NFKBIA突变致免疫出生缺陷研究进展

Research Progress on Inborn Errors of Immunity Caused by NFKBIA Mutation

摘要: NFKBIA突变致免疫出生缺陷极为罕见，目前全球仅报道23例病例，但其死亡率近50%，早期诊治尤为关键。NFKBIA编码IκBα，其突变导致IκBα降解受阻碍，引起NF-κB通路活化障碍，临床表现为免疫缺陷伴(或不伴)少汗或无汗型外胚层发育不良，主要治疗方式为免疫球蛋白替代治疗和抗感染治疗，根治方法为造血干细胞移植。近年来，对NFKBIA突变致免疫出生缺陷的研究逐渐增多，为提高临床医师对该病的认识，本文就NFKBIA突变致免疫出生缺陷研究进展进行综述。

Abstract: NFKBIA mutation-induced immunodeficiency is extremely rare, with only 23 cases reported worldwide, but with a mortality rate of nearly 50%, early diagnosis and treatment are critical. NFKBIA encodes IκBα, whose mutation leads to impaired degradation of IκBα, resulting in the impaired activation of the NF-κB pathway, which is clinically manifested as immune deficiency with or without hypohidrosis or anhidrosis ectodermal dysplasia. The main treatment is immunoglobulin replacement and anti-infection therapy, and the radical treatment is hematopoietic stem cell transplantation. In recent years, the research on NFKBIA mutation-induced immunodeficiency has been increasing gradually. To improve clinicians’ understanding of NFKBIA mutation-induced immunodeficiency, this paper reviews the research progress of NFKBIA mutation-induced immunodeficiency.

1. 引言

核因子κB (nuclear factor of kappa light polypeptide gene enhancer in B cell, NF-κB)是一种重要的、普遍存在的转录因子，由一组二聚体构成，参与免疫调节及炎症反应、淋巴细胞发育、肿瘤形成等 [1] 。NF-κB通路的激活被一系列抑制蛋白和调控蛋白严格控制 [2] 。NFKBIA基因编码IκBα蛋白，是NF-κB通路活化的重要抑制蛋白之一 [3] 。NFKBIA突变可致IκBα降解受损，引起NF-κB通路的持续抑制，导致无汗型外胚层发育不良伴免疫缺陷(anhidrotic ectodermal dysplasia with immunodeficiency, EDA-ID, OMIM#300291)。NFKBIA突变所致的EDA-ID为一种常染色体显性遗传免疫出生缺陷(Inborn errors of immunity, IEI)，临床表现为不同程度的无汗或少汗、锥齿、头发稀疏和免疫功能异常 [4] ，目前唯一根治方法为造血干细胞移植(hematopoietic stem cell transplantation, HSCT)。

至今，全球共报道23例NFKBIA突变患者(见表1) [5] - [22] ，NFKBIA突变导致的EDA-ID非常罕见，但其死亡率高，患者临床表现差异大，治疗效果也存在异质性 [17] 。因此，本文对目前NFKBIA突变导致的免疫出生缺陷相关报道进行总结，以便于临床医生更全面深入地认识该类疾病，早期启动有效诊治及深入开展机制研究，同时探寻更为有效的治疗方式。

2. 致病机制

NF-κB家族包括5个成员：NF-κB1 (p50/p105)、NF-κB2 (p52/p100)、c-Rel、RelA (p65)和RelB。这些转录因子通过N-末端约300个氨基酸的Rel同源结构域(rel homology domain, RHD)关联，该结构域包含了与DNA结合、二聚化、核易位和与NF-κB抑制蛋白(inhibitors of NF-κB, IκB)结合的序列。IκB家族包括IκBα、IκBβ、IκBε、IκBζ和MAIL蛋白等。IκB蛋白主要通过掩蔽NF-κB的核定位信号，阻止其入核和与DNA结合。当细胞处于静息状态，即未受到刺激时，NF-κB被IκB抑制，滞留在细胞质中。多数细胞中的NF-κB复合物为p50-RelA-IκBα三聚体 [23] [24] 。

NF-KB通路可被多种刺激因子激活，包括微生物成分(例如脂多糖)、Toll样受体(Toll like receptor, TLR)、肿瘤坏死因子(TNF-α)、白介素1 (IL-1)以及生长因子等。当细胞处于活化状态时，IκB被IκB激酶(IκB kinase, IKK)复合体通过特定丝氨酸残基磷酸化(Ser32和Ser36)，随后从NF-κB上脱落并被泛素化，继而被蛋白酶体降解。IκB降解后，NF-κB转录因子得到短暂释放并进入细胞核内调控目的基因表达。

Table 1. Clinical and mutational characteristics of patients with NFKBIA mutations

表1. NFKBIA突变患者的临床和基因突变特征

NR，未报道；HSCT，造血干细胞移植；IVIG，免疫球蛋白替代治疗；^#P3为P2的父亲，为马赛克突变(Mosaicism mutation)，P17、P18、P19来自同一家系。

突变的IκBα蛋白不受随后泛素化依赖的蛋白酶体降解，将NF-κB转录因子持续抑制在细胞质中，导致NF-κB通路的活化受损 [25] [26] 。

3. NFKBIA突变患者的基因突变特征

NFKBIA编码的IκBα蛋白是目前NF-κB抑制家族中唯一被鉴定和报道可以导致人类单基因疾病的抑制蛋白 [27] 。IκBα属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族，包括一个N端信号接收域(signal-receiving domain, SRD)、中间锚蛋白重复域(Ankyrin repeat domain)以及C端富含酸性氨基酸及苏氨酸的PEST序列(proline-glutamate/aspartate-serine threonine, PEST)和两个核转运序列(见图1)。N端信号接收域可接受磷酸化和泛素化信号，调节自身降解，是IκBα的重要功能结构域 [28] 。IκBα N端序列在物种之间高度保守，尤其是连续的六位氨基酸序列(DSGLDS)中第32位和第36位丝氨酸磷酸化位点 [29] 。

NFKBIA突变导致的EDA-ID于2003年首次报道 [5] ，截止目前，全球共报道23例NFKBIA突变患者，含15种不同NFKBIA突变(图1，表1)；其中，13例自发突变，1例马赛克突变(Mosaicism mutation)，其余10例患者未能获得其父母的基因突变数据，因此遗传方式未明。23例NFKBIA突变患者均为功能获得性突变，突变均位于NFKBIA基因1号外显子，影响IκBα氨基端的信号接收结构域。

NFKBIA突变有两种形式：错义突变和无义突变。错义突变影响S32和S36磷酸化位点或者相邻碱基，导致单个氨基酸替换，已报道19例患者有12种突变，分别为D31N、S32I、S32G、S32R、S32N、S32C、G33V、L34P、S36Y、S36A、M37K、M37R。无义突变位于S32位点的上游，提前引入早期终止密码子并通过在下游ATG位点重新启动翻译而产生N端截短的IκBα蛋白，共报道4例患者3种突变，分别为W11X、E14X、Q9X。目前对这两种突变形式的基因型–表现型相关性研究认为，IκBα错义突变导致的点突变体较无义突变导致的IκBα截断突变体表达水平更高，更严重损害经典和非经典NF-κB信号通路，临床表现因此更严重 [19] 。

在小鼠模型中，NFKBIA首个被描述的突变位点S32I通过基因敲除得到进一步研究，NFKBIA ^WT/S32I小鼠大多数表型与患者临床表型一致，但也表现出患者中未被描述的新特征，包括缺乏Peyer斑块，脾脏滤泡、边缘区和生发中心等次级淋巴器官，这为部分患者缺乏扁桃体和淋巴结以及在HSCT后免疫重建不良提供了潜在解释 [30] 。

文献中所有报道的突变位点均标注于序列上方。I-VI分别指示NFBIA的1-6号外显子。K21、K22指示为K48链多泛素化位点的精氨酸。S32、S36指示为两个重要功能磷酸化的丝氨酸。Ankyrin repeat domain：锚蛋白重复域，PEST：富含酸性氨基酸及苏氨酸的重复肽序列。

Figure 1. Schematic representation of NFKBIA gene domain and mutation

图1. NFKBIA基因结构域及突变

4. NFKBIA突变患者的免疫学特征

NFKBIA突变所致NF-κB通路活化受损可引起多种免疫表型，T淋巴细胞受影响最为显著 [5] 。10例NFKBIA突变患者出现T淋巴细胞增多症，其中8例患者幼稚T 细胞数目升高，7例患者记忆T细胞数目降低。在T淋巴细胞数目正常的患者中，也有1例患者出现幼稚T细胞比例增加和记忆T细胞比例降低(P5: E14X)。3例患者出现CD3+CD8+T和γδ +T细胞比例降低，2例患者出现γδ+T细胞比例增加，以及2例患者Treg细胞缺失。3例患者报道NK细胞数目下降，其中有1例患者进行了NK细胞功能评估并且正常(P7: S36Y)。另外，研究人员对13例患者T细胞体外增殖进行了进一步研究，使用α-CD3刺激患者PBMC后，9例患者表现出增殖受损，但使用其它刺激剂(如有丝分裂原等)可部分恢复正常，这表明患者由TCR参与介导的T细胞功能受损，但并未完全缺失。

NFKBIA突变除影响T细胞，还会影响B细胞，绝大多数NFKBIA突变患者B细胞数量正常，仅有1例患者报告有B细胞数量降低(P2: S32I)，但有6例患者报道记忆B细胞比例降低，1例患者幼稚B细胞比例增加。5例患者有高IgM、低IgG、低IgA综合表现，2例患者有高丙种球蛋白血症，3例患者为低丙种球蛋白血症。共有9例患者报道只有低水平或没有针对疫苗抗原的抗体。因此，NFKBIA突变导致的EDA-ID也是一种联合免疫缺陷。

目前，已报道的23例NFKBIA突变患者均未描述其固有淋巴细胞比例或计数情况。在NFKBIA ^WT/S32I小鼠模型中，NFKBIA ^WT/S32I小鼠的粒细胞正常，骨髓和浆细胞样树突状细胞计数与其同型野生型小鼠相似，但淋巴样树突状细胞计数较低。

5. NFKBIA突变患者的临床特征

5.1. 外胚层发育不良

NFKBIA突变主要影响EDA/EDAR/EDARADD信号通路介导的NF-κB活性调节，影响外胚层和中胚层之间的信号转导，导致外胚层发育不良表型 [31] 。该信号通路上其他基因突变(如EDA基因和NEMO基因)也会引起类似表型。外胚层发育不良的典型临床表现为少汗或无汗、毛发稀疏或全秃、少牙或牙齿形态异常三联症 [32] 。

已报道的23例NFKBIA突变患者中，17例患者都具有EDA的某些特征；其中12例患者观察到因缺乏功能性汗腺而导致的少汗或无汗症，10例患者表现出头发稀疏，8例患者有锥型齿。P3缺乏EDA表现，考虑因为他具有复杂的嵌合体突变表型，WT/WT基因型的细胞比例高于具有WT/S32I基因型的细胞比例(4:1)。然而，目前尚不清楚其它4例患者没有典型EDA表现的原因。

5.2. 感染

23例NFKBIA突变患者均以感染为首发表现。大多数患者在生命早期(<6月龄)就出现了由细菌、真菌和病毒引起的多重严重感染。19例患者报告了复发性上呼吸道感染或肺炎，病原包括由肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌、流感嗜血杆菌、A族溶血性链球菌、鲍曼不动杆菌、粪肠球菌和军团菌。8例患者报告了由A族溶血性链球菌、沙门氏菌、肺炎克雷伯菌、脑膜炎奈瑟菌、粘质沙雷氏菌或金黄色葡萄球菌引起的败血症或脑膜炎。部分患者还有特殊部位感染，包括骨髓炎、尿路感染、沙门氏菌肠炎、肛周脓肿等；患者对细菌的易感性可能是由于幼稚 B 细胞转换和分化为记忆 B 细胞的能力受损，导致抗体产生水平降低 [33] 。与MyD88或IRAK-4缺乏患者相似，这种对细菌的高易感性还可能与TLR/IL-1受体信号转导途径的反应受损有关 [34] [35] 。值得注意的是，4例患者有结核分枝杆菌感染，在接种卡介苗后出现皮肤脓肿，其中两例患者携带相同位点突变(P7: S36Y, P10: S36Y)。对分枝杆菌的易感性与NEMO缺陷综合征患者类似，可能与IL-12/IFN-γ通路受损有关，导致T细胞分泌IFN-γ减少 [36] [37] 。

NFKBIA突变患者还容易出现真菌感染，8例患者患有慢性皮肤黏膜念珠菌病，其中2例患者同时患有卡氏肺囊虫病。患者真菌感染表现可能与内皮细胞对IL-17反应缺陷相关，正如在一例患者中观察到Th17细胞下降(P8: M37K)，但目前还缺乏相关研究 [38] 。与其它CD40/CD40L缺乏患者相似，该通路受损的患者可能更容易发生肺囊虫病 [39] [40] 。此外，3例患者出现由轮状病毒、诺如病毒、副流感病毒、呼吸道合胞病毒和巨细胞病毒引起的严重病毒感染，NF-κB信号通路在诱导干扰素产生中有关键作用，NFKBIA突变可能会降低抗病毒干扰素的产生 [41] [42] 。

5.3. 其它临床表现

除感染外，少数NFKBIA突变患者还有自身炎症和自身免疫表现，如炎症性肠病(P6: Q9X, P15: S32N)，幼年特发性关节炎(P17: S36A)，自身免疫性溶血性贫血(P22: S32C)。另外，9例患者表现出生长发育迟缓，1例患者(P16: L34P)还报道了NFKBIA突变导致髓系分泌IL-1β过多和肝脏中性粒细胞蓄积 [43] 。患者广泛的临床和免疫学表型反映了NFKBIA基因对先天性和适应性免疫，以及免疫系统之外的巨大影响 [44] 。

6. 治疗

目前，针对NFKBIIA突变患者的主要治疗方式为静脉注射免疫球蛋白 (Intravenous Immunoglobulin, IVIG)替代治疗和抗感染治疗，根治方法为造血干细胞移植。目前，共有13例NFKBIA突变患者进行HSCT，8例患者在移植期间或移植之后死亡，死亡原因包括细菌性败血症、急性呼吸窘迫、进行性神经退行性疾病和小脑出血。5例患者移植成功，其中一例患者(P1: S32I)移植后随访已超过23年，该患者移植后总体情况良好，然而仍然有反复呼吸道和皮肤感染，需继续接受免疫球蛋白替代治疗 [45] 。需要注意的是，造血干细胞移植无法解决患者EDA表现。其余10例NFKBIA突变患者均接受IVIG和预防性抗菌治疗(如复方新诺明、氟康唑)，但部分患者仍存在复发性感染、弥漫性皮肤疣和慢性腹泻等；有分枝杆菌感染的患者额外接受规律抗结核和IFN-γ注射治疗。嵌合体突变患者(P3: S32I)未接受相关治疗。截止报道时，23例NFKBIA突变患者中有12例已经死亡，11例患者存活。

7. 小结

NFKBIA突变致免疫出生缺陷极为罕见，目前全球仅报道23例NFKBIA突变患者，但其死亡率近50%，早期、规范诊治对改善患者预后极为重要。NFKBIA功能获得性突变引起IκBα降解障碍，导致NF-κB通路持续抑制，从而引起感染、外胚层发育不良等临床表现。NFKBIA突变患者临床和免疫学表现异质性大，与基因突变类型相关。一旦临床确诊，需尽早开展预防性抗菌联合免疫球蛋白替代治疗，HSCT是NFKBIA突变患者唯一根除治疗方法，但不能纠正细胞固有免疫和某些淋巴器官发育缺陷，以及EDA表现，临床应根据患者的基因型和表现型具体讨论HSCT的适应性。

基金项目

重庆市教委科学技术研究项目(KJQN202200418)，国家儿童健康与疾病临床医学研究中心临床医学研究一般项目(NCRCCHD-2022-YP-07)。

NOTES

^*通讯作者。