【综述】白细胞介素10及其受体基因突变所致极早发炎症性肠病诊治进展!
2009年Glocker等[1]首次报道了白细胞介素(IL)-10受体(IL-10R)基因突变导致的极早发炎症性肠病(VEO-IBD)病例。国内许永彬等[2]、刘黎黎等[3]及彭凯玥等[4]共报道了4例新生儿期发病的VEO-IBD,经基因测序证实均存在IL-10RA基因突变。为提高对本病的认识,避免漏诊及延误诊断,现就IL-10基因及IL-10R基因突变致VEO-IBD的临床特点、诊断、治疗及相关进展等进行综述。
一、VEO-IBD的特征
炎症性肠病(IBD)为遗传易感宿主对共生或致病微生物免疫反应失调所致,表现为胃肠道慢性炎症,可见于任何年龄[5]。IBD包括克罗恩病、溃疡性结肠炎、未分型IBD。其中VEO-IBD发生于6岁以内的患儿[6,7],占儿童IBD的4%~10%。VEO-IBD患儿临床表现与成人不同。VEO-IBD患儿发病时症状重,以炎症反应为主,多表现为广泛性结肠病变[8,9]。VEO-IBD对传统治疗方式,如激素、免疫抑制等反应不佳[1,10]。VEO-IBD患儿发病年龄早、环境暴露时间有限、具有较强家族史,提示宿主遗传占十分重要的作用。已有证据显示VEO-IBD多由单基因缺陷所致[11,12,13]。报道最多者为IL-10基因及IL-10R基因突变导致的VEO-IBD病例,世界范围内共报道57例。
二、IL-10信号通路及其致病机制
IL-10由多种细胞(包括单核细胞、巨噬细胞、树突细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞等)释放产生,可抑制促炎细胞因子,如肿瘤坏死因子(TNF)-α、IL-12等[14]。IL-10R由两条a链与两条b链构成[15]。动物实验证实,IL-10或者IL-10R基因敲除小鼠均表现为严重肠道炎症[16]。2009年,Glocker等[1]首次报道2例IL-10RA基因突变及2例IL-10RB基因突变所致VEO-IBD病例,并证实IL-10通路信号传导障碍,致转录激活因子3磷酸化受阻,患儿肠道高免疫炎症反应严重且难治。国内许永彬等[2]首次报道2例IL-10RA基因突变VEO-IBD病例。IL-10、IL-10RA、IL-10RB基因突变均可致VEO-IBD,IL-10信号通路对抑制肠道炎症起重要作用。
三、VEO-IBD的临床表现及实验室特征
1.发病年龄:
IL-10或IL-10R基因突变所致VEO-IBD,发病年龄早,多见于婴儿期[1,17]。Beser等[18]报道的VEO-IBD队列研究,包含患儿15例,其中IL-10R基因突变患儿平均发病年龄为5.0月龄,而非IL-10R基因突变患儿平均发病年龄为14.7月龄。我国报道的4例IL-10R基因突变所致的VEO-IBD病例均为新生儿期起病[4]。
2.消化道表现:
VEO-IBD患儿常见症状为腹痛、腹泻、黏液血便。此外,肛周病变也比较常见,以瘘管形成、肛周脓肿为突出表现,Beser等[18]报道肛周病变更多见于IL-10或IL-10R基因突变患儿,其他文献亦有类似报道[1,17,19]。Pigneur等[20]报道肛周病变主要可以分为两种类型:(1)广泛持续多发肛裂;(2)肛周脓肿及瘘管形成。Engelhardt等[19]报道患儿出现肠皮肤瘘、直肠阴道瘘。彭凯玥等[4]报道1例IL-10R突变患儿,于生后48d出现外阴皮肤红肿,左侧臀部肛周脓肿,后破溃形成肛瘘。VEO-IBD患儿肠道病变多累及结肠;而晚发型IBD患儿,则以末端回肠病变为主。Pigneur等[20]总结10例IL-10或IL-10R基因突变所致VEO-IBD患儿内镜表现:所有患儿中均可见严重结肠炎症,表现为浅表及深部溃疡,累及范围为直肠至右半结肠,病变具跳跃性、铺路石样改变。患儿肠镜病理组织学表现以上皮内肉芽肿、黏膜层单核细胞浸润及隐窝脓肿为特点。我国报道的4例IL-10RA基因突变患儿,肠镜均见结肠多发溃疡[2]。
3.全身表现及并发症:
VEO-IBD患儿常见全身表现为生长发育迟滞和营养不良,可能与发病年龄早、病情严重难以达到临床缓解、营养摄入量有限等因素有关[21,22,23]。肠道炎症持续可致发热、反复感染。而部分常见于晚发型IBD的肠外表现:如关节炎、虹膜炎、葡萄膜炎、皮肤结节性红斑等则较少见于上述患儿。Pigneur等[20]报道10例IL-10或IL-10R基因突变患儿,部分IL-10RB基因突变患儿表现为反复毛囊炎;少数IL-10RA基因突变患儿表现为皮肤湿疹。另外,IL-10或IL-10R基因突变患儿有反复严重感染史,多为呼吸道感染或脓毒血症。共4例患儿并发B细胞淋巴瘤。
4.实验室检查:
(1)血液检查:VEO-IBD患儿处于疾病活动期,可见其炎症指标红细胞沉降率(ESR)及C反应蛋白(CRP)增高,白蛋白降低。Pigneur等[20]报道患儿抗肠细胞抗体等自身抗体均阴性,仅有2例患儿表现为抗核抗体弱阳性;刘黎黎等[3]报道除抗核抗体弱阳性外,抗中性粒细胞胞质抗体、抗髓过氧化物酶抗体均阴性。故IL-10或IL-10R基因突变相关VEO-IBD患儿自身抗体阳性率较低[20],尚未发现特异性自身抗体。(2)粪便检查:粪常规可见明显白细胞升高、伴黏液[2]。并非所有患儿均有粪隐血阳性,部分患儿亦可为阴性[2,4],不具特异性;粪培养及乳糖酶检测阴性。
四、遗传学诊断及功能验证
根据Kotlarz等[17]报道,对于疑似IL-10、IL-10R基因缺陷所致VEO-IBD患儿,首先进行基因组测序,确定存在基因缺陷后,进一步行功能验证试验。许永彬等[2]采用反转录PCR扩增先证者及其父母的IL-10R基因组DNA,并对PCR产物进行双向序列测定。IL-10功能验证试验主要通过分离外周血单个核细胞,予脂多糖及IL-10共刺激培养,以Western印迹检测IL-10RA和磷酸化信号转导及转录激活因子3蛋白表达,酶联免疫吸附试验检测肿瘤坏死因子水平。实验结果表明:患儿和健康对照均可表达IL-10RA,但患儿下游功能明显缺陷,IL-10刺激后下游磷酸化信号转导及转录激活因子3无表达;TNF-α明显高于对照者,证实患儿体内炎症的负反馈调节功能严重受损。
Mao等[24]对患儿基因组DNA进行全外显子组捕获和测序,对于高通量测序结果进行分析、变异注释及筛选得出功能缺失型变异(获得终止密码子的突变、移码突变和关键剪接位点突变)、错义突变、非移码的缺失或插入;利用收录已知或疑似致病突变的数据库,如ClinVar、在线人类孟德尔遗传数据库(OMIM)和人类基因突变数据库(HGMD)筛选已知致病突变;同时采用Swiss-PdbViewer等多种工具预测错义突变的功能以及非编码调控序列;利用基于人群的大规模测序数据库,包括千人基因组测序计划、外显子组测序计划、外显子测序数据集合协作组等,排除正常人群中具有较高频率变异。最终在家系样本中进行Sanger测序验证。
五、诊断与鉴别诊断
1.诊断:
通常根据“儿童炎症性肠病诊断规范共识意见”[25]及“青少年儿童炎症性肠病诊断指南(波尔图标准)”[26],可作出IBD的诊断;若患儿发病年龄小于6岁,则可诊断为VEO-IBD[9]。Uhlig等[9]研究表明,对于VEO-IBD患儿,若符合以下特点:发病年龄早、阳性家族史、早期出现肛瘘及肛周脓肿、反复全身感染、对传统治疗无效,需考虑单基因突变所致,完善基因检测,以明确是否存在IL-10或IL-10R等基因突变。
2.鉴别诊断:
(1)牛奶蛋白过敏:常见于0~3岁儿童,严重过敏性结肠炎患儿可发生消化道出血[27],回避牛奶蛋白、换用深度水解蛋白配方或氨基酸配方替代喂养后,症状可缓解,且患儿全身状况一般良好;但食物过敏可能继发于基因突变[9],需结合其他实验室检查结果综合考虑,必要时可完善肠镜以鉴别诊断。(2)原发性免疫缺陷病:部分原发性免疫缺陷病,如常见变异型免疫缺陷病[28]、Wiskott-Aldrich综合征[29]及Omenn综合征等[9],可有类IBD肠道炎症改变,故需注意进行鉴别诊断。对VEO-IBD患儿常规需完善免疫球蛋白(IgA、IgE、IgG、IgM)、流式细胞淋巴细胞亚群分析、中性粒细胞功能检查,以鉴别原发性免疫缺陷病。必要时可进行基因检测,以明确诊断。
六、治疗
1.药物治疗:
IBD的治疗以激素、5-氨基水杨酸、免疫抑制剂及生物制剂为主,但VEO-IBD对上述传统治疗方式反应不佳[1,10]。激素作用机制为下调促炎因子,如前列环素、IL-1及IL-6等细胞因子[30],由于上述患儿存在IL-10通路缺陷,炎症抑制功能缺失,故进行激素治疗效果甚微。Beser等[18]对3例IL-10R基因突变患儿进行激素治疗,无法诱导疾病缓解;使用硫唑嘌呤进行免疫抑制治疗,疗效欠佳;使用TNF拮抗剂治疗,2例患儿实验室检查指标改善,疾病仅暂时缓解,无法长期控制疾病活动。此外,对于该类患儿,初期通常需采用营养支持。彭凯玥等[4]报道对1例IL-10RA基因突变患儿,予抗感染、沙利度胺、美沙拉秦控制肠道炎症反应,结合肠道内外营养支持后,患儿病情稳定。
2.手术治疗:
VEO-IBD患儿对于传统药物治疗反应差,同时肠道炎症严重且持续,故选择部分结肠或结肠次全切除、回肠造瘘术以暂时控制疾病发展。Murugan等[31]报道接受手术治疗患儿的平均年龄为24月龄,其中2例接受部分结肠切除术、3例行回肠造瘘术、3例回肠造瘘术后进行部分结肠切除。但VEO-IBD常有全消化道累及,伴全身表现,如反复发热、感染,故上述患儿行手术治疗后,仅暂时控制肠道局部炎症反应。Kotlarz等[17]亦报道,结肠切除或回肠造瘘术并无法使患儿长期临床缓解。此外,患儿因肛周脓肿、直肠阴道瘘而行手术治疗,术后伤口愈合困难、易感染,对患儿造成很大痛苦,同时增加了护理的难度。
3.移植治疗:
全球已报道17例接受异基因造血干细胞移植(HSCT)治疗患儿[1,4,12,17,19,20,31,32],均取得临床缓解。Glocker等[1]首次报道2例接受HSCT治疗的患儿;Engelhardt等[19]报道3例接受HSCT患儿,其中1例患儿接受HLA匹配同胞妹妹的HSCT,术前予二甲磺酸丁酯、氟达拉滨及兔抗胸腺细胞球蛋白预处理方案。移植2个月后,尽管合并巨细胞病毒感染、铜绿假单胞菌感染,并致脓毒症,但此时患儿排便成形,无需肠外营养支持;1年后患儿宿主嵌合率超过90%,且瘘管愈合、体重增加。另2例患儿分别在3岁11月龄、14月龄时接受HSCT,均为减强预处理方案,移植后临床缓解;随访32、21个月,患儿病情稳定。Yanagi等[32]报道1例患儿于21月龄接受脐带血造血干细胞移植,移植后2个月取得临床缓解。根据Murugan等[31]报道,移植排斥发生率较高,11例接受移植治疗的IL-10或IL-10R基因突变患儿中,3例发生排异[17,19]。故需使用降低排斥减强预处理,如移植后予环磷酰胺可降低排异与移植物抗宿主病发生率,同时早期进行免疫重建[33]。彭凯玥等[4]报道中国首例脐带血干细胞移植治疗IL-10RA基因突变VEO-IBD病例,患儿接受同性别无关供者HLA基因位点8/10的脐带血行干细胞移植,移植12周后,患儿嵌合体率95.7%,Sanger测序及蛋白功能验证IL-10RA基因突变点被修复,IL-10信号通路轴功能恢复正常。综合已有报道,HSCT可治愈IL-10或IL-10R基因突变所致VEO-IBD,并证实该基因缺陷定位于造血系统。
4.其他治疗策略:
关于其他治疗手段:如静脉应用IL-10基本无效且可导致不良反应;转基因乳酸乳球菌可产IL-10,经证实对IL-10基因敲除小鼠模型有显著抗炎作用[34],但对于IL-10R基因突变患儿则无明显疗效。近期Shouval等[35]研究表明,IL-1β参与IL-10R基因突变所致VEO-IBD;研究者将IL-1β受体阻滞剂阿那白滞素用于2例IL-10R基因突变患儿,治疗4~7周后,患儿临床症状缓解、内镜见黏膜部分愈合。但该药仅用于移植前过渡期治疗,有待进一步研究证实其是否可作为长期用药。
七、预后及随访
已报道的17例接受移植治疗的患儿[1,4,12,17,19,20,31,32],均已取得临床缓解。共4例患儿确诊为B细胞淋巴瘤,其中2例行HSCT前死亡;2例患儿经化疗后,情况缓解,后经HSCT治疗后治愈。此外,有2例患儿未行HSCT治疗,其中1例IL-10RA基因突变患儿出生后12周时起病,予沙利度胺及丙种球蛋白治疗后,随访至10岁情况稳定;另1例IL-10RB基因突变患儿,于12周时起病,行回肠造瘘术,未予药物治疗,病情稳定,拟行HSCT。国内报道的4例IL-10RA基因突变患儿,其中1例静脉使用甲泼尼龙治疗后,于6月龄时病情暂稳定后出院,未见后续随访报道;2例IL-10RA基因突变患儿经激素、免疫抑制治疗,效果不佳,于2、8月龄死亡;彭凯玥等[4]报道患儿接受脐带血干细胞移植11个月,临床持续缓解,体重及身长均有明显追赶生长。故提示基因突变位点与临床表现严重程度、转归间可能存在一定联系,且绝大多数IL-10及IL-10R基因突变所致VEO-IBD患儿,若不行移植治疗,总体预后不佳;而HSCT可为其带来治愈可能。
综上所述,IL-10及IL-10R基因突变所致VEO-IBD患儿发病早、临床症状严重。早期识别并及时完善基因检测对改善患儿预后十分重要。此外,IL-10及IL-10R基因突变所致VEO-IBD患儿的诊治过程,需小儿消化科、小儿外科、营养科及血液科等多学科团队协作,通过内镜明确诊断,及时处理外科并发症,同时抗炎治疗并营养支持以稳定患儿病情,最终行HSCT以达到治愈患儿的目的。
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