Presentazione clinica e diagnosi

X-linked severe combined immunodeficiency (SCIDX-1) è la forma più comune di SCID che rappresenta circa il 45% dei casi riportati (McWilliams et al., 2015). Con la recente revisione delle stime dell’incidenza della SCID basata sui risultati dello screening neonatale (Kwan et al., 2014), la comparsa della SCIDX-1 può essere prevista in ∼1:60 000 nascite maschili.

In genere, i pazienti SCIDX-1 si presentano nei primi mesi di vita con il fenotipo sopra descritto di suscettibilità alle infezioni gravi e mancata crescita. Le indagini di laboratorio di solito rivelano una profonda linfopenia delle cellule T e NK (natural killer) con conservazione delle cellule B anche se la produzione di immunoglobuline è gravemente ridotta, se non assente. Le cellule T mature non solo mancano dal sangue periferico, ma sono anche virtualmente assenti nei tessuti linfoidi periferici. Il timo manca di differenziazione corticomidollare, i precursori linfoidi sono scarsi e i corpuscoli di Hassall non sono presenti. Questi risultati indicano un blocco precoce nella differenziazione delle cellule T.

Mentre la SCIDX-1 è facilmente riconoscibile in presenza di caratteristiche cliniche tipiche, sono stati descritti anche diversi casi con presentazione clinica e/o di laboratorio atipica, che includono caratteristiche più lievi e/o un esordio clinico ritardato con perdita progressiva del numero e della funzione delle cellule T (Brooks et al, 1990; de Saint-Basile et al., 1992; Schmalstieg et al., 1995; Thrasher et al., 2005; Hsu et al., 2015), e/o la presenza di un numero insolito di cellule T e/o NK (Mella et al., 2000; Ginn et al., 2004; Estevez et al., 2014). Inoltre, sono state descritte anche presentazioni cliniche di SCIDX-1 che imitano la sindrome di Omenn (Shibata et al., 2007; Wada et al., 2008; Gruber et al., 2009). Infine, l’incisione materna delle cellule T può risultare in un alto numero di cellule T, che può confondere e ritardare la diagnosi di SCIDX-1.

Come indica la sua denominazione, questa forma di SCID è un tratto X-linked ereditato. Il gene alla base della SCIDX-1 è stato inizialmente mappato sul braccio lungo del cromosoma X (Xq13) a metà degli anni ’80 (de Saint Basile et al., 1987; Puck et al., 1993a). Dopo la clonazione e la localizzazione del gene che codifica per la catena gamma comune dei recettori delle citochine (IL2RG (interleukin-2 receptor gamma)) allo stesso locus, è stato riconosciuto che i pazienti SCIDX-1 portavano mutazioni che interessavano l’espressione del prodotto del gene IL2RG, la catena gamma comune (γc, nota anche come CD132), un componente critico dei recettori delle citochine per l’interleuchina (IL)-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15 e IL-21 (Kovanen e Leonard, 2004). IL2RG è stato quindi identificato come il gene che, se mutato, causa la SCIDX-1 (Takeshita et al., 1992; Noguchi et al., 1993; Puck et al., 1993b). Il gene IL2RG si estende su 4,5 kb di DNA genomico ed è organizzato in otto esoni che codificano un cDNA (acido deossiribonucleico complementare) di 1124 nucleotidi. La proteina γc è un membro della famiglia dei recettori delle citochine ed è espressa sulla superficie delle cellule linfoidi, mieloidi e delle cellule progenitrici ematopoietiche (Leonard, 1994; Orlic et al., 1995). La porzione extracellulare della molecola è codificata dagli esoni 1-5 e porta le cisteine conservate nella famiglia genica e il motivo del triptofano ripetuto, serina (WSXWS). La maggior parte dell’esone 6 codifica la porzione transmembrana, e gli esoni 7-8 codificano il dominio intracellulare che si associa al membro 3 della famiglia Janus kinase (JAK3) (Russell et al., 1994; Miyazaki et al., 1994). Le mutazioni isolate da pazienti affetti si trovano in tutta la sequenza IL2RG, con particolare concentrazione negli esoni 3-5. Le mutazioni missenso sono i cambiamenti patogenetici più comuni trovati nei pazienti affetti, seguiti da varianti nonsense e inserzioni/delezioni (Puck et al., 1996). Le mutazioni che abrogano l’espressione e la funzione di γc sono probabilmente il risultato del tipico fenotipo SCID nei pazienti affetti. D’altra parte, presentazioni cliniche atipiche di SCIDX-1 sono state descritte in pazienti portatori di mutazioni splice-site o missenso di IL2RG con conseguente espressione di quantità inferiori di proteina γc con conservata affinità di legame per IL-2, o mutazioni del gene γc che riducono l’interazione con JAK3, e quindi l’attivazione delle cellule T (DiSanto et al., 1994; Russell et al., 1994; Schmalstieg et al., 1995). Infine, alcune mutazioni missenso di IL2RG possono risultare nell’espressione di quantità normali di proteina γc con ridotto legame di IL-2 (o IL-7) (Sharfe et al., 1997; Kumaki et al., 1999).

La fisiopatologia della malattia è definita dal ruolo critico di γc in diverse importanti vie di segnalazione delle citochine (Figura 1). Insieme alle subunità IL-2Rα e IL-2Rβ, γc compone il recettore cellulare per IL-2 ed è essenziale per la sua trasduzione del segnale attraverso l’attivazione di JAK3 (Leonard et al., 1994). Inoltre, γc è anche un membro dei recettori di e media la trasduzione del segnale per IL-4, IL-7, IL-9, IL-15, e IL-21 (Kovanen e Leonard, 2004). Il fenotipo di SCIDX-1, quindi, è il risultato di difetti composti in tutti e sei questi sistemi citochina/recettore. La mancanza di segnalazione di IL-7 è accettata come la ragione principale alla base del difetto di differenziazione delle cellule T. Studi sui topi hanno dimostrato che la segnalazione di IL-7 è critica per lo sviluppo dei linfociti (Peschon et al., 1994; von Freeden-Jeffry et al., 1995; Puel et al., 1998) e l’assenza della sua funzione nei pazienti SCIDX-1 è ritenuta il risultato di una proliferazione e sopravvivenza difettosa dei progenitori precoci delle cellule T nel timo, portando alla linfopenia delle cellule T. La funzione difettosa delle cellule B nella SCIDX-1 può essere attribuita alla segnalazione anomala attraverso i recettori IL-4 e IL-21 che hanno ruoli primari nella regolazione della differenziazione dei linfociti B e della produzione di immunoglobuline (Nelms et al., 1999; Ozaki et al., 2002; Recher et al., 2011). D’altra parte, la segnalazione difettosa di IL-15 è probabilmente la causa della carenza di cellule NK osservata nella SCIDX-1, dato il ruolo di IL-15 (in combinazione con il fattore delle cellule staminali) nell’induzione della generazione di cellule NK CD56+ dai progenitori ematopoietici CD34+ (Mrozek et al., 1996).

Figura 1. Rappresentazione schematica delle vie biochimiche interessate nell’immunodeficienza combinata grave (SCID) T-B+. Il ruolo di γc e Janus kinase family member 3 (JAK3) nella trasduzione del segnale dei recettori dell’interleuchina (IL)-2, IL4, IL-7, IL-9, IL-15 e IL-21 è indicato. Viene anche rappresentato il ruolo della catena IL-7Rα nella trasduzione del segnale IL-7 attraverso il recettore IL-7. L’aggiunta di un residuo “P” sulle molecole di trasduttore e attivatore di trascrizione del segnale (STAT) indica la loro fosforilazione dopo il legame dell’interleuchina e l’attivazione del recettore.

Una storia clinica di infezione e linfopenia in un neonato maschio dovrebbe far sospettare la SCIDX-1. L’assenza di ombra timica e la storia familiare positiva per SCID possono fornire ulteriori ed evidenti indizi diagnostici (McWilliams et al., 2015). L’analisi della citometria a flusso dell’espressione della superficie cellulare γc è una procedura semplice e rapida che può indicare la diagnosi di SCIDX-1. Tuttavia, la rilevazione in citometria a flusso della molecola γc sulla superficie dei linfociti può essere impegnativa a causa della linfopenia o della possibile presenza confusa di cellule T materne. Inoltre, alcune mutazioni genetiche che non influenzano l’epitopo γc riconosciuto dall’anticorpo per la citometria a flusso sono compatibili con la normale espressione γc (Puck et al., 1997b). Infine, in rari casi, è stato dimostrato che la presenza di eventi di reversione porta ad una normale sequenza ed espressione del γc nei linfociti del sangue periferico (Stephan et al., 1996; Kawai et al., 2012). La diagnosi definitiva, quindi, sia nelle presentazioni cliniche classiche che, soprattutto, in quelle atipiche della SCIDX-1 si basa sull’analisi genetica del locus IL2RG e sull’identificazione delle mutazioni del gene patologico. Come per altre malattie genetiche, la determinazione del difetto molecolare specifico che colpisce i pazienti SCIDX-1 apre la strada all’individuazione dello stato di portatore per le parenti femmine e alle possibilità di diagnosi prenatale per i feti maschi a rischio (Puck et al., 1997a).

La simile presentazione clinica e di laboratorio di altre forme di SCID, pone la SCIDX-1 in diagnosi differenziale con il deficit di JAK3 e IL-7Rα, anche se quest’ultimo si presenta generalmente con cellule NK rilevabili nel sangue periferico (vedi sotto). La linfopenia delle cellule T con presenza di linfociti B circolanti è anche una caratteristica della sindrome di DiGeorge completa, che, tuttavia, dovrebbe essere sospettata sulla base delle caratteristiche cliniche e di laboratorio associate, compresa la presenza di cellule NK. Infine, poiché circa il 2-5% dei pazienti SCIDX-1 presenta una bassa conta di cellule B (Buckley et al., 1997), si dovrebbe considerare anche la SCID autosomica-recessiva dovuta al deficit del gene attivante la ricombinasi (RAG)-1 o RAG-2 o ai difetti del gene Artemis.

Se non trattata, la prognosi della SCIDX-1 è povera e la maggior parte dei ragazzi con la tipica presentazione clinica soccombe entro i primi 1-2 anni di età a complicazioni da infezione nonostante il trattamento aggressivo delle infezioni batteriche, virali e fungine e altre misure obbligatorie che includono l’irradiazione dei prodotti ematici per evitare le malattie da trapianto contro l’ospite (GvHD) e la rinuncia ai vaccini vivi, come il BCG. Le terapie di sostituzione dell’immunoglobulina e altre misure di profilassi non rappresentano approcci realistici a lungo termine e le misure per ripristinare un sistema immunitario funzionante devono essere attuate con urgenza.