3.8 CARD11-Mangel
Caspase Recruitment Domain 11 (CARD11), auch bekannt als Caspase Recruitment Domain membrane-associated guanylate kinase protein 1 (CARMA1), ist ein Mitglied einer Familie von Membran-assoziierten Guanylatkinasen und fungiert als Gerüstprotein, das die Bildung von makromolekularen Komplexen erleichtert, die TCR- und BCR-vermittelte Signalisierung integrieren und die Aktivierung der kanonischer NF-kB-Signalweg (Bertin et al., 2001). Es wird überwiegend in hämatopoetischen und lymphoiden Geweben wie Milz, Thymus und peripheren Leukozyten exprimiert (Bertin et al., 2001). Nach Antigen-Rezeptor-Engagement und Aktivierung von PLC-γ wird Phosphatidylinositol-4,5-Bisphosphat (PIP2) in Inositol-1,4,5-Trisphosphat (InsP3) und Diacylglycerin (DAG) umgewandelt. Letzteres aktiviert die Proteinkinase C (PKC) -β in B-Lymphozyten und PKC-θ in T-Lymphozyten. PKC phosphoryliert die Linkerregion von CARD11 (Matsumoto et al., 2005; Sommer et al., 2005), die Konformationsänderungen induzieren, die es CARD11 ermöglichen, mit dem B-Zell-Lymphom 10 (BCL10) und dem Mukosa-assoziierten Lymphoidgewebe-Lymphom-Translokationsprotein 1 (MALT1) zu assoziieren (McCully & Pomerantz, 2008). Der CARD11-BCL10-MALT1 (CBM) -Komplex rekrutiert das Tumor-Nekrose-Faktor-Rezeptor-assoziierte Faktor 6 (TRAF6) -Protein, das den IkB-Kinase (IKK) -Komplex aktiviert, der den Inhibitor IkBa phosphoryliert, was zu seiner Phosphorylierung und Ubiquitinierung führt. Dies gibt Untereinheiten von NF-kB von IkBa frei. NF-kB-Dimere können somit in den Zellkern translozieren und an Konsensussequenzen von Zielgenen binden, wodurch deren Transkription vermittelt wird (Abb. 4.2). Insbesondere bindet CARD11 an die regulatorische Untereinheit IKK-γ (auch bekannt als NF-kB essential modulator, NEMO) (Stilo et al., 2004) und moduliert seine Polyubiquitinierung nach Antigen-Rezeptor-Stimulation (Shambharkar et al., 2007). Diese Modifikation ist essentiell für die IKK-Kinaseaktivität (Shambharkar et al., 2007).
Eine Rolle des CBM-Komplexes für die Immunfunktion und Homöostase wurde weiter nachgewiesen, als somatische Funktionsgewinn-Mutationen von CARD11 und chromosomale Translokationen mit BCL10 und MALT1 bei Patienten mit diffusem großzelligem B-Zell-Lymphom und MALT-Lymphom identifiziert wurden (Shaffer, Young, & Staudt, 2012). Interessanterweise bestimmte die Einführung von CARD11-Punktmutationen, die bei Lymphomen in Antigen-aktivierte reife B-Lymphozyten bei Mäusen gefunden wurden, einen Wechsel vom Selbstantigen-induzierten B-Zelltod zur T-Zell-unabhängigen Proliferation, was darauf hindeutet, dass CARD11 auch als Modulator der B-Zelltoleranz wirkt (Jeelall et al., 2012).
In jüngerer Zeit wurden biallelische Funktionsverlustmutationen von CARD11 bei Patienten mit kombinierter Immunschwäche identifiziert. Stepensky et al. haben ein 13 Monate altes weibliches Kind beschrieben, geboren zu blutsverwandten Eltern, die mit wiederkehrenden Infektionen vorgestellt, einschließlich P. jiroveci-Pneumonie und progressive Panhypogammaglobulinämie (Stepensky et al., 2013). In ähnlicher Weise haben Greil et al. berichtete über den Fall einer 6 Monate alten Frau, die von blutsverwandten Eltern geboren wurde und an P. jiroveci-Pneumonie und Agammaglobulinämie litt (Greil et al., 2013). Beide Patienten hatten eine normale Anzahl von T- und B-Lymphozyten in der Peripherie mit einem polyklonalen TCR-Repertoire und konservierten Spiegeln von TRECs- und Kappa-Rezeptor-Exzisionskreisen, was darauf hinweist, dass die Erzeugung von T- und B-Lymphozyten nicht betroffen war. Allerdings waren B-Zellen unreif, mit einem erhöhten Anteil an transitorischen B-Lymphozyten (Greil et al., 2013; Stepensky et al., 2013). Darüber hinaus exprimierten sowohl naïve als auch transitorische B-Lymphozyten geringere Mengen an B-Zell-Aktivierungsfaktor-Rezeptor (BAFF-R) (Stepensky et al., 2013). In beiden Fällen wurden signifikante Anomalien im T-Zell-Kompartiment identifiziert. Insbesondere hatten beide Säuglinge eine deutlich verringerte Anzahl zirkulierender Treg-Zellen. In vitro wurde die Proliferation von T-Lymphozyten zu löslichem Anti-CD3 aufgehoben. Die Stimulation von T- und B-Lymphozyten mit PMA und Ionomycin führte zu einem defekten IkBa-Abbau, einer verringerten p65-Phosphorylierung und Kerntranslokation sowie einer beeinträchtigten Zytokinproduktion im Vergleich zu dem, was bei gesunden Kontrollen beobachtet wurde. Darüber hinaus produzierten T-Lymphozyten, die in vitro mit PMA und Ionomycin oder mit löslichem Anti-CD3 / CD28 aktiviert wurden, reduzierte Mengen an IL-2 und konnten die Expression von ICOS, CD25 und OX40 nicht hochregulieren. In ähnlicher Weise führte die Stimulation von B-Lymphozyten mit Anti-IgM zu einer reduzierten Expression von CD25 und ICAM-1 im Vergleich zu Kontrollen (Greil et al., 2013; Stepensky et al., 2013). Diese Daten wiesen stark auf eine fehlerhafte NF-kB-Aktivierung hin. WES zeigte bei beiden Patienten biallelische CARD11-Mutationen, insbesondere eine Nonsense-Mutation (Q945*) (Greil et al., 2013) und eine Deletion von Exon 21 (Stepensky et al., 2013). Die Einführung der Q945 * -Mutation in die CARD11-defiziente JPM50.6 Jurkat-T-Zelllinie führte zu einer Unfähigkeit, NF-kB zu aktivieren, und zu einer deutlich defekten IL-2-Produktion (Greil et al., 2013). Card11- /- Mäuse und unmodulierte Mäuse (die eine hypomorphe Card11-Mutation tragen) zeigen einen ähnlichen Phänotyp mit selektivem Defekt in der NF-kB-Aktivierung, verminderter Proliferation und beeinträchtigter Zytokinproduktion als Reaktion auf TCR / BCR-Stimulation, Hypogammaglobulinämie und schlechte Antikörperantworten auf T-abhängige und T-unabhängige Antigene (Hara et al., 2003; Jun et al., 2003). Insgesamt identifizieren diese Beobachtungen Keimbahn-Funktionsverlust-Mutationen von CARD11 als neuartige Ursache für kombinierte Immunschwäche mit dysfunktionalen T- und B-Lymphozyten.Interessanterweise wurde auch gezeigt, dass heterozygote Gain-of-Function-Mutationen der Keimbahn in CARD11 T- und B-Zell-Anomalien verursachen. Insbesondere Snow et al. berichtet vier Patienten aus zwei Familien, die mit Splenomegalie und B-Zell-Lymphozytose vorgestellt. Immunologische Untersuchungen ergaben eine erhöhte Anzahl polyklonaler Spätübergangs-B-Zellen in der Peripherie, eine verstärkte B-Zellproliferation in vitro als Reaktion auf IgM-Stimulation und eine erhöhte nukleare Translokation des p65-Proteins in zirkulierenden B- und T-Lymphozyten (Snow et al., 2012). Die Akkumulation von späten Übergangs-B-Zellen in der Peripherie spiegelte keine erhöhte Proliferation oder ein verbessertes Überleben wider und war wahrscheinlich auf einen erhöhten Output aus dem Knochenmark zurückzuführen. Die histologische Untersuchung von Lymphgewebe zeigte prominente Primärfollikel mit atrophischen Keimzentren. Die Patienten hatten eine verringerte Anzahl zirkulierender Gedächtnis-B-Zellen und konnten keine Antikörperantworten auf Polysaccharidantigene aufbauen. Darüber hinaus war die Differenzierung der B-Lymphozyten der Patienten in Plasmablasten in vitro beeinträchtigt.
Die Verwendung der massiv parallelen mRNA-Sequenzierung ermöglichte die Identifizierung einer heterozygoten E127G-Mutation von CARD11 bei betroffenen Patienten aus der ersten Familie. Die Einführung dieser Mutante in CARD11-defiziente JPM50.6 T-Zellen führte zu einer konstitutiven Aktivierung von NF-kB. Es wurde festgestellt, dass der betroffene Patient aus der zweiten Familie eine heterozygote G116S CARD11-Mutation trägt, von der zuvor berichtet worden war, dass sie eine somatische Gain-of-Function-Mutante in einem DLBCL-Tumor ist (Lenz et al., 2008). Trotz der aktivierenden Natur der CARD11-Mutationen zeigten die T-Lymphozyten der Patienten eine defekte Proliferation, eine verminderte Expression von CD25 und CD69 und eine beeinträchtigte Produktion von IL-2 als Reaktion auf die Stimulation mit löslichem Anti-CD3 / CD28. Die Einführung der E127G-Mutante in normale T-Zellen führte zu einer erhöhten CD69-Expression und IL-2-Produktion; wenn die Zellen jedoch über CD3 / CD28 stimuliert wurden, produzierten sie signifikant weniger IL-2 und zeigten eine verringerte Proliferation im Vergleich zu Kontrolltransfektanten (Snow et al., 2012). Diese Daten zeigen, dass heterozygote CARD11 Gain-of-Function-Mutationen der Keimbahn eine konstitutive NF-kB-Signalisierung verursachen, die eine erhöhte Freisetzung von Übergangs-B-Zellen aus dem Knochenmark, eine selektive Expansion von Übergangs- und naïven peripheren B-Zellen fördert, verbunden mit der Unfähigkeit, einen Speicher-B-Zell-Pool aufrechtzuerhalten und Induktion von T-Zell-Anergie. Dieser Zustand wurde auch als „B-Zell-Expansion mit NF-kB- und T-Zell-Anergie“ -Syndrom bezeichnet (Snow et al., 2012). Insgesamt zeigen diese Daten, dass sowohl Funktionsverlust- als auch Funktionsgewinn-Mutationen von CARD11 die T-Zellfunktion stören.
