Defekty genetyczne w przewlekłej chorobie ziarniniakowej

Molekularne podstawy przewlekłej choroby ziarniniakowej opierają się na defektach genetycznych dotyczących kompleksu oksydazy NADPH fagocytów. Obecnie znanych jest ponad 410 możliwych defektów w tym kompleksie enzymatycznym, które mogą prowadzić do rozwoju CGD¹. Każdy z tych defektów wpływa na jedną z podstawowych podjednostek enzymu odpowiedzialnego za wytwarzanie reaktywnych form tlenu w komórkach układu odpornościowego.

Genetyczne podłoże form sprzężonych z chromosomem X

Najczęstszą postacią przewlekłej choroby ziarniniakowej jest forma sprzężona z chromosomem X, która stanowi około 65-70% wszystkich przypadków w Ameryce Północnej i Europie Zachodniej². Ta forma choroby jest spowodowana mutacjami w genie CYBB zlokalizowanym na chromosomie Xp21.1³. Gen ten koduje białko gp91phox, znane również jako Nox2, które stanowi kluczową podjednostkę kompleksu oksydazy NADPH⁴.

Mutacje w genie CYBB charakteryzują się znaczną różnorodnością, obejmując zarówno pojedyncze zmiany nukleotydowe, jak i rozległe delecje mogące obejmować megabazy DNA⁵. Mutacje missensowne i nonsensowne, w tym te powstające w wyniku przesunięcia ramki odczytu, mogą prowadzić do powstania kodonu stop w dalszej części sekwencji, powodując przedwczesne zakończenie syntezy białka⁵.

Ze względu na lokalizację genu na chromosomie X, forma ta dotyka głównie mężczyzn, którzy posiadają tylko jedną kopię chromosomu X⁶. Kobiety mogą być nosicielkami mutacji, a w niektórych przypadkach również manifestować objawy choroby, szczególnie gdy dochodzi do niekorzystnej inaktywacji chromosomu X⁷.

Autosomalne recesywne formy choroby

Pozostałe formy przewlekłej choroby ziarniniakowej, stanowiące około 30-35% wszystkich przypadków, dziedziczą się w sposób autosomalny recesywny³. W tym typie dziedziczenia choroba dotyka równie często mężczyzn i kobiety, a do jej manifestacji konieczna jest obecność mutacji w obu kopiach danego genu³.

Najczęstszym genem odpowiedzialnym za autosomalne formy CGD jest NCF1 zlokalizowany na chromosomie 7q11.23, który koduje białko p47phox³. Mutacje w tym genie często wiążą się z łagodniejszym przebiegiem choroby ze względu na możliwość zachowania resztkowej aktywności oksydazy NADPH⁸.

Drugi pod względem częstości gen to NCF2 na chromosomie 1q25, kodujący białko p67phox³. Gen CYBA zlokalizowany na chromosomie 16q24 koduje białko p22phox i również może być przyczyną autosomalnej formy CGD³. Najrzadszymi przyczynami są mutacje w genach NCF4 (kodującym p40phox) na chromosomie 22q13.1 oraz CYBC1 na chromosomie 17q25.3⁹.

Nowo odkryte defekty genetyczne

Ostatnie badania zidentyfikowały dodatkowe geny związane z rozwojem przewlekłej choroby ziarniniakowej. Szczególną uwagę zwraca gen CYBC1 (C17ORF62), który koduje białko EROS (Essential Reactive Oxygen Species)¹⁰. Po raz pierwszy wykazano, że EROS reguluje obfitość heterodimerów gp91phox-p22phox kompleksu fagocytarnej oksydazy NADPH w komórkach ludzkich¹⁰.

Mutacje w genie EROS stanowią nową przyczynę przewlekłej choroby ziarniniakowej i podkreślają złożoność molekularnych mechanizmów odpowiedzialnych za prawidłowe funkcjonowanie kompleksu oksydazy NADPH¹⁰. Odkrycie to rozszerza nasze zrozumienie genetycznych podstaw choroby i może mieć znaczenie dla rozwoju nowych strategii terapeutycznych.

Funkcjonalne konsekwencje różnych mutacji

Charakterystyka kliniczna i ciężkość choroby, a także przeżywalność pacjentów, zależą w znaczący sposób od genu, typu i pozycji mutacji¹⁰. Mutacje w domenie błonowej lub cytoplazmatycznej zaburzają wybuch oddechowy w fagocytach, ale stopień tego zaburzenia może być różny w zależności od charakteru defektu genetycznego¹¹.

Badania wykazały wyraźną statystycznie istotną różnicę w długości życia między dwoma głównymi typami CGD⁸. Forma sprzężona z chromosomem X zazwyczaj charakteryzuje się wcześniejszą manifestacją infekcji lub nieswoistych chorób zapalnych jelit w porównaniu z formą związaną z genem NCF1². Do tej pory forma związana z genem NCF4 była kojarzona wyłącznie z nieswoistymi chorobami zapalnymi jelit, ale bez ciężkich infekcji².

Mechanistycznie przeżywalność pacjentów z CGD jest silnie związana z resztkową produkcją anionów ponadtlenkowych, niezależnie od konkretnego genu, którego dotyczy defekt¹². Nie jest jasne, dlaczego autosomalna recesywna forma CGD generalnie przebiega łagodniej, chociaż wykazano resztkową aktywność oksydazy NADPH w niedoborze p47phox⁸.

Diagnostyka molekularna defektów genetycznych

Dokładny defekt molekularny w przewlekłej chorobie ziarniniakowej można określić poprzez genotypowanie¹³. Współczesne metody diagnostyczne obejmują sekwencjonowanie egzomów, panele genów docelowych oraz sekwencjonowanie metodą Sangera do potwierdzenia wykrytych mutacji¹⁴.

Typy mutacji obejmują mutacje missensowne, nonsensowne, miejsca splicingowe oraz małe delecje w ramie odczytu¹⁴. Występują one w całych genach, a prawie wszystkie są nieobecne w bazie danych gnomAD¹⁴. Badania funkcjonalne ekspresji in vitro w komórkach pochodzących od pacjentów oraz w komórkach B transformowanych wirusem EBV wykazują zmiennie upośledzoną produkcję reaktywnych form tlenu, wskazującą na dysfunkcję kompleksu oksydazy NADPH¹⁴.

Test przepływowej cytometrii z użyciem dihydrorodaminy może również pomóc w identyfikacji kobiet będących nosicielkami formy sprzężonej z chromosomem X oraz form recesywnych¹⁵. W tych formach badanie z użyciem DHR wykazuje dwie populacje fagocytów: normalną i dotkniętą chorobą¹⁵.