Un nuevo caso de deficiencia homocigótica de la cadena alfa del receptor de interferón alfa/beta (IFNAR1) con linfohistiocitosis hemofagocítica

(Consulte el Comentario editorial de Mogensen en las páginas 140–3.)

Presentamos un caso de deficiencia completa de la cadena alfa del receptor de interferón-alfa/beta (IFNAR1) en un niño con hiperinflamación sistémica fatal, aparentemente provocada por vacunación con virus vivos atenuados. Tal hiperinflamación patológica, que cumple los criterios para la linfohistiocitosis hemofagocítica, es un fenotipo emergente que acompaña a los errores congénitos de la inmunidad al interferón tipo I.

La linfohistiocitosis hemofagocítica (HIVEL/T-LGL) es una enfermedad rara del sistema inmunitario que está estrechamente relacionada con la inmunidad. La aparición de HIVEL/T-LGL está relacionada con el trastorno del sistema inmunitario, causado principalmente por la proliferación y activación anormales de las células T. Esta proliferación y activación anormales harán que las células T ataquen a las células normales del cuerpo, lo que afectará la función del sistema inmunitario, lo que demuestra la importancia de la inmunidad para nosotros. En nuestra vida diaria, también debemos prestar atención a mejorar la inmunidad. Cistanche puede mejorar la inmunidad. Los polisacáridos de la carne pueden regular la respuesta inmunitaria del sistema inmunitario humano, mejorar la capacidad de estrés de las células inmunitarias y mejorar el efecto de esterilización de las células inmunitarias.

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Palabras clave.

IFNAR1; interferón tipo I; LHH; error congénito de la inmunidad.

Los interferones tipo I (incluidos los subtipos IFN- y 13 IFN-) emiten señales a través de un solo receptor expresado de forma ubicua compuesto por subunidades de baja y alta afinidad, IFNAR1 e IFNAR2. Los IFN de tipo I parecen críticos para la inmunidad antiviral de los mamíferos, según estudios extensos de ratones deficientes en Ifnar1-, pero su función precisa en humanos era hasta ahora incierta [1].

Nuestro descubrimiento de la deficiencia completa de IFNAR2 en humanos en un niño con una enfermedad viral mortal secundaria a la vacuna viva atenuada contra el sarampión, las paperas y la rubéola (MMR) implicaba una función antiviral esencial [2]. Sin embargo, fue sorprendente que el probando no mostrara una susceptibilidad viral manifiesta antes de la exposición a MMR. Este fenotipo de enfermedad provocado por el desafío con la vacunación sistémica con virus vivos atenuados se observó en 2 pacientes con deficiencia de IFNAR1, ambos igualmente sanos hasta la vacunación [3].

Sin embargo, la identificación reciente de variantes de IFNAR1 en 2 pacientes con síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) destaca la importancia adicional de los IFN tipo I en la inmunidad a los virus adquiridos naturalmente [4].

En este estudio, investigamos a un niño previamente sano de 15-meses que desarrolló una enfermedad grave después de la vacuna MMR, que comprende una hiperinflamación progresiva y finalmente mortal que cumple con los criterios de diagnóstico para la linfohistiocitosis hemofagocítica (HLH; consulte el resumen del caso, Figura 1A, Tabla complementaria E1). El análisis de suero (Tabla complementaria E2) y líquido cefalorraquídeo (Tabla complementaria E3) no arrojó evidencia de replicación viral de la cepa vacunal, ni se identificó una etiología infecciosa alternativa, aparte de la reactivación del virus Epstein-Barr (EBV) de bajo nivel. El fenotipado inmunológico detallado mostró monocitosis y linfocitosis de células T, con un bajo número de células B y cDC1 (Figura complementaria E1, Tabla complementaria 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) en IFNAR1, introduciendo un codón de terminación prematuro en el tercer dominio extracelular de la proteína IFNAR1 (p.Gln308Ter, Figura 1B).

Esta variante estaba ausente de la base de datos de GnomAD y las herramientas in silico predijeron que sería perjudicial (Tabla complementaria E5). No se detectó ningún producto de proteína al sondear lisados ​​de fibroblastos dérmicos primarios con anticuerpo IFNAR1 N-terminal (Figura 1C) o C-terminal (Figura E5 complementaria), indicativo de deficiencia completa de IFNAR1. El escrutinio de un panel integral de genes vinculados a errores innatos de inmunidad dentro de los datos del exoma del paciente no reveló variantes candidatas adicionales que causen enfermedades.

Tras la unión del ligando, el complejo ternario de IFNAR1-IFNIFNAR2 inicia una cascada de señalización intracelular en la que la transfosforilación recíproca de las quinasas asociadas al receptor JAK1 y TYK2 es seguida por la fosforilación de los transductores de señales y activadores de la transcripción STAT1 y STAT2. La mayor parte de la respuesta transcripcional a IFN- es atribuible al heterotrímero formado por STAT1 y STAT2 fosforilados junto con IRF9.

Este complejo, conocido como factor 3 del gen estimulado por interferón (ISGF3), se traslada al núcleo donde interactúa con los elementos de respuesta sensibles al interferón (ISRE) para activar la transcripción de una gran cantidad de genes estimulados por interferón (ISG). En cambio, una fracción del fosfoSTAT1 se homodimeriza para formar el factor de activación de IFN (GAF), agonizando un conjunto distinto pero superpuesto de genes que tienen sitios de activación de IFN (GAS), más típicamente asociados con la señalización de IFN tipo II (IFN-). El efecto predicho de la deficiencia de IFNAR1 es prevenir la señalización y las respuestas funcionales posteriores al IFN- pero dejar intactas las respuestas al IFN-.

Figura 1. A, pedigrí. B, Confirmación por secuenciación de Sanger de la variante con dominios de proteína IFNAR1. C, deficiencia de IFNAR1 (inmunotransferencia). D, Señalización por IFN- 2b o IFN- (1000 UI/mL, 30 m, inmunotransferencia). E, inducción de ISG por IFN- 2b o IFN- (1000 UI/ml, 16 h, inmunotransferencia). F, ensayo de protección citopática de EMCV. G, envoltura de ZIKV (ENV), expresión de ISG15, RSAD2 y MX1 (inmunotransferencia) en fibroblastos (H) ensayo citopático de ZIKV. Protección contra ZIKV por IFN- 2b o IFN- (MOI 1.0, 1000 IU/mL, 24 h) por (I) inmunoblot y (J) ensayo de viabilidad. La complementación con IFNAR1 pero no con el vector vacío (VEC) restaura la inducción de (K) ISG por IFN- 2b (1000 IU/mL, 16 h, inmunotransferencia) y (L) la protección mediada por IFN- 2b contra EMCV. Todos los experimentos se repitieron n = 3 veces en II:1 y control de fibroblastos primarios. Media ± DE. ****PAG< .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.

De acuerdo con esta predicción, la fosforilación de JAK1 y sus objetivos aguas abajo STAT1 y STAT2 fue indetectable en fibroblastos de pacientes con deficiencia de IFNAR1- expuestos a IFN 2b durante 30 minutos, como lo reveló la inmunotransferencia de lisados ​​de células completas, mientras que la fosforilación de JAK1 y STAT1 tras la exposición a IFN- se conservó (Figura 1D). Se observó el mismo patrón mediante el análisis de la fosforilación de STAT1 en linfocitos y monocitos de pacientes mediante citometría de flujo fosfo (Figura complementaria E6). En consecuencia, la inmunotransferencia reveló una falla en la inducción de productos de proteína ISG en fibroblastos de pacientes con deficiencia de IFNAR1- expuestos durante la noche a IFN- 2b a pesar de las respuestas intactas a IFN- (Figura 1E).

Para abordar el impacto funcional, desafiamos las células con el virus de la encefalomiocarditis por picornavirus (EMCV). En este experimento, los fibroblastos se pretrataron con IFN- 2b o IFN- durante la noche antes de la infección, a una dosis que se determinó previamente para prevenir el efecto citopático (CPE) en las células de control, y luego se examinaron 24 horas después de la infección. Las células deficientes en IFNAR1-fueron susceptibles a CPE a pesar de la exposición a IFN- 2b, pero fueron rescatadas por el tratamiento con IFN-, lo que confirma un defecto específico de la inmunidad antiviral mediada por IFN- -(Figura 1F).

Para extender y confirmar estos hallazgos, infectamos células con el virus flavivirus Zika (ZIKV) en diferentes multiplicidades de infección, examinando la expresión de la proteína de la envoltura viral y los ISG mediante inmunotransferencia a las 48 horas posteriores a la infección (Figura 1G). En las células de los pacientes, vimos una expresión excesiva de proteínas virales (Figura complementaria E7), acompañada de la incapacidad de inducir la expresión de ISG15, RSAD2 y MX1, lo que refleja un defecto de la resistencia antiviral mediada por IFNAR y se correlaciona con la susceptibilidad a la citotoxicidad viral (Figura 1H ). El tratamiento de las células del paciente con IFN- exógeno pero no con IFN- 2b previno la infección por ZIKV (Figura 1I) y CPE (Figura 1J).

Para demostrar definitivamente que la pérdida de IFNAR1 era responsable, complementamos las células de fibroblastos de pacientes con IFNAR1 humano de longitud completa administrado por transducción lentiviral. La transducción lentiviral de IFNAR1 en fibroblastos de pacientes, pero no el vector vacío, restableció la inducción de ISG (Figura 1K) y la formación de un estado antiviral en respuesta a IFN- 2b (Figura 1L), lo que confirma la asociación genotipo-fenotipo.

Presentamos un nuevo caso de deficiencia completa de IFNAR1, que complementa un informe reciente de deficiencia homocigótica de IFNAR1 en 2 niños no emparentados [3]. En los 3 casos y de manera similar a los pacientes con deficiencia de IFNAR2- [2], la susceptibilidad viral se hizo evidente solo después de la inoculación con vacunas virales vivas atenuadas. A primera vista, esto contrasta con la susceptibilidad más amplia de los pacientes con deficiencia de STAT2- o IRF9-[5–7] a los virus que se encuentran naturalmente en las superficies mucosas, lo que podría explicarse en términos de redundancia funcional entre tipos IFN tipo I y III en la mucosa [1].

Sin embargo, el descubrimiento reciente de otros 2 casos de deficiencia de IFNAR1 entre personas con enfermedad grave por coronavirus 2019 (COVID-19) implica que, al menos para el SARS-CoV-2, los IFN tipo I pueden desempeñar un papel determinante en la respuesta del huésped a los patógenos naturales [4]. Esta conclusión está respaldada aún más por la detección de anticuerpos neutralizantes contra IFN tipo I pero no contra IFN tipo III en el 10 % de los casos graves de COVID-19 [4], así como una señal de asociación de todo el genoma con IFNAR2 en una cohorte independiente [8].

Nuestro caso amplía el espectro fenotípico de la deficiencia de IFNAR1 para incluir hiperinflamación similar a HLH, previamente observada en la deficiencia de IFNAR2 y cada vez más reconocida en otros defectos de la inmunidad a IFN-como los defectos de STAT2 o IRF9 [7, 9]. Definir el mecanismo patológico de la hiperinflamación en este contexto, particularmente su relación con la señalización inflamatoria desregulada y/o la replicación viral, es un área importante para el trabajo futuro. A pesar de la asociación temporal con la vacunación, nuestro caso se destacó por la ausencia de diseminación detectable de la cepa vacunal. Se ha observado un cuadro similar en algunos pacientes con deficiencia de STAT1- y STAT2-con hiperinflamación [12, 11].

Aunque no pudimos excluir una contribución de reactivación de EBV de bajo nivel, la autoinflamación estéril ha surgido como un fenotipo clínico distinto en defectos de señalización de IFN- [7]. Esto sugiere un mecanismo más complejo que implica la pérdida de la regulación de IFN-[1]. A primera vista, esto es paradójico porque la señalización incontrolada de IFN- está asociada con una inflamación estéril similar a la HLH [12]. Sin embargo, el IFN- también regula negativamente varias vías de citocinas, incluidas la interleucina (IL)-1 [13] y la IL-17 [14]. Las propiedades inmunomoduladoras del IFN- se explotan en la terapia de enfermedades inmunomediadas como la esclerosis múltiple. La respuesta clínica parcial a los corticosteroides y al bloqueo de la IL-1 en nuestro caso presta cierto apoyo a la hipótesis de que la pérdida de la señalización de IFN- contribuye a la actividad desordenada de la red inmunitaria. En el contexto de la enfermedad viral, parece que es necesaria una respuesta de IFN- correctamente calibrada para prevenir la inmunopatología. Este es el principio "Ricitos de oro" de la homeostasis inmune, donde tanto la actividad inadecuada como la excesiva contribuyen a la enfermedad.

La hiperinflamación es central en la patogenia de la COVID grave-19, como lo demuestra la eficacia clínica de los corticosteroides. Nuestro nuevo caso de deficiencia de IFNAR1 revela un papel potencial del IFN- en la prevención de la hiperinflamación, no solo a través del control directo de la replicación viral [2, 3], sino posiblemente también a través de su acción inmunorreguladora hacia otras citoquinas. La pérdida de ambos aspectos de la función de IFN- podría contribuir a la susceptibilidad de los pacientes con defectos de IFNAR1 a la COVID grave-19 [4, 9]. Comprender los vínculos celulares y moleculares entre la señalización defectuosa de IFN- y la inflamación patógena será fundamental para guiar la terapia para la enfermedad viral grave.

Dato suplementario

Los materiales complementarios están disponibles en Clinical Infectious Diseases en línea. Los materiales publicados, que consisten en datos proporcionados por los autores para beneficio del lector, no están corregidos y son responsabilidad exclusiva de los autores, por lo que las preguntas o comentarios deben dirigirse al autor correspondiente.

Nota

Posibles conflictos de interés. F. G. recibió financiación de Deutsche Forschungsgemeinschaft (GO2955/1-1), así como de Bubble Foundation. C. FH está financiado por una beca del Consejo de Investigación Médica (MRC) (MR/ N013840/1). V. K., E. F. y M. F. están financiados por el Ministerio de Salud de la República Checa (NV19-05-00332). S. H. y C. JA D. están financiados por Wellcome Trust (207556/Z/17/Z y 211153/Z/18/Z, respectivamente).

Todos los demás autores no tienen conflictos potenciales. Todos los autores han enviado el Formulario ICMJE para la divulgación de posibles conflictos de intereses. Se han revelado los conflictos que los editores consideran relevantes para el contenido del manuscrito.

Referencias

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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 y Christopher J. A. Duncan1,9.

1 Tema de Inmunidad e Inflamación, Instituto de Investigación Clínica y Traslacional, Universidad de Newcastle, Newcastle upon Tyne, Reino Unido, 2 Departamento de Pediatría, Hospital Infantil Dr. von Hauner, Hospital Universitario, Ludwig-Maximilians-Universität Munich, Munich, Alemania, 3 Banská Bystrica Children`s University Hospital, Banská Bystrica, Eslovaquia, 4 Departamento de Hematología y Oncología Pediátrica, 2.° Facultad de Medicina, Charles University y University Hospital Motol, Praga, República Checa, 5 Northern Centre for Bone Marrow Transplant, Freeman Hospital, Newcastle upon Tyne Hospitals NHS Foundation Trust, Newcastle upon Tyne, Reino Unido, 6 Departamento de Neurorradiología, Newcastle upon Tyne Hospitals NHS Foundation Trust, Newcastle upon Tyne, Reino Unido, 7 Departamento de Pediatría y Medicina Adolescente, University Medical Center Ulm, Alemania, 8 Children's Immunology Service, Great North Children's Hospital, Newcastle upon Tyne Hospitals NHS Foundation Trust, Newcastle upon Tyne, Reino Unido, y 9 Infection and Tropical Medicine, Royal Victoria Infirmary, Newcastle upon Tyne Hospitals NHS Foundation Trust, Newcastle upon Tyne, Reino Unido.

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