STAT1功能获得性突变3例临床特点及基因分析

2021-10-21毛国顺李桂涛赵晓峰胡国生

山西医科大学学报 2021年9期

方辉,张雷,毛国顺,李桂涛,李利,赵晓峰,胡国生,朱影

(阜阳市人民医院儿科,阜阳 236000;*通讯作者,E-mail:ahfyww@126.com)

原发性免疫缺陷病(primary immunodeficiency diseases,PID)是基因变异或遗传造成免疫缺陷的一种遗传性疾病,自身免疫性疾病和免疫缺陷性疾病是免疫系统功能异常的结果,临床证实多个单基因缺陷导致了具有自身免疫和免疫缺陷特征的罕见疾病,因此PID发病率不高,约(4-10)/105[1]。有文献报道PID患者易并发肿瘤类疾病[2]、自身免疫性疾病[3](如变态反应性疾病、炎症性疾病和自身免疫性疾病)、反复机会性感染[4]如各种真菌感染、严重系统性病毒感染主要是巨细胞病毒和EB病毒等疾病。发病率虽低,但是一旦发现,因合并自身免疫性疾病及肿瘤类疾病影响预后[5]。不同的PID有不同的免疫缺陷方面及相关自身免疫性疾病方面表现及并发症[6],比如自身补体缺陷与系统性红斑狼疮,X-连锁无丙种球蛋白血症与关节炎、湿疹血小板减少联合免疫缺陷病与血管炎等有关,而信号传导与转录激活因子1(STAT1)家族基因突变引起的原发性免疫缺陷病则与甲状腺功能减退、自身免疫性糖尿病、自身免疫性肝炎、肠病、免疫性血小板减少性紫癜和自身免疫性溶血性贫血等有关。本研究对我院收治的3例慢性皮肤黏膜念珠菌病伴有自身免疫性疾病患儿的临床特点及基因结果进行分析,具体如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取就诊阜阳市人民医院儿科的3例确诊为信号传导与转录激活因子1(signal transducer and activator of transcription 1,STAT1)功能获得性突变(gain-of-function,GOF)的患儿,对其临床特征、实验室检查进行回顾性分析总结。3例患儿均在我科进行对症治疗及随访。所有患儿及监护人均在知情、自愿的情况下参与此次研究并签署知情同意书,所有研究均符合阜阳市人民医院伦理委员会的要求,符合医学临床研究标准和实施流程。

1.2 基因突变筛查

取得家属知情同意并签署知情同意书后,抽取患儿及其父母外周静脉血2 ml,置乙二胺四乙酸抗凝试管中混匀后,送检至上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心,对患儿及直系亲属完善高通量(high-throughput sequencing,NGS)测序。

2 结果

2.1 患儿一般情况

3例确诊患儿,女性2例,男性1例,初次就诊年龄3-12月,确诊年龄是7-13岁,均因反复发热、咳嗽入院,临床表型特征有:慢性皮肤黏膜念珠菌病、反复呼吸道感染并发支气管扩张、自身免疫性疾病等(见表1),免疫功能检测结果有异常(见表2),基因检测均证实为STAT1 GOF突变,突变位点不同。

表1 3例患儿一般情况

表2 3例患儿免疫功能检测

2.2 基因突变检测结果及临床表型特征

病例1:女,7岁,生后8月起反复罹患“鹅口疮”“反复呼吸道感染”,同时有身材矮小;4岁时在郑州儿童医院拟诊为“免疫缺陷合并白色念珠菌感染”,不定期应用静脉丙种球蛋白,一直未治愈。之后多次因发热、咳嗽就诊我院,诊断为免疫缺陷病、脓毒血症、支气管肺炎、真菌感染、皮肤感染、糖尿病酮症酸中毒、营养不良,予以抗感染、调整血糖等综合治疗,送检基因结果发现STAT1基因存在c.1154C>T突变,该突变导致基因编码的蛋白385位氨基酸由苏氨酸变为甲硫氨酸(P.Thr385Met,T385M),家系测序数据未检测到父母携带该基因变异,属新发突变。该患者基因测序图谱见图1。

图1 病例1基因测序图谱Figure 1 Gene sequences of case 1 and their parents

病例2:女,7岁,生后1岁因智力生长发育落后在安徽省立儿童医院就诊,拟诊为先天性甲状腺功能减低合并鹅口疮、反复呼吸道感染,予服用左旋甲状腺素片及其他治疗。目前诊断为支气管肺炎、支气管扩张、真菌感染,基因测序结果发现STAT1基因存在c.494A>G突变,该突变导致基因编码的蛋白165位氨基酸由天冬氨酸变为甘氨酸(P.Asp165Gly,D165G),家系测序数据未检测到父母及妹妹携带该基因变异,属新发突变。该患者基因测序图谱见图2。

图2 病例2基因测序图谱Figure 2 Gene sequences of case 2 and their families

病例3:男,13岁,自3月龄时反复感染肺炎、鹅口疮等症,入院诊断为支气管肺炎,支气管扩张,真菌感染,追问病史有反复腹泻、腹痛病史,当时建议行基因测序,家长拒绝,后家长前往上海复旦大学附属儿科医院进一步检查,诊断为脓毒血症、真菌感染、炎症性肠病、胆管感染,并在儿科医院完善NGS测序,测序结果发现STAT1基因存在c.854A>G突变,此突变导致基因编码的蛋白285位氨基酸由谷氨酰胺变为精氨酸(P.Gln165Arg,Q285R),家系测序数据未检测到父母及姐姐携带该基因变异,属新发突变。该患儿基因测序图谱因在外院检查未能提供。

3 讨论

3.1 STAT1 GOF突变概述

STAT1是STAT转录因子家族的成员之一,主要分为4型[7],分别为常染色体显性(autosomal dominant,AD)的功能获得性(gain-of-function,GOF)免疫缺陷和功能缺失性(loss-of-function,LOF)免疫缺陷,以及常染色体隐性(autosomal recessive,AR)遗传的STAT1部分LOF免疫缺陷和完全性LOF缺陷,自身免疫性疾病及慢性皮肤黏膜念珠菌病(CMC)主要与AD遗传的STAT1 GOF免疫缺陷相关[8]。STAT1 GOF突变在2011年因1个先天性甲状腺功能减低合并慢性皮肤黏膜念珠菌病被Liu等首次报道[9],目前报道过的AD遗传的STAT1 GOF突变基本均为错义突变,多达105个突变位点,2016年报道STAT1 GOF突变中的大多数(87.6%)位于STAT1的盘卷线圈结构域(CCD)和DNA结合结构域(DBD)中,仅CCD中的GOF突变就高达病例的一半以上(52.6%)[10]。本研究报道的3例病例的突变位点各不相同,病例1突变位点发生在DBD,已有文献报道[11],而病例2、3突变位点发生在CCD[5],3例病人均属功能获得性突变STAT1 GOF。

3.2 STAT1 GOF突变与淋巴细胞亚群改变

Depner针对26例STAT1 GOF突变患者检查证实,大多数患者淋巴细胞亚群在正常范围,CD3+T细胞异常者仅占10%,CD4+T细胞异常者仅占14%和CD19+B细胞异常的仅占10%,而IgA、IgG、IgM、IgE降低对应的百分比为26%,5%,9%,38%[12]。Chen等[13]通过对中国9例STAT1 GOF突变患者及临床特征进行分析,发现STAT1 GOF突变的患者先天免疫和适应性免疫均存在缺陷。本研究病例1患儿T淋巴细胞总数减少,IgG、IgM明显降低,病例2除了第一次淋巴细胞亚群检查提示有NK细胞计数减少,其余CD3+T细胞、CD19+B细胞及免疫球蛋白化验结果均正常,但是第二次住院化验检查显示CD19+B细胞及NK细胞数均减低,病例3化验淋巴细胞亚群提示CD3+T细胞、NK细胞计数均减低,所以外周血淋巴细胞亚群在STAT1 GOF突变患者有一定的临床意义,需引起临床医生的高度关注。

3.3 STAT1 GOF突变机制及临床表型

STAT1 GOF突变机制主要是STAT1的去磷酸化过程受阻,未磷酸化的STAT1在细胞内持续活化,导致辅助性T细胞17(T helper cell 17,Th17)细胞免疫应答受损,Th17分化障碍及细胞因子的分泌减少,如白细胞介素(interleukin)IL-17A、IL-17F和IL-22等因子的分泌减少[14,15]。Th17细胞因子在宿主抵抗白色念珠菌感染免疫中起到重要作用,这也是导致STAT1 GOF并发慢性皮肤黏膜念珠菌病的最主要的遗传病因之一[16-18]。STAT1 GOF并发自身免疫性疾病的发病机制不明,目前研究较多指向主要与Ⅰ型IFN反应增强有关[19]。

本研究病例1为STAT1基因突变并发Ⅰ型糖尿病,Ⅰ型糖尿病是一种慢性自身免疫性疾病,由于STAT1 GOF突变导致产生胰岛素的胰岛β细胞被免疫系统特异性破坏,而STAT1是胰腺β细胞凋亡和胰岛炎症的主要调节因子,故STAT1 GOF容易并发此疾病,而病例2为STAT1基因突变并发先天性甲状腺功能减低,主要由于STAT1 GOF并发自身免疫性甲状腺炎的结果,病例3为STAT1基因突变并发炎症性肠病,炎症性肠病是一种慢性的肠道非特异性疾病,多种细胞因子如干扰素等可以诱导STAT1基因的激活,表达STAT1的细胞浸润入肠道黏膜固有层,从而导致了炎症性肠病的发生。

STAT1 GOF突变与罕见的常染色体显性遗传性免疫缺陷疾病有关,有不同的临床表型,主要临床表现为慢性皮肤黏膜念珠菌病和支气管扩张,此外和一般人群相比,STAT1 GOF突变与吞噬细胞组织细胞增生症和自身免疫性疾病等疾病相关,并且自身免疫性疾病的发病率更高,国内外临床上均有报道[20-23]。STAT1 GOF突变合并的慢性皮肤黏膜念珠菌病主要表现为念珠菌感染导致的反复或持续性皮肤、指甲、口腔、生殖器黏膜的感染,发病年龄中位数为1岁,并且即使经过系统性的抗真菌治疗,仍有37%的患者迁延不愈,是严重的T细胞免疫缺陷的感染表现之一[24,25],而甲状腺功能减低和Ⅰ型糖尿病主要是自身免疫的结果,2016年Toubiana等[26]对世界范围内AD遗传的STAT1 GOF突变274例患者进行统计发现98%的病例患有慢性皮肤黏膜念珠菌病,37%的病例合并自身免疫性疾病,19%的患者有一种以上的自身免疫性疾病,其中甲状腺功能异常占大部分,其他包括Ⅰ型糖尿病、系统性红斑狼疮、炎症性肠病、免疫性血小板减少等各种免疫性疾病,并且还有20%自身免疫性抗体可以被检测到,但直到临床报道时间尚未出现临床症状,国内外临床上均有报道[27,28]。

3.4 STAT1 GOF突变疾病的治疗

STAT1 GOF合并慢性皮肤黏膜念珠菌病的治疗主要是抗真菌治疗为主,但是往往效果不佳,易反复和迁延不愈,患有严重感染和自身免疫疾病表现的STAT1 GOF突变患者的治疗取决于造血干细胞移植和/或口服JAK抑制剂,病例1在我科一直应用包括氟康唑在内的综合抗感染治疗,规律使用胰岛素控制血糖,但其治疗不积极,患儿目前血糖控制不理想,并且合并支气管扩张易反复感染;病例2目前甲状腺功能能维持正常,口腔黏膜、肛周皮肤真菌感染已愈,但应用氟康唑后合并肝功能损伤,停用后出现反复口腔溃疡和支气管扩张;病例3在我科当时进行了抗真菌、抗细菌等综合治疗,因为合并支气管扩张、炎症性肠病治疗效果不理想,目前3例病人随访治疗中。