CARD11 基因变异所致原发性免疫缺陷病研究进展

胡文慧 黄 瑛

复旦大学附属儿科医院消化科（上海 201102）

半胱天冬酶募集结构域11（caspase activation and recruitment domain 11，CARD 11）基因的胚系变异可引起3 种不同的原发性免疫缺陷病，分别为常染色体隐性遗传的CARD 11功能缺失性（loss-offunction，LOF）变异，主要与重症联合免疫缺陷有关；常染色体显性遗传的具有显性负抑制效应（dominant negative，DN）的LOF变异，主要与严重特应性皮炎，以及免疫缺陷有关；功能获得性（gain-of-function，GOF）变异可引起NF-κB 相关B 细胞增殖和T 细胞失能性疾病（B cell expansion with NF-κB and T cell anergy，BENTA）。CARD 11不同的变异类型会导致不同的临床免疫学表型，现对CARD 11基因变异所致原发性免疫缺陷病的发病机制、临床表现、免疫表型、治疗等研究进展进行总结，以期进一步了解CARD11变异相关疾病表型，有助于早期诊断和合理治疗。

1 CARD11蛋白结构和功能介绍

CARD 11 是由1 154 个氨基酸组成的一种支架蛋白，属于膜结合鸟苷酸激酶（membrane associated guanylate kinase，MAGUK）超家族成员[1]，在T细胞受体和B 细胞受体介导的细胞外信号转导中起重要的细胞内信号传递作用[2]。CARD 11 蛋白由N 端的CARD 结构域、LATCH 区、卷曲螺旋区（coiled-coil，CC）和C端的MAGUK结构域组成，其中MAGUK区由PDZ、SH3和GUK这3个亚结构域组成[3]。

淋巴细胞未激活时，CARD 11 在胞质中通过自抑制结构域的相互作用保持为非活化的闭合形式。CARD 11 通过CC 结构域的相互作用形成寡聚体，当淋巴细胞受体激活后，该寡聚体发生构象变化而活化[3]。处于开放构象的CARD 11 可与B 细胞淋巴瘤10（B-cell lymphoma 10，BCL 10）、相关淋巴组织淋巴瘤转位蛋白1（mucosa-associated lymphoid tissue lymphoma translocation protein 1，MALT1）、肿瘤坏死因子受体相关因子6（TNF receptor-associated factor 6，TRAF6）等结合，触发下游通路[4-5]。其中，CARD11通过CARD 结构域结合BCL 10，再通过BCL 10 间接结合MALT1，形成CARD11-BCL10-MALT1（CBM）复合物，该复合物是淋巴细胞激活、增殖、生长和代谢的重要调节因子，在传导淋巴细胞抗原受体信号和激活下游多条信号通路中起重要转导作用，如核转录因子（nuclear factor κB，NF-κB）、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信号通路[6-8]。通过对CARD11基因缺陷小鼠的T细胞和B细胞功能的研究进一步提示，CARD11参与固有免疫和适应性免疫，对T 细胞和B细胞的活化与功能起重要调节作用[9]。

2 CARD 11 双等位基因LOF 变异：重症联合免疫缺陷病

2013 年，CARD 11纯合LOF变异被首次发现可导致人类重症联合免疫缺陷（Q 945*和F 902-E946del）[10-11]，该类患者均在婴幼儿期起病，表现为重症耶氏肺孢子虫肺炎和低丙种球蛋白血症。2015年报道1例患者在携带CARD11纯合胚系变异（C150*）的同时还伴有体细胞第二位点回复变异（C 150 L），后者表达于CARD 11缺陷的T 细胞中，可部分恢复CARD 11的功能；患者除巨细胞病毒、耶氏肺孢子虫感染、复发性脓毒症以外，还患有Omenn 综合征，即重症联合免疫缺陷，伴脱屑性红皮病、进展性湿疹、肝脾淋巴结肿大和ⅠgE升高[12]。此外，有1例CARD11缺陷患者，不仅有重症联合免疫缺陷表现，还伴有严重的消化道炎症反应[13]。

该类患者尽管T 细胞和B 细胞总数正常，但是缺乏调节性T细胞，体外CD3/CD28抗体刺激患者T细胞表现出严重增殖缺陷，Th1和Th17细胞因子产生减少。外周B 细胞分化严重受阻，无法产生记忆性B 细胞，大量幼稚B细胞表现为过渡性CD10+CD38high表型，患者体液免疫严重受损，疫苗接种后保护功能缺失[10-11]。进一步研究发现，该类CARD11缺陷患者的T 细胞和B 细胞中抗原受体诱导的NF-κB 信号通路无法被激活，淋巴细胞分泌ⅠL-2 减少，导致T 细胞和B细胞协同缺陷，表现为重症联合免疫缺陷[10]。该类患者需要尽早进行异基因造血干细胞移植以重建免疫功能。等待移植过程中，可给予免疫球蛋白替代治疗，以及预防耶氏肺孢子菌感染[10-11]。

3 CARD11基因GOF变异：NF-κB相关B细胞增殖和T细胞失能性疾病

CARD11基因体细胞GOF变异与弥漫性大B细胞淋巴瘤，以及皮肤T细胞淋巴瘤和鳞癌发生有关[14-16]，但是CARD11胚系GOF变异却能导致BENTA疾病的发生。2012年首次在患有遗传性多克隆B细胞增多症的4例患者中发现常染色体显性遗传的CARD11胚系GOF杂合错义变异（E127G和G116S）[17]。2015年报道1例CARD11胚系GOF变异（G123D），并首次将该类疾病命名为BENTA病[18]。该类患者主要表现为生后一年内出现B 淋巴细胞增多症、脾肿大、淋巴结病变、反复肺部感染和病毒感染（如EB病毒、BK病毒、传染性软疣病毒），部分患者由于脾隔离症产生轻度贫血和血小板减少。

免疫学检查提示，该类患者的外周单个核细胞中CD 19+CD 20+CD 5intB 细胞比例显著增高，CD10+CD24highCD38high过渡性B细胞数过多，外周循环CD 27+记忆性B 细胞和类别转换的记忆性B 细胞数降低，免疫球蛋白分泌减少和体外浆母细胞分化不良，对肺炎球菌感染或脑膜炎球菌疫苗不能产生有效的抗体反应，提示B细胞分化障碍[18-20]。尽管BENTA患者外周T 细胞绝对计数基本正常，但是其CD 4+和CD 8+T 细胞在体外有丝分裂原刺激下表现出增殖能力低下，ⅠL-2分泌减少，提示T细胞失能[17-18,20]。

目前报道的BENTA 相关GOF 变异主要位于CARD（C 49Y）、LATCH（G116S、G123S、G123D、E 127 G）和CC（E 134 G）结构域[17-18,20-21]。这类CARD 11胚系GOF 变异能够导致其编码蛋白自发聚集，CBM复合体自发形成活性信号簇，并驱动淋巴细胞中NF-κB 信号通路结构性激活，最终引起B 细胞多克隆增殖和T细胞失能[18]。

BENTA 病患者可能对B 细胞恶性肿瘤的易感性增加，需要密切监测寡克隆性或单克隆B 细胞增殖迹象。曾有2 例BENTA 患者行脾切除术后外周血B细胞计数明显升高，提示脾切除术需谨慎[22]。对于BENTA 合并急性EBV 感染，曾有报道经静脉注射丙种球蛋白、利妥昔单抗、皮质激素和阿昔洛韦治疗有效[23]。曾给予2例BENTA患者西罗莫司治疗，获得部分疗效[20]。此外，CARD11体细胞变异所致弥漫性大B 细胞淋巴瘤的治疗药物，包括来那度胺和MALT 1蛋白酶抑制剂能否通过靶向调节CBM信号通路活性用于治疗BENTA仍需进一步研究[22,24-25]。

4 CARD11基因DN变异：严重特应性皮炎伴有免疫缺陷

2012年，一项全基因组关联研究发现CARD11基因上存在人类特应性皮炎的易感位点[26]。直到2017年首次报道8 例患者携带CARD 11杂合LOF 变异（L194P、R975W、E57D、dup183_196），临床表现为严重的特应性皮炎，伴有反复感染[27]。随后发现一个家系中携带R30W杂合变异的4例患者均于婴儿期起病，表现为特应性皮炎、联合免疫缺陷、早发哮喘、湿疹和食物过敏等[28]。一项研究分析携带28种CARD11罕见变异的60 例患者的临床表型，发现CARD 11杂合DN 变异所致临床表现十分丰富，主要包括严重特应性皮炎（73%）、哮喘（55%）、食物过敏（32%）、皮肤病毒感染（68%）、呼吸道感染（68%），少部分患者还有嗜酸性食管炎、自身免疫性疾病、中性粒细胞减少、口腔溃疡、低丙种球蛋白血症、淋巴瘤、肠病等表现[29]。

免疫功能实验提示，患者T细胞活化增殖能力受到不同程度影响，总体呈现低反应性且偏向Th2表型分化[27]。T细胞受体激活后产生的ⅠL-2和ⅠFN-γ分泌显著减少，对有丝分裂原和抗原的增殖反应下降，抗原特异性记忆T细胞缺失或显著减少。大部分患者体内ⅠgE水平和EOS计数均有升高。尽管功能性T细胞受损，但是循环T细胞数，以及初始T细胞、记忆T细胞和调节性T细胞的比例均正常[28]。

进一步体外实验发现，该类患者所携带的CARD 11杂合变异具有DN 效应，导致CARD 11蛋白 的功能缺失，影响CBM复合物结合，使得T细胞抗原受体诱导的NF-κB 和mTORC 1信号通路激活受损[27-28]。值得注意的是，具有DN 效应的CARD 11致病变异主要位于该基因的CARD或CC结构域[29]。

携带CARD11DN变异的患者所产生的特应性皮炎、感染、免疫失调等症状，虽不致命，但仍需要给予抗感染等对症治疗。靶向治疗过敏性免疫失调的生物制剂，如Dupilumab和美泊利单抗对治疗严重特应性疾病可能有效[13]。此外，有研究指出部分患者的疾病严重程度随着年龄增大会逐渐改善，并且给予患者补充谷氨酰胺后，mTORC 1 激活细胞增殖和ⅠFN-γ 产生的情况均有改善[27]。

5 结语

人类CARD11胚系变异导致的临床表现和免疫表型十分丰富。值得注意的是，即使拥有相同变异的无血缘关系或者有血缘关系的患者，其疾病症状类型和严重性也不尽相同，甚至同一个CARD11变异位点可以同时具有GOF和DN效应[30]。如今基因学检测方法，例如全外显子测序，有助于临床发现CARD11罕见变异，即使检测出的变异位点与既往报道中表型不符，仍然有可能是致病的。即使基础免疫表型分析没有发现CARD11变异患者的T细胞数量异常或特异性抗体缺陷，依然需要进一步体外功能实验和细胞实验，尤其是对淋巴细胞的NF-κB、JNK、mTOR 通路分析，以确定变异位点致病性。