Imunodeficience
Anna Šedivá Ústav imunologie FN Motol a UK 2.LF
Evoluce imunity
miliardy let 4.5 3.5 procaryota, bakterie
1.5 eucaryota
0.5 mnohobuněčné organismy
Evoluce imunity
procaryota
restrikční enzymy
bezobratlí
antimikrobiální látky lectiny, lysozym fagocytóza
opbratlovci
lymfatické tkáně a orgány histokompatibilní komplex u savců
Evoluce imunity, infekce a imunita An ancient evolutionary origin of genes associated with human genetic diseases Tomislav Domazet-Lo and Diethard Tautz Max-Planck Institut für Evolutionsbiologie Accepted for publication September 19, 2008 Several thousand genes in the human genome have been linked to a heritable genetic disease. The majority of these appear to be nonessential genes (i.e. are not embryonically lethal when inactivated) and one could therefore speculate that they are late additions in the evolutionary lineage towards humans. Contrary to this expectation, we find that they are in fact significantly over-represented among the genes that have emerged during the early evolution of the metazoa. Using a phylostratigraphic approach, we have studied the evolutionary emergence of such genes at 19 phylogenetic levels. The majority of disease genes was already present in the eukaryotic ancestor and the second largest number has arisen around the time of evolution of multicellularity. Conversely, genes specific to the mammalian lineage are highly underrepresented. Hence, genes involved in genetic diseases are not simply a random subset of all genes in the genome, but are biased towards ancient genes.
Imunitní systém TCD4 B TCD8 plasm.b.
obecné obranné mechanismy
vrozená imunita
získaná imunita
Imunodeficience
imunodeficience nádory
-
+ +
alergie autoimunita
primární
sekundární
vrozené poruchy, způsobené mutacemi genů pro jednotlivé složky imunitního systému
poruchy imunity nasedající na základní onemocnění
Primární imunodeficience obecná obrana
vrozená imunita
získaná imunita TCD4 B TCD8 plasm.b.
nepohyblivost řasinek
deficity fagocytózy
deficity protilátkové
deficity baktericidních složek
deficity komplementu
deficity buněčné a kombinované
Primární imunodeficience základní dělení na deficity humorální
(asi 70%)
buněčné a kombinované
(asi 20%)
fagocytární
(asi 10%)
deficity komplementu
(méně než 1%)
incidence
1:500-700 (deficit IgA) 1:100 000 (SCID)
Primární imunodeficience Protilátkové deficience 53.96% Deficience T buněk 8.86% Fagocytární deficience 12.73% Deficience komplementu 2.01%
Další dobře definové ID 17.67% Syndromy autoimunity a imunodysregulace 1.31% „Autoinflammatory syndromes“ 1.03% Neklasifikované PIDs 2.42%
poruchy vrozené imunity
Vývoj imunity dítěte vývoj imunokompetentních buněk je spojen s hematopoezou, jež začíná v 1.měsíci embryogenese protilátky plodu jsou přeneseny od matky úloha FcRn cytokiny
DIFERENCIÁLNÍ DIAGNOSTIKA VROZENÝCH IMUNODEFICITŮ protilátkové
buněčné a kombinované
fagocytární
komplementové
častost výskytu
cca 70%
začátek příznaků
po 6.měsíci po narození až do dospěl. až do cca 2 let
po narození různý v dětství i dosp.
příznaky
IHCD IDCD otitidy artritidy
omfalitis adenitidy pyodermie otitidy
původci nemocí
opouzdřené mikroby echoviry
20%
neprospívání IDCD průjmy dermatitidy
10%
1%
SLE DLE pyogenní inf. otoky
viry,pneumocysty stafylokoky Neisserie plísně plísně mykobakterie enterobakterie
DIFERENCIÁLNÍ DIAGNOSTIKA VROZENÝCH IMUNODEFICITŮ protilátkové
buněčné a fagocytární kombinované
komplementové
reakce na očkování
enterovirové vakcíny
všechny živé vakcíny
BCG vakcína
nekonstantní
přežívání
do dospělosti
i do dosp.
různé
příčina smrti
kardiovaskul. komplikace echovirové infekce m.BrutonXLA CVID IgA def.
úmrtí obvykle v dětství infekce tumory autoimunity
infekce komplikace
různé
klinické jednotky (příklad)
SCID
chronická hereditární granulomatóza, angioedém, LAD syndrom deficity jedn. složek
Humorální imunodeficience řada onemocnění základní jednotky: T lymfocyt
přechodná hypogamaglobulinémie v dětství Brutonova agamaglobulinémie selektivní deficit IgA deficity podtříd IgG CVID (běžný variabilní imunodeficit) hyper IgM syndrom Wiskott Aldrichův syndrom
T lymfocyt CD40L CD40L CD40
B lymfocyt
Humorální imunodeficience Brutonova agamaglobulinémie
na X chromozom vázaná agamaglobulinémie 1952 Dr.Bruton 1993 gen, btk, Xq21.3-22 pre B lymfocyt
B lymfocyt
Humorální imunodeficience Hyper IgM syndrom
forma vázaná na X chromozom gen, Xq26 CD40L T lymfocyty
T lymfocyt
CD40L CD40
autozomálně recesivní susp. gen 12p13 AID (activation induced cytidinedeaminase) defekt v somatických hypermutacích
B lymfocyt
Primární protilátkové deficience – vývoj B lymfocytů
Molekuly, jejichž genová mutace je podkladem imunodeficitu v B lymfocytu BCR HLA I. TAP1,2
BLNK BTK
CIITA
HLA II.
SLAM
Buněčné a kombinované imunodeficity řada onemocnění
základní jednotky: di Georgeův syndrom SCID retikulární dysgenese deficience ADA deficience gama řetezce interleukinového receptoru, deficit JAK3 PNP deficience deficience MHC II. třídy deficience ZAP-70 Omennův syndrom
SCID porucha adenosin deaminázy deficience ADA, přibližně 25% SCID SCID T-BSCID T-B+ X vázaný 70% autosom.reces. 30% retikulární dysgeneze
deficit RAG2 rekombinázy
deficit γ řetězce receptoru pro cytokiny IL-2,IL-4, IL-7, IL-9 a IL-15 deficit JAK3 kinázy
SCID
Molekuly, jejichž genová mutace je podkladem buněčného imunodeficitu
Molekuly, jejichž genová mutace je podkladem imunodeficitu v T lymfocytu TCR
ε
CD3 CD4
γ
ζ
cytokine receptor ZAP-70
p56lck
CD154 CD40L SLAM
γ JAK-3 WASP
NFAT
Deficity fagocytózy řada jednotek
základní onemocnění: chronická granulomatóza LAD syndrom 1, 2 deficit myeloperoxidázy deficit G6PD Chédiak-Higashi syndrom neutropenie
Fagocytární imunodeficience Chronická granulomatóza neschopnost fagocytů generovat reaktivní kyslíkové radikály genový defekt jedné či více podjednotek NADPH oxidázy na X chromozom vázaná forma defekt v genu pro gp91-phox membránově vázaná část molekuly cytochromu b558 autozomálně recesivní forma defekt v genech membránových či cytoplasmatických podjednotek p47-phox, p67-phox, p22-phox
NADPH oxidáza membránové a cytoplasmatické podjednotky
fagocytující buňka
Fagocytární imunodeficience LAD syndrom deficit adhezivních molekul LAD syndrom I. - deficit leukocytárních integrinů CD 18
Deficity komplementu řada jednotek
základní onemocnění: deficity časných složek komplementové kaskády deficity pozdních složek komplementové kaskády angioneurotický edém poruchy v alternativní cestě aktivace komplementu
Nové imunodeficience genetická vnímavost infekcím
Primární imunodeficience - vrozená imunita nové jednotky v oblasti interakce imunitního systému s infekcí Rozpoznání mikroorganismů v buňce probíhá na několika úrovních: TLR systém na membránách TLR na intracelulárních membránách Intracelulární sensory -NLRs, Nod1, Nod2, Ipaf and NALPs -Sensory virových infekcí RIG-I a Mda-5
Primární imunodeficience - vrozená imunita Imunodeficience asociované s herpetickou encefalitidou – TLR3, UNC-93B Imunodeficience asociované s bakteriálními (pneumokokovými) infekcemi – IRAK4 Anhydrotic epidermal dysplasia s virovými i bakteriálními infekcemi - NEMO
poruchy v produkci interferonů
Nové imunodeficience mutace vedoucí k vnímavosti na infekce mykobakteriemi a dalšími intracelulárními patogeny
Deficity v cestách IL 12 (IL 23) – IFN γ
Prenatální diagnostika RA, předchozí sourozenec
ID se známým genem, možná molekulární diagnostika humorální
buněčné a kombinované fagocytární
XLA
SCID hyperIgMsyndrom WAS AT
chronická granulomatosa
Prenatální diagnostika RA, předchozí sourozenec
ID se známým fenotypem, prenatální diagnostika možná z fetální krve humorální
buněčné a kombinované fagocytární
XLA
SCID
LAD
diGeorgeův syndrom
chronická granulomatosa
Vyšetření u primárních imunodefitů • anamnéza • klinické vyšetření • laboratorní vyšetření – – – – – – – –
KO imunoglobuliny specifické protilátky počet, rozložení a funkce lymfocytů komplement počet a funkce fagocytárních buněk genetické vyšetření další
Vyšetření u primárních imunodefitů Protilátkové deficity • Základní testy – Imunoglobuliny, vakcinační protilátky
• Specifické testy – Vyšetření fenotypu B lymfocytů, podtřídy IgG, vakcinační protilátky proti novým očkováním
• Výzkumné testy – Fenotypizace B panelu, biopsie uzlin či jiné tkáně, odpověď vůči neoantigenům, in vitro aktivace a buněk a sekrece protilátek, genetická analýza mutací
Vyšetření u primárních imunodefitů
Buněčné deficity – T lymfocyty • Základní testy – Počet lymfocytů, rtg plic (thymus)
• Specifické testy – Vyšetření fenotypu T lymfocytů, proliferační testy
• Výzkumné testy – Fenotypizace T panelu, cytotoxické testy, cytokiny a cytokinové receptory, enzymové testy (ADA,PNP), zobrazení thymu a funkce, TREC, testy apoptózy,biopsie uzlin či jiné tkáně, genetická analýza mutací
Vyšetření u primárních imunodefitů Fagocytární deficience • Základní testy – KO, NBT test, IgE
• Specifické testy – Chemoluminiscence, funkce fagocytů, baktericidní testy, chemotaxe
• Výzkumné testy – Vyšetření adhezivních molekul, vyšetření enzymů (MPO, G6PD, NADPH oxidáza), genetická analýza mutací
Vyšetření u primárních imunodefitů Deficity komplementu • Základní testy – CH50, C3, C4
• Specifické testy – Aktivační testy
• Výzkumné testy – Aktivace alternativní dráhy, funkční testy, genetická analýza mutací
Terapie primárních imunodeficiencí Prevence Genetické poradenství
Novorozenec s PID Pupečníková krev Okamžité imunol.vyšetření Rtg plic Izolace CMV neg., ozářené krevní produkty prevence Pneumocytové infekce Strava Očkování
Terapie primárních imunodeficiencí Antibiotika Profylaxe Pneumomocystis carinii Trimetoprim-Cotrimoxazol (2x denně, 3x týdně či jiné režimy)
Kontinuální antibiotická terapie TMP/SMX denně v poloviční terapeutické dávce Azitromycin plná dávka 3 dny + 11 denní pauza Intraconazol u CGD
Profyaktická antibiotika Stomatologické a chirurgické výkony Amoxycilin-gentamycin iv.před a 8 a 18 hodin po výkonu nebo po. různé režimy
Terapie primárních imunodeficiencí IVIG substituční léčba imunoglobuliny intravenosní imunoglobuliny subkutánní imunogloubliny indikace Brutonova agamaglobulinémie CVID hyperIgM syndrom Wiskott-Aldrichův syndrom fagocytární deficience další onemocnění intramuskulární imunoglobuliny hypo a agamaglobulinémie
Terapie primárních imunodeficiencí
Terapie primárních imunodeficiencí Enzymová terapie PEG-ADA
Cytokiny IFN gama u CGD, u IFN gama deficience spojené s vnímavostí k mykobakteriím, u hyper IgE syndromu G-CSF u neutropenie Anti-TNF terapie u granulomatózních projevů CVID
Terapie primárních imunodeficiencí Transplantace Orgánové transplantace Transplantace thymu a thymové tkáně
Transplantace kostní dřeně HLA identický dárce Haploidentický dárce, T deplece Haploidentická Tx in utero MUD Pupečníková krev
Terapie primárních imunodeficiencí Genová terapie deficit ADA X vázaný SCID (LAD, chronická granulomatosa..)
Genová terapie a | In patients with severe combined immune deficiency (SCID), blocked lymphocyte production leads to immune deficiency. Blood cells are produced by the proliferation and differentiation of pluripotent haematopoietic stem cells (HSCs) through stages of lineage-restricted progenitors, the common lymphoid progenitor (CLP) and the common myeloid progenitor (CMP).These yield mature blood cells, including B cells (B), T cells (T), natural-killer cells (NK), granulocytes (Gran), monocytes (Mono), platelets (Plat) and erythrocytes (RBCs). Inherited mutations of genes that are needed for the production, survival or function of lymphocytes can cause severe combined immune deficiency (SCID), with absent or non-functional B, T and NK cells. b | The block to immune-cell production that occurs in patients with SCID leads to expansion of the progenitor-cell pool (CLPs). The number of CD34+ haematopoietic stem and progenitor cells obtained from the bone marrow of the youngest infant with X-linked SCID was relatively high for their size. This finding indicates that the pool of progenitor cells could be expanded in patients with X-linked SCID because of the absence of the c-chain, which is required for cytokine signalling and differentiation of CLP. c | Gene correction of haematopoietic and progenitor cells leads to immune reconstitution. In gene therapy for X-linked SCID, a retroviral vector was used to transfer the normal human c cDNA into HSCs that were isolated from the patient's bone marrow. Expression of c restores the cytokine response and allows differentiation of CLP to B, T and NK cells, yielding immune reconstitution. The success in immune reconstitution in these patients might be due to the large pool of progenitor cells that were available for transduction, and to the high level of engraftment of the genetically altered cells, due to the absence of endogenous mature lymphocytes.
Terapie primárních imunodeficiencí Imunomodulace U primárních imunodeficitů se prakticky nepoužívá, velmi omezený význam bez dokumentovaného efektu Thymové hormony Transfer faktor Isoprinosin Levamizol Peptidy a lipidy Rostlinné extrakty
Imunodeficience asociované se zvýšeným IgE patogeneze – různá podle jednotlivých nosologických jednotek laboratoř vysoké IgE nalézané u primární ID
Hyper IgE syndrom Omennův syndrom Wiskott Aldrich syndrom CGD
klinika projevy „atopie“ u primární ID
SCID Hyper IgE syndrom Omennův syndrom Wiskott Aldrich syndrom
Hyper IgE syndromy opakované stafylokokové abscesy, opakované ataky pneumonie s tvorbou cyst, vysoké hladiny IgE >2000 IU/ml sporadický a AD: multiorgánové postižení s abnormalitami měkkých tkání, kosterního systému AR-HIES: virové infekce, neurologické komplikace, chybí postižení kostry a zubů, nemusí být plicní cysty Etiologie: regulační porucha na úrovni T lymfocytů, abnormality chemokinů,?
Terapie: prevence a léčení infekcí, antibiotická a antimykotická terapie, léčba ekzému, drenáž abscesů, antistafylokoková profylaxe, interferony, substituce imunoglobulinů, nízké dávky CyA Individuální přístup
Hyper IgE syndrom Minegishi Y, Saito M, Tsuchiya S, Tsuge I, Takada H, Hara T, Kawamura N, Ariga T, Pasic S, Stojkovic O, Metin A, Karasuyama Dominant-negative mutations in the DNA-binding domain of STAT3 cause hyper-IgE syndrome. Nature, Aug 2007 Holland SM, Deleo FR, Elloumi HZ, Hsu AP, Uzel G, rodsky N, Freeman AF, Demidowich A, Davis J, Turner ML, Anderson VL, Darnell DN, Welch PA, Kuhns DB, Frucht DM, Malech HL, Gallin JI, Kobayashi SD, Whitney AR, Voyich JM, Musser JM, Woellner C, Schäffer AA, Puck JM, Grimbacher B. STAT3 Mutations in the Hyper-IgE Syndrome. NEJM Sep 2007
Omennův syndrom PID s oligoklonální expanzí T lymfocytů na podkladě mutací v RAG (recombinase activating gene) nebo Artemis Infiltrace tkání a orgánů oligoklonálními T lymfocyty hepatosplenomegalie, lymfadenopatie, erytém, alopecie, eosinofilie, zvýšené IgE Terapie: HSCT s vysokým rizikem porucha regulačních mechanismů
Wiskott Aldrich syndrom Na X-vázaná imundeficience s trombocytopenií, ekzémem a různým stupněm postižení protilátkové a buněčné imunity Mutace ve WAS proteinu WASP je hlavně exprimován v hematopoetických buňkách a reguluje reorganizaci cytoskeletu buňky v odpovědi na různé podněty včetně signalizace přes TCR. WASP je také lokalizován v imunologické synapsi mezi T lymfocyty a antigen prezentujícími buňkami, NK buňkami a cílovými buňkami. Terapie: HSCT, genová terapie? porucha regulačních mechanismů
Chronická granulomatóza
Primární imunodeficience způsobená defekty v systému NADPH oxidázy.
X – vázaná forma gp91-phox Autozomálně recesivní forma p47-phox, p67-phox, p22-phox NADPH oxidáza
Zvýšené IgE - ? fagocyt
Nethertonův syndrom Trichorrhexis Invaginata Vzácné AR onemocnění, postižení kůže s dominancí ichtyózy, typické postižení vlasů – bamboo hair, atopie, potravinové alergie. Mutace 5q32 – SPINK5 (serine protease inhibitor, Kazal type-5) LEKTI – inhibitor serinových proteáz
Sekundární imunodeficience V celosvětovém měřítku sekundárním imunodeficiencím dominuje onemocnění virem HIV a malnutrice. inhibitory reverzní transkripce
reverzní transkriptáza
Virus HIV virová RNA transkripce do DNA CD4
inhibitory proteáz
proteázy
Rozdělení sekundárních imunodeficiencí poruchy centrálních lymfatických orgánů kostní dřeň, thymus, slezina poruchy počtu a funkce periferních leukocytů sekundární protilátkové deficity metabolické choroby, malnutrice, hypovitaminózy ID v souvislosti s léčbou včetně chir. postupů a intenzivní péče ID navozené infekčními činiteli ID a nádorová onemocnění
Terapie imunodeficiencí Imunomodulace U primárních imunodeficitů se prakticky nepoužívá, velmi omezený význam bez dokumentovaného efektu Thymové hormony Transfer faktor Isoprinosin Levamizol Peptidy a lipidy Rostlinné extrakty
imunoterapie
