STAT1功能獲得性突變3例臨床特點及基因分析

方 輝,張 雷,毛國順,李桂濤,李 利,趙曉峰,胡國生,朱 影

(阜陽市人民醫(yī)院兒科,阜陽 236000;*通訊作者,E-mail:ahfyww@126.com)

原發(fā)性免疫缺陷病(primary immunodeficiency diseases,PID)是基因變異或遺傳造成免疫缺陷的一種遺傳性疾病,自身免疫性疾病和免疫缺陷性疾病是免疫系統(tǒng)功能異常的結果,臨床證實多個單基因缺陷導致了具有自身免疫和免疫缺陷特征的罕見疾病,因此PID發(fā)病率不高,約(4-10)/105[1]。有文獻報道PID患者易并發(fā)腫瘤類疾病[2]、自身免疫性疾病[3](如變態(tài)反應性疾病、炎癥性疾病和自身免疫性疾病)、反復機會性感染[4]如各種真菌感染、嚴重系統(tǒng)性病毒感染主要是巨細胞病毒和EB病毒等疾病。發(fā)病率雖低,但是一旦發(fā)現(xiàn),因合并自身免疫性疾病及腫瘤類疾病影響預后[5]。不同的PID有不同的免疫缺陷方面及相關自身免疫性疾病方面表現(xiàn)及并發(fā)癥[6],比如自身補體缺陷與系統(tǒng)性紅斑狼瘡,X-連鎖無丙種球蛋白血癥與關節(jié)炎、濕疹血小板減少聯(lián)合免疫缺陷病與血管炎等有關,而信號傳導與轉(zhuǎn)錄激活因子1(STAT1)家族基因突變引起的原發(fā)性免疫缺陷病則與甲狀腺功能減退、自身免疫性糖尿病、自身免疫性肝炎、腸病、免疫性血小板減少性紫癜和自身免疫性溶血性貧血等有關。本研究對我院收治的3例慢性皮膚黏膜念珠菌病伴有自身免疫性疾病患兒的臨床特點及基因結果進行分析,具體如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取就診阜陽市人民醫(yī)院兒科的3例確診為信號傳導與轉(zhuǎn)錄激活因子1(signal transducer and activator of transcription 1,STAT1)功能獲得性突變(gain-of-function,GOF)的患兒,對其臨床特征、實驗室檢查進行回顧性分析總結。3例患兒均在我科進行對癥治療及隨訪。所有患兒及監(jiān)護人均在知情、自愿的情況下參與此次研究并簽署知情同意書,所有研究均符合阜陽市人民醫(yī)院倫理委員會的要求,符合醫(yī)學臨床研究標準和實施流程。

1.2 基因突變篩查

取得家屬知情同意并簽署知情同意書后,抽取患兒及其父母外周靜脈血2 ml,置乙二胺四乙酸抗凝試管中混勻后,送檢至上海交通大學醫(yī)學院附屬上海兒童醫(yī)學中心,對患兒及直系親屬完善高通量(high-throughput sequencing,NGS)測序。

2 結果

2.1 患兒一般情況

3例確診患兒,女性2例,男性1例,初次就診年齡3-12月,確診年齡是7-13歲,均因反復發(fā)熱、咳嗽入院,臨床表型特征有:慢性皮膚黏膜念珠菌病、反復呼吸道感染并發(fā)支氣管擴張、自身免疫性疾病等(見表1),免疫功能檢測結果有異常(見表2),基因檢測均證實為STAT1 GOF突變,突變位點不同。

表1 3例患兒一般情況

表2 3例患兒免疫功能檢測

2.2 基因突變檢測結果及臨床表型特征

病例1:女,7歲,生后8月起反復罹患“鵝口瘡”“反復呼吸道感染”,同時有身材矮小;4歲時在鄭州兒童醫(yī)院擬診為“免疫缺陷合并白色念珠菌感染”,不定期應用靜脈丙種球蛋白,一直未治愈。之后多次因發(fā)熱、咳嗽就診我院,診斷為免疫缺陷病、膿毒血癥、支氣管肺炎、真菌感染、皮膚感染、糖尿病酮癥酸中毒、營養(yǎng)不良,予以抗感染、調(diào)整血糖等綜合治療,送檢基因結果發(fā)現(xiàn)STAT1基因存在c.1154C>T突變,該突變導致基因編碼的蛋白385位氨基酸由蘇氨酸變?yōu)榧琢虬彼?P.Thr385Met,T385M),家系測序數(shù)據(jù)未檢測到父母攜帶該基因變異,屬新發(fā)突變。該患者基因測序圖譜見圖1。

圖1 病例1基因測序圖譜Figure 1 Gene sequences of case 1 and their parents

病例2:女,7歲,生后1歲因智力生長發(fā)育落后在安徽省立兒童醫(yī)院就診,擬診為先天性甲狀腺功能減低合并鵝口瘡、反復呼吸道感染,予服用左旋甲狀腺素片及其他治療。目前診斷為支氣管肺炎、支氣管擴張、真菌感染,基因測序結果發(fā)現(xiàn)STAT1基因存在c.494A>G突變,該突變導致基因編碼的蛋白165位氨基酸由天冬氨酸變?yōu)楦拾彼?P.Asp165Gly,D165G),家系測序數(shù)據(jù)未檢測到父母及妹妹攜帶該基因變異,屬新發(fā)突變。該患者基因測序圖譜見圖2。

圖2 病例2基因測序圖譜Figure 2 Gene sequences of case 2 and their families

病例3:男,13歲,自3月齡時反復感染肺炎、鵝口瘡等癥,入院診斷為支氣管肺炎,支氣管擴張,真菌感染,追問病史有反復腹瀉、腹痛病史,當時建議行基因測序,家長拒絕,后家長前往上海復旦大學附屬兒科醫(yī)院進一步檢查,診斷為膿毒血癥、真菌感染、炎癥性腸病、膽管感染,并在兒科醫(yī)院完善NGS測序,測序結果發(fā)現(xiàn)STAT1基因存在c.854A>G突變,此突變導致基因編碼的蛋白285位氨基酸由谷氨酰胺變?yōu)榫彼?P.Gln165Arg,Q285R),家系測序數(shù)據(jù)未檢測到父母及姐姐攜帶該基因變異,屬新發(fā)突變。該患兒基因測序圖譜因在外院檢查未能提供。

3 討論

3.1 STAT1 GOF突變概述

STAT1是STAT轉(zhuǎn)錄因子家族的成員之一,主要分為4型[7],分別為常染色體顯性(autosomal dominant,AD)的功能獲得性(gain-of-function,GOF)免疫缺陷和功能缺失性(loss-of-function,LOF)免疫缺陷,以及常染色體隱性(autosomal recessive,AR)遺傳的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膚黏膜念珠菌病(CMC)主要與AD遺傳的STAT1 GOF免疫缺陷相關[8]。STAT1 GOF突變在2011年因1個先天性甲狀腺功能減低合并慢性皮膚黏膜念珠菌病被Liu等首次報道[9],目前報道過的AD遺傳的STAT1 GOF突變基本均為錯義突變,多達105個突變位點,2016年報道STAT1 GOF突變中的大多數(shù)(87.6%)位于STAT1的盤卷線圈結構域(CCD)和DNA結合結構域(DBD)中,僅CCD中的GOF突變就高達病例的一半以上(52.6%)[10]。本研究報道的3例病例的突變位點各不相同,病例1突變位點發(fā)生在DBD,已有文獻報道[11],而病例2、3突變位點發(fā)生在CCD[5],3例病人均屬功能獲得性突變STAT1 GOF。

3.2 STAT1 GOF突變與淋巴細胞亞群改變

Depner針對26例STAT1 GOF突變患者檢查證實,大多數(shù)患者淋巴細胞亞群在正常范圍,CD3+T細胞異常者僅占10%,CD4+T細胞異常者僅占14%和CD19+B細胞異常的僅占10%,而IgA、IgG、IgM、IgE降低對應的百分比為26%,5%,9%,38%[12]。Chen等[13]通過對中國9例STAT1 GOF突變患者及臨床特征進行分析,發(fā)現(xiàn)STAT1 GOF突變的患者先天免疫和適應性免疫均存在缺陷。本研究病例1患兒T淋巴細胞總數(shù)減少,IgG、IgM明顯降低,病例2除了第一次淋巴細胞亞群檢查提示有NK細胞計數(shù)減少,其余CD3+T細胞、CD19+B細胞及免疫球蛋白化驗結果均正常,但是第二次住院化驗檢查顯示CD19+B細胞及NK細胞數(shù)均減低,病例3化驗淋巴細胞亞群提示CD3+T細胞、NK細胞計數(shù)均減低,所以外周血淋巴細胞亞群在STAT1 GOF突變患者有一定的臨床意義,需引起臨床醫(yī)生的高度關注。

3.3 STAT1 GOF突變機制及臨床表型

STAT1 GOF突變機制主要是STAT1的去磷酸化過程受阻,未磷酸化的STAT1在細胞內(nèi)持續(xù)活化,導致輔助性T細胞17(T helper cell 17,Th17)細胞免疫應答受損,Th17分化障礙及細胞因子的分泌減少,如白細胞介素(interleukin)IL-17A、IL-17F和IL-22等因子的分泌減少[14,15]。Th17細胞因子在宿主抵抗白色念珠菌感染免疫中起到重要作用,這也是導致STAT1 GOF并發(fā)慢性皮膚黏膜念珠菌病的最主要的遺傳病因之一[16-18]。STAT1 GOF并發(fā)自身免疫性疾病的發(fā)病機制不明,目前研究較多指向主要與Ⅰ型IFN反應增強有關[19]。

本研究病例1為STAT1基因突變并發(fā)Ⅰ型糖尿病,Ⅰ型糖尿病是一種慢性自身免疫性疾病,由于STAT1 GOF突變導致產(chǎn)生胰島素的胰島β細胞被免疫系統(tǒng)特異性破壞,而STAT1是胰腺β細胞凋亡和胰島炎癥的主要調(diào)節(jié)因子,故STAT1 GOF容易并發(fā)此疾病,而病例2為STAT1基因突變并發(fā)先天性甲狀腺功能減低,主要由于STAT1 GOF并發(fā)自身免疫性甲狀腺炎的結果,病例3為STAT1基因突變并發(fā)炎癥性腸病,炎癥性腸病是一種慢性的腸道非特異性疾病,多種細胞因子如干擾素等可以誘導STAT1基因的激活,表達STAT1的細胞浸潤入腸道黏膜固有層,從而導致了炎癥性腸病的發(fā)生。

STAT1 GOF突變與罕見的常染色體顯性遺傳性免疫缺陷疾病有關,有不同的臨床表型,主要臨床表現(xiàn)為慢性皮膚黏膜念珠菌病和支氣管擴張,此外和一般人群相比,STAT1 GOF突變與吞噬細胞組織細胞增生癥和自身免疫性疾病等疾病相關,并且自身免疫性疾病的發(fā)病率更高,國內(nèi)外臨床上均有報道[20-23]。STAT1 GOF突變合并的慢性皮膚黏膜念珠菌病主要表現(xiàn)為念珠菌感染導致的反復或持續(xù)性皮膚、指甲、口腔、生殖器黏膜的感染,發(fā)病年齡中位數(shù)為1歲,并且即使經(jīng)過系統(tǒng)性的抗真菌治療,仍有37%的患者遷延不愈,是嚴重的T細胞免疫缺陷的感染表現(xiàn)之一[24,25],而甲狀腺功能減低和Ⅰ型糖尿病主要是自身免疫的結果,2016年Toubiana等[26]對世界范圍內(nèi)AD遺傳的STAT1 GOF突變274例患者進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)98%的病例患有慢性皮膚黏膜念珠菌病,37%的病例合并自身免疫性疾病,19%的患者有一種以上的自身免疫性疾病,其中甲狀腺功能異常占大部分,其他包括Ⅰ型糖尿病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、炎癥性腸病、免疫性血小板減少等各種免疫性疾病,并且還有20%自身免疫性抗體可以被檢測到,但直到臨床報道時間尚未出現(xiàn)臨床癥狀,國內(nèi)外臨床上均有報道[27,28]。

3.4 STAT1 GOF突變疾病的治療

STAT1 GOF合并慢性皮膚黏膜念珠菌病的治療主要是抗真菌治療為主,但是往往效果不佳,易反復和遷延不愈,患有嚴重感染和自身免疫疾病表現(xiàn)的STAT1 GOF突變患者的治療取決于造血干細胞移植和/或口服JAK抑制劑,病例1在我科一直應用包括氟康唑在內(nèi)的綜合抗感染治療,規(guī)律使用胰島素控制血糖,但其治療不積極,患兒目前血糖控制不理想,并且合并支氣管擴張易反復感染;病例2目前甲狀腺功能能維持正常,口腔黏膜、肛周皮膚真菌感染已愈,但應用氟康唑后合并肝功能損傷,停用后出現(xiàn)反復口腔潰瘍和支氣管擴張;病例3在我科當時進行了抗真菌、抗細菌等綜合治療,因為合并支氣管擴張、炎癥性腸病治療效果不理想,目前3例病人隨訪治療中。

3.5 總結

通過3例患兒的診治,作者的體會是:盡管STAT1 GOF突變臨床表型多樣,但均存在著免疫功能缺陷,臨床中遇有慢性皮膚黏膜念珠菌病、反復呼吸道感染的患兒,要當心出現(xiàn)各種不同的自身免疫性疾病,需在臨床工作中隨訪關注,及時完善基因測序,避免漏診誤診,盡量做到早診斷早治療。