari kinase terkait reseptor JAK1 dan TYK2 diikuti oleh fosforilasi transduser sinyal dan aktivator transkripsi STAT1 dan STAT2. Sebagian besar respons transkripsi terhadap IFN- disebabkan oleh heterotrimer yang terbentuk dari STAT1 dan STAT2 terfosforilasi bersama dengan IRF9.
Kompleks ini, yang dikenal sebagai faktor gen terstimulasi interferon 3 (ISGF3), mentranslokasi ke nukleus di mana ia berinteraksi dengan elemen respons sensitif interferon (ISRE) untuk mengaktifkan transkripsi sejumlah besar gen terstimulasi interferon (ISG). Sebagian kecil dari fosfoSTAT1 sebagai gantinya melakukan homodimerisasi untuk membentuk faktor aktivasi IFN- (GAF), menyiksa satu set gen yang berbeda tetapi tumpang tindih yang mengandung situs aktivasi IFN- (GAS), lebih biasanya terkait dengan pensinyalan IFN (IFN-) tipe II. Efek yang diprediksi dari defisiensi IFNAR1 adalah untuk mencegah pensinyalan dan respons fungsional hilir terhadap IFN- tetapi meninggalkan respons utuh terhadap IFN- .
Gambar 1. A, Silsilah. B, Sanger mengurutkan konfirmasi varian dengan domain protein IFNAR1. C, defisiensi IFNAR1 (imunoblot). D, Pensinyalan oleh IFN- 2b atau IFN- (1000 IU/mL, 30 m, imunoblot). E, induksi ISG oleh IFN- 2b atau IFN- (1000 IU/mL, 16 jam, imunoblot). F, uji perlindungan sitopatik EMCV. G, amplop ZIKV (ENV), ekspresi ISG15, RSAD2, dan MX1 (immunoblot) dalam uji sitopatik fibroblas (H) ZIKV. Perlindungan terhadap ZIKV oleh IFN- 2b atau IFN- (MOI 1.0, 1000 IU/mL, 24 jam) dengan (I) imunoblot dan (J) pengujian viabilitas. Pelengkapan dengan IFNAR1 tetapi bukan vektor kosong (VEC) memulihkan (K) induksi ISG oleh IFN- 2b (1000 IU/mL, 16 jam, imunoblot) dan (L) perlindungan yang dimediasi IFN- 2b terhadap EMCV. Semua eksperimen diulang n = 3 kali dalam II:1 dan mengontrol fibroblas primer. Berarti ± 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.
Konsisten dengan prediksi ini, fosforilasi JAK1 dan target hilirnya STAT1 dan STAT2 tidak terdeteksi pada fibroblas pasien yang kekurangan IFNAR1-terpapar ke IFN 2b selama 30 menit, seperti yang diungkapkan oleh imunoblotting seluruh sel lisat, sedangkan fosforilasi JAK1 dan STAT1 setelah terpapar IFN- dipertahankan (Gambar 1D). Pola yang sama diamati dengan analisis fosforilasi STAT1 pada limfosit dan monosit pasien dengan sitometri aliran fosfo (Gambar Tambahan E6). Oleh karena itu, immunoblotting mengungkapkan kegagalan untuk menginduksi produk protein ISG pada fibroblas pasien yang kekurangan IFNAR1- yang terpapar IFN- 2b dalam semalam meskipun respons utuh terhadap IFN- (Gambar 1E).
Untuk mengatasi dampak fungsional, kami menantang sel dengan virus picornavirus encephalomyocarditis (EMCV). Dalam percobaan ini, fibroblas diobati dengan IFN- 2b atau IFN- semalam sebelum infeksi, dengan dosis yang sebelumnya ditentukan untuk mencegah efek sitopatik (CPE) dalam sel kontrol, dan kemudian diperiksa pada 24 jam pasca infeksi. Sel-sel yang kekurangan IFNAR1- rentan terhadap CPE meskipun terpapar IFN- 2b tetapi diselamatkan oleh pengobatan IFN-, mengkonfirmasikan cacat spesifik kekebalan antivirus yang dimediasi IFN- -(Gambar 1F).
Untuk memperluas dan mengonfirmasi temuan ini, kami menginfeksi sel dengan virus flavivirus Zika (ZIKV) pada multiplisitas infeksi yang berbeda, memeriksa ekspresi protein selubung virus dan ISG dengan imunoblot pada 48 jam pasca infeksi (Gambar 1G). Dalam sel pasien, kami melihat ekspresi protein virus yang berlebihan (Gambar Tambahan E7), disertai dengan kegagalan untuk menginduksi ekspresi ISG15, RSAD2, dan MX1, yang mencerminkan cacat resistensi antivirus yang dimediasi IFNAR dan berkorelasi dengan kerentanan terhadap sitotoksisitas virus (Gambar 1H ). Pengobatan sel pasien dengan IFN- eksogen tetapi bukan IFN- 2b mencegah infeksi ZIKV (Gambar 1I) dan CPE (Gambar 1J).
Untuk membuktikan secara pasti bahwa hilangnya IFNAR1 yang bertanggung jawab, kami melengkapi sel fibroblast pasien dengan IFNAR1 manusia ukuran penuh yang disampaikan melalui transduksi lentiviral. Transduksi lentiviral IFNAR1 pada fibroblas pasien, tetapi bukan vektor kosong, memulihkan induksi ISG (Gambar 1K) dan pembentukan keadaan antivirus sebagai respons terhadap IFN- 2b (Gambar 1L), dengan demikian mengkonfirmasi hubungan genotipe-fenotipe.
Kami melaporkan kasus baru defisiensi IFNAR1 lengkap, melengkapi laporan terbaru defisiensi IFNAR1 homozigot pada 2 anak yang tidak berkerabat [3]. Dalam semua 3 kasus ini dan mirip dengan pasien yang kekurangan IFNAR2- [2], kerentanan virus menjadi jelas hanya setelah inokulasi dengan vaksin virus hidup yang dilemahkan. Pada pandangan pertama, ini kontras dengan kerentanan yang lebih luas dari STAT2- atau IRF9-pasien yang kekurangan [5-7] terhadap virus yang secara alami ditemui pada permukaan mukosa, yang mungkin dapat dijelaskan dalam hal redundansi fungsional antara jenis I dan IFN tipe III pada mukosa [1].
Namun, penemuan baru-baru ini dari 2 kasus lebih lanjut defisiensi IFNAR1 di antara orang dengan penyakit virus korona parah 2019 (COVID-19) menyiratkan bahwa, setidaknya untuk SARS-CoV-2, IFN tipe I dapat memainkan peran yang menentukan dalam respon inang terhadap patogen alami [4]. Kesimpulan ini selanjutnya didukung oleh deteksi antibodi penawar terhadap IFN tipe I tetapi bukan IFN tipe III dalam 10 persen kasus COVID-19 parah [4], serta sinyal asosiasi seluruh genom dengan IFNAR2 dalam kohort independen [8].
Kasus kami memperluas spektrum fenotipik dari defisiensi IFNAR1 untuk menyertakan hiperinflamasi seperti HLH, yang sebelumnya tercatat pada defisiensi IFNAR2 dan semakin dikenal pada defek lain dari imunitas IFN seperti defek STAT2 atau IRF9 [7, 9]. Mendefinisikan patomekanisme hiperinflamasi dalam konteks ini, khususnya hubungannya dengan pensinyalan inflamasi yang tidak teratur dan/atau replikasi virus merupakan area penting untuk pekerjaan di masa depan. Terlepas dari hubungan sementara dengan vaksinasi, kasus kami terkenal karena tidak adanya penyebaran galur vaksin yang terdeteksi. Gambaran serupa telah diamati pada beberapa pasien defisien STAT1- dan STAT2-dengan hiperinflamasi [12, 11].
Meskipun kami tidak dapat mengecualikan kontribusi reaktivasi EBV tingkat rendah, autoinflamasi steril telah muncul sebagai fenotipe klinis yang berbeda pada defek pensinyalan IFN [7]. Hal ini menunjukkan mekanisme yang lebih kompleks yang melibatkan hilangnya regulasi IFN-[1]. Sepintas lalu, ini paradoks karena pensinyalan IFN- yang tidak terkontrol itu sendiri terkait dengan peradangan steril seperti HLH [12]. Namun IFN- juga secara negatif mengatur berbagai jalur sitokin, termasuk interleukin (IL)-1 [13] dan IL-17 [14]. Sifat imunomodulator IFN- dieksploitasi dalam terapi untuk penyakit yang dimediasi kekebalan seperti multiple sclerosis. Respon klinis parsial terhadap kortikosteroid dan blokade IL-1 dalam kasus kami mendukung hipotesis bahwa hilangnya pensinyalan IFN- berkontribusi pada gangguan aktivitas jaringan kekebalan. Dalam konteks penyakit virus, tampaknya respons IFN- yang dikalibrasi dengan benar diperlukan untuk mencegah imunopatologi. Ini adalah prinsip "Goldilocks" homeostasis imun, di mana aktivitas yang tidak memadai dan berlebihan berkontribusi terhadap penyakit.
Hiperinflamasi merupakan pusat patogenesis COVID parah-19, seperti yang ditunjukkan oleh efektivitas klinis kortikosteroid. Kasus baru kami tentang defisiensi IFNAR1 mengungkapkan peran potensial IFN- dalam mencegah hiperinflamasi, tidak hanya melalui kontrol langsung replikasi virus [2, 3] tetapi mungkin juga melalui tindakan imunoregulasinya terhadap sitokin lain. Hilangnya kedua aspek fungsi IFN- mungkin berkontribusi pada kerentanan pasien dengan defek IFNAR1 terhadap COVID parah-19 [4, 9]. Memahami hubungan seluler dan molekuler antara pensinyalan IFN- yang rusak dan peradangan patogen akan sangat penting dalam memandu terapi untuk penyakit virus yang parah.,
Data pelengkap
Bahan pelengkap tersedia di Clinical Infectious Diseases online. Terdiri dari data yang disediakan oleh penulis untuk kepentingan pembaca, materi yang diposting tidak disalin dan merupakan tanggung jawab penulis, jadi pertanyaan atau komentar harus ditujukan kepada penulis terkait.
Catatan
Potensi konflik kepentingan. F. G. menerima dana dari Deutsche Forschungsgemeinschaft (GO2955/1-1) serta Bubble Foundation. C. FH didanai oleh beasiswa Medical Research Council (MRC) (MR/ N013840/1). V. K., E. F., dan M. F. didanai oleh Kementerian Kesehatan Republik Ceko (NV19-05-00332). S. H. dan C. JA D. didanai oleh Wellcome Trust (masing-masing 207556/Z/17/Z dan 211153/Z/18/Z).
Semua penulis lain tidak memiliki potensi konflik. Semua penulis telah menyerahkan Formulir ICMJE untuk Pengungkapan Potensi Konflik Kepentingan. Konflik yang dianggap editor relevan dengan isi naskah telah diungkapkan.
Referensi
1. Duncan CJA, Randall RE, Hambleton S. Lesi genetik pensinyalan interferon tipe I dalam kekebalan antivirus manusia. Tren Genet 2020; 1–13.
2. Duncan CJA, Mohamad SMB, Young DF, dkk. Defisiensi IFNAR2 manusia: pelajaran untuk kekebalan antivirus. Sci Transl Med 2015; 7:307ra154.
3. Hernandez N, Bucciol G, Moens L, dkk. Defisiensi IFNAR1 yang diturunkan pada pasien sehat dengan reaksi merugikan terhadap campak dan vaksin hidup demam kuning. J Exp Med 2019; 216:2057–70.
4. Zhang Q, Bajingan P, Liu Z. Kesalahan bawaan dari kekebalan IFN tipe I dengan COVID yang mengancam jiwa-19. Sains 2020; 21:1–9.
5. Hambleton S, Goodbourn S, Young DF, dkk. Defisiensi STAT2 dan kerentanan terhadap penyakit virus pada manusia. Proc Natl Acad Sci USA 2013; 110:3053–8.
6. Hernandez N, Melki I, Jing H, dkk. Pneumonitis influenza yang mengancam jiwa pada anak dengan defisiensi IRF9 yang diturunkan. J Exp Med 2018; 215:2567–85.
7. Bravo García-Morato M, Calvo Apalategi A, Bravo-Gallego LY, dkk. Gangguan kontrol infeksi virus multipel dalam keluarga dengan defisiensi IRF9 lengkap. J Alergi Klinik Immunol 2019; 144:309–312.e10.
8. Pairo-Castineira E, Clohisey S, Klaric L, dkk. Mekanisme genetik penyakit kritis pada 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 muncul dengan limfohistiositosis hemofagositik. J Alergi Klinik Immunol 2019; 144:611–613.e3.
10. Luka bakar C, Cheung A, Stark Z, dkk. Presentasi baru tentang mutasi STAT-1 kehilangan fungsi homozigot pada bayi dengan hiperinflamasi: laporan kasus dan tinjauan literatur. J Allergy Clinic Immunol Pract 2016; 4:777–9.
11. Shahni R, Cale CM, Anderson G, dkk. Transduser sinyal dan aktivator defisiensi transkripsi 2 adalah kelainan baru fisi mitokondria. Otak 2015; 138:2834–46. 12. Duncan CJA, Thompson BJ, Chen R, dkk. Interferonopati tipe I yang parah dan pensinyalan interferon yang tidak terkendali karena mutasi germline homozigot pada STAT2. Sci Immunol 2019; 4. doi: 10.1126/sciimmunol.aav7501.
13. Reboldi A, Dang EV, McDonald JG, Liang G, Russell DW, Cyster JG. Peradangan. 25-Hidroksikolesterol menekan interleukin-1-peradangan yang didorong ke hilir dari interferon tipe I. Sains 2014; 345:679–84.
14. Liu L, Okada S, Kong XF, dkk. Mutasi STAT1 manusia yang berfungsi merusak kekebalan IL-17 dan mendasari kandidiasis mukokutan kronis. J Exp Med 2011; 208:1635–48.
Florian Gothe,1,2, a Catherine F. Hatton,1, a 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, and Christopher J. A. Duncan1,9.
1 Tema Kekebalan dan Peradangan, Institut Penelitian Translasional dan Klinis, Universitas Newcastle, Newcastle upon Tyne, Inggris, 2 Departemen Pediatri, Rumah Sakit Anak Dr. von Hauner, Rumah Sakit Universitas, Ludwig-Maximilians-Universität Munich, Munich, Jerman, 3 Banská Bystrica Rumah Sakit Universitas Anak, Banská Bystrica, Slovakia, 4 Departemen Hematologi dan Onkologi Anak, Fakultas Kedokteran 2, Universitas Charles dan Rumah Sakit Universitas Motol, Praha, Republik Ceko, 5 Pusat Utara untuk Transplantasi Sumsum Tulang, Rumah Sakit 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 Department of Pediatrics and Adolescent Medicine, University Medical Center Ulm, Jerman, 8 Layanan Imunologi Anak, Great North Children's Hospital, Newcastle upon Tyne Hospitals NHS Foundation Trust, Newcastle upon Tyne, Inggris, dan 9 Infeksi dan Pengobatan Tropis, Royal Victoria Infirmary, Newcastle upon Tyne Hospitals NHS Foundation Trust, Newcastle upon Tyne, Inggris.
For more information:1950477648nn@gmail.com
