ADA2 基因變異致腺苷脫氨酶2 缺乏癥的研究進展

樓碧瑩 閆露露 李海波

1.寧波大學醫學院，浙江寧波 315000；2.寧波市婦女兒童醫院出生缺陷防治中心，浙江寧波 315000

腺苷脫氨酶2 缺乏癥（deficiency of adenosine deaminase 2，DADA2）是一種單基因常染色體隱性遺傳的自身炎癥性疾病，于2014 年首次發現[1,2]，致病基因是位于染色體22q11.2 的ADA2 基因。多數患者在兒童期發病，可導致多系統、多器官受累，部分患者可出現缺血性或出血性腦卒中、其他血管病變相關表現（高血壓、胃腸道癥狀）、肝脾腫大、周圍神經病變、血液系統癥狀和輕度免疫缺陷、結節性動脈炎（polyarteritis nodosa，PAN）等[1,2]。2014年至今，DADA2 的臨床表型譜已顯著擴大，不同患者在臨床表現、發病年齡以及疾病的嚴重程度上有很大差異。目前相關研究表明，ADA2 缺乏的患者比預期更常見。本文旨在回顧并總結DADA2 患者的發病機制、診斷及治療的最新進展，提高對DADA2患者的診斷、治療及管理的能力。

1 腺苷脫氨酶的特點及作用

腺苷脫氨酶（adenosine deaminase，ADA）的作用是調節嘌呤代謝，不可逆的將細胞內的腺苷轉化為肌苷，目前已知ADA1 和ADA2 兩種腺苷脫氨酶。ADA1 是分子量為41kDa 的單體蛋白，在淋巴細胞中普遍表達，并且具有較高的酶活性[3]。ADA1 缺乏可導致重癥聯合免疫缺陷（severe combined immune deficiency，SCID），原因是在ADA1 中高度表達的T、B 和NK 淋巴細胞嚴重缺失，有毒的脫氧腺苷核苷酸在淋巴細胞中積累，最終導致發育中的淋巴細胞死亡。ADA2 是在ADA1 缺乏導致的SCID 患者脾臟中殘留的酶活性基礎上發現的[4]。與ADA1 相比，ADA2在骨髓細胞中表達水平最高，在血漿中表達水平較低[3,5]。ADA1 和ADA2 具有部分結構同源性，兩種同工酶在許多方面存在差異，例如ADA2 對腺苷和脫氧腺苷分子的親和力比ADA1 低100 倍左右，因此，在底物的生理濃度下，ADA2 的脫氨酶活性幾乎不存在[6]。腺苷類似物紅細胞-9-（2-羥基-3-壬基）腺嘌呤對ADA1 有選擇性抑制作用，但對ADA2 無選擇性抑制作用，因此可以用于區分臨床樣品中ADA1和ADA2 的活性[4]。正常的ADA2 活性存在不能彌補ADA1 缺陷導致的異常代謝或免疫學后果，因此缺乏ADA1的SCID患者需要及時進行造血干細胞移植、酶替代治療或基因治療[7]。ADA2 在細胞通路中的作用仍未知，高溫條件下ADA2 的穩定性更好，最適合其活性的為酸性環境（pH 值約為6.5），表明其在缺氧、炎癥和腫瘤條件下的脫氨酶活性較高[6]。感染、自身免疫性疾病和惡性腫瘤患者血清ADA2水平升高，提示ADA2 具有調節炎癥的作用。ADA2缺乏可導致內皮細胞不穩定，斑馬魚模型和內皮細胞共培養系統顯示了這一點[1,2]。

2 DADA2 的臨床表型與基因型

2.1 DADA2 的臨床表型

2.1.1 血管病變及系統炎癥病變 血管病變是DADA2 的主要臨床表現，主要累及中小動脈，以皮膚和中樞神經系統表現為主，也可累及腎臟、消化道等器官，急性期患者的超敏C 反應蛋白、紅細胞沉降率和轉氨酶常升高，類似于結節性多動脈炎[1,2]。①網狀青斑是最常見的皮膚表現，由血管周圍T細胞、廣泛的中性粒細胞和巨噬細胞浸潤間質引起[1]。紅斑丘疹、非特異性紅斑、皮下結節、結節樣紅斑、遠端動脈閉塞引起的指端壞死、皮膚潰瘍和雷諾現象也有報道。②在神經系統方面的影響主要是缺血性卒中、顱內出血和神經病變。缺血性卒中以腦深部核團、中腦和（或）腦干受累為主。出血性卒中的發病率僅次于缺血性卒中，常發生在應用抗凝劑或抗血小板聚集藥物治療后[1,8]。DADA2 患者發生卒中的嚴重程度不同，可從輕微的腔隙性梗死伴輕度神經系統后遺癥到嚴重的梗死引起永久性神經功能障礙。神經病變包括中樞神經病變和周圍神經病變。中樞神經病變的患者可表現為顱神經麻痹、雙癱、截癱。其中顱神經麻痹通常涉及動眼神經、滑車神經、外展神經及面神經（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ），可引起神經感覺性聽力損失及眼科并發癥，如視力喪失、視網膜中央動脈阻塞、視神經萎縮、葡萄膜炎、復視、眼球震顫和斜視[1,9]。周圍神經病變可引起多發性神經病，如共濟失調、聽覺障礙、單神經炎、神經脊髓炎和大腦萎縮[1,2,10-15]。DADA2③是一種全身性疾病，還可導致腎臟、胃腸道及肝臟等其他臟器受到血管炎或系統性炎癥的影響，包括腎動脈瘤或狹窄、腎小球腎炎伴隨腎小球瘢痕形成及腎動脈高壓[1,2,15]。消化系統癥狀包括胃腸道癥狀頻繁、腸壞死、穿孔和腸血管瘤、肝脾腫大和門靜脈高壓、肝臟結節性再生性增生和（或）肝門硬化[1,12,16]。另外還可累及骨骼、肌肉，引起肌痛、關節痛癥狀，關節炎和肌炎較少見，胸膜炎、心包炎、心肌病、腦膜炎和淀粉樣變、睪丸局部缺血梗死等癥狀較罕見。

2.1.2 血液系統異常 血液系統異常主要表現為淋巴細胞減少、中性粒細胞減少、純紅細胞再生障礙性貧血、血小板減少以及骨髓衰竭導致的全血細胞減少。即使患者沒有炎癥或血管病變的特征，血液學缺陷也可能呈現。

2.1.3 免疫功能異常 患者免疫功能異常主要表現為免疫缺陷，其中低丙種球蛋白血癥最常見，免疫球蛋白M、免疫球蛋白G 和免疫球蛋白A 均有不同程度降低，這可能與轉換記憶B 細胞顯著降低有關。DADA2患者因免疫缺陷，會增加細菌性、病毒性感染易感性，如復發性單純皰疹病毒感染、人乳頭瘤病毒性皮膚疣、帶狀皰疹病毒感染及EB 病毒感染，另外腦膜、胃腸道和泌尿道感染也有報道[17-19]。對于淋巴增殖性疾病，有谷氨酰胺tRNA 氨基轉移酶A 亞基缺陷、自身免疫性淋巴增生綜合征、巨大淋巴結增生癥、霍奇金淋巴瘤及T 細胞大顆粒淋巴細胞白血病等[20-22]。

2.2 DADA2 的基因型-表型相關性

ADA2 基因大約有43 000 對堿基，含有10 個外顯子，ADA2 所有結構域均有變異位點報道。DADA2常在兒童時期起病，基因型與臨床表型無明顯相關性，錯義變異、移碼變異、剪接缺陷和缺失已被描述為致病性變異。變異的類型和位置與DADA2 的表型無明顯相關性。DADA2 最常見的致病變異為G47R 和R169Q，在具有相同純合變異的家系成員間，臨床表型的差異也很大[2,11,12]。具有雙等位基因變異和缺乏血漿ADA2 活性的個體(包括成年人)可以完全無癥狀，這些個體通常只有在確定受影響的家庭成員被診斷之后進行家系成員的追溯，才發現具有ADA2 基因變異。Nanthapisal等[15]建議用Sanger法測序和ADA2 酶活性測定來篩查所有未受影響確診患者的兄弟姐妹。目前認為DADA2 的臨床表型可能是受其他遺傳和表觀遺傳修飾作用、剩余ADA2活性數量以及環境因素的影響[23,24]。

3 DADA2 的發病機制、診斷及治療

3.1 DADA2 的發病機制

ADA2 基因的生理功能及功能缺失變異后的致病機制尚未完全闡明，推測可能與催化功能障礙、生長因子功能障礙和免疫功能障礙有關。已知腺苷在炎癥中起作用，在疾病急性期，升高的腺苷水平在很大程度上起抗炎和促進組織保護反應的作用。慢性升高的腺苷水平可能通過延長炎癥來促進組織損傷和纖維化，因此，ADA2 缺乏導致腺苷分解代謝受損，腺苷水平緩慢升高，隨后可能導致慢性炎癥[25]。ADA2 可能在維持M1 和M2 巨噬細胞之間的平衡中起作用，導致M1 促炎癥表型，建立血管病變和炎癥的惡性循環[26]。除以上外其他機制也可能參與，最近的研究表明在缺乏ADA2 的情況下，腺苷穩態的破壞會觸發中性粒細胞胞外陷阱的形成和干擾素信號的激活[27,28]。嗜中性粒細胞表達腺苷受體，可深刻影響嗜中性粒細胞功能。Belot等[10]報道中性粒細胞表達基因過度表達可能導致中性粒細胞慢性或顯著活化，進而引起組織損傷。在ADA2缺乏患者中可觀察到干擾素刺激基因的上調，DADA2 患者治療前和治療后的Ⅰ型干擾素平均評分顯著高于健康對照組，提示Ⅰ型干擾素在疾病發病機制中可能起作用，這種干擾素特征通常見于系統性紅斑狼瘡或孟德爾Ⅰ型干擾素驅動的疾病，如凍瘡樣狼瘡或Aicardi-Goutières 綜合征[29,30]，但其潛在的分子機制仍有待研究。另外Ⅱ型干擾素途徑相關基因的組成性上調是DADA2 患者的一個特征性發現[31]。Ⅱ型干擾素途徑與其他炎癥性疾病有關，包括銀屑病、系統性紅斑狼瘡、巨噬細胞活化綜合征等[32-34]。Ⅱ型干擾素信號傳導可能在DADA2發病機制中起重要作用，研究顯示抗腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）藥物通過抑制TNF-α 和Ⅱ型干擾素途徑來控制全身炎癥，這可能解釋了抗TNF-α 治療對DADA2 有效的原因。

3.2 DADA2 的診斷

目前尚未建立 DADA2 正式的診斷標準。DADA2 的診斷主要是通過ADA2 基因測序來確診。如果不能進行基因檢測，可以通過測量ADA2 酶活性進行初步診斷。酶活性的缺失是DADA2 患者的共同特征，具有相同亞型變異的攜帶者血漿ADA2 活性也可能有相當大的差異，提示其他因素可能通過變異和（或）野生型等位基因調節蛋白質的表達。ADA2 基因變異攜帶者通常表現為健康狀態，沒有DADA2 的標志性表現，這些個體通常是通過家庭成員被診斷DADA2 后進行有針對性篩查而發現的。目前尚不清楚導致DADA2 的原因，所以患病初期的表現可能是嚴重、致殘甚至危及生命的[35]。現有報道提出，測定干血斑中ADA2 活性作為DADA2 診斷工具，用于篩選DADA2 患者[36]，可對疾病進行早期和快速診斷，特別是用于新生兒的大規模篩查，從而早期識別DADA2。DADA2 具有多效性表現，在臨床上需要及時與其他疾病進行鑒別，如Aicardi-Goutières 綜合征、息肉樣脈絡膜血管病變、鐮刀型紅血球疾病、青斑樣血管病變、血小板減少性紫癜等。

3.3 DADA2 的治療及預防

DADA2 的主要表型是血管炎癥，目前臨床常用幾種免疫抑制藥物如硫唑嘌呤、甲氨蝶呤、環磷酰胺、霉酚酸酯和西羅莫司來抑制或控制炎癥，但其療效均是暫時的，無法進行長期治療。對于全身炎癥性血管病變為主要表型的患者，抗腫瘤壞死因子藥物治療通常更安全、更有效，例如依那西普、阿達木單抗、戈利木單抗、英夫利昔單抗及塞妥珠單抗，其中依那西普的應用最廣泛[37]。然而抗腫瘤壞死因子藥物并不能治愈血液學表型，對于血液學和免疫學表型的患者，造血干細胞移植（hematopoietic stem cell transplantation，HSCT）是主要的治療方法，因為ADA2 主要由骨髓來源的髓樣細胞分泌[38]。目前研究表明，HSCT 治療DADA2 的血液學和免疫學表型，在沒有新發血管事件的情況下，具有良好的生存率，證明造血細胞衍生的ADA2 在恢復單核細胞-內皮細胞相互作用中起著非冗余的作用，因此，HSCT 是一種有價值的治療方法[39]。對于有神經學表現，尤其是卒中、PAN 樣表型且有遺傳病史或對傳統治療方式有抵抗的患者，應檢測其血漿ADA2 活性和ADA2 基因是否有變異。

4 總結與展望

DADA2是一種由ADA2基因變異導致的罕見自身炎癥性疾病，可極大程度地影響患者的生活質量，降低生存率。目前該疾病的治療方法主要依靠抗腫瘤壞死因子藥物及造血干細胞移植，可在一定程度改善患者的生存質量。因此提高專家對DADA2獨特表現的認識，做到及時診斷、及時治療和管理，預防長期或不可逆的并發癥，對患者的預后有極大的幫助。雖然DADA2的發病機制研究目前已取得進展，但仍需進一步研究，以期調整和指導未來的臨床治療和預防策略。