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编号:10269113
散发型高IgM综合征CD40配体基因突变检测
http://www.100md.com 《中华儿科杂志》 1998年第6期
     作者:钱娟 孙健 张眉 林梓 王耀平 应大明

    单位:200092 上海市儿科医学研究所,上海第二医科大学附属新华医院儿内科

    关键词:IgM;高丙种球蛋白血症;抗原;CD40;配体

    中华儿科杂志/980603 【摘要】 目的 揭示1例散发型高IgM综合征(HIM)患儿发病机制及其遗传类型,从而为其今后可能的基因治疗打下基础。方法 用夹心酶联免疫吸附试验(ELISA)法检测患儿外周血单个核细胞分泌免疫球蛋白的能力;用单克隆抗体染色检测CD40配体(CD40L)表达情况;聚合酶链反应(PCR)产物直接序列分析检测患儿CD40L开放阅读框架基因突变。结果 此例HIM患儿B细胞体外刺激可产生IgG,T细胞表面CD40L染色阴性,序列分析发现654-657位碱基缺失。结论 患儿B细胞可能具有正常Ig分泌功能,Ig同种型转换障碍是由于其T细胞CD40L基因缺失,并在国内首次从分子水平上确诊一例性联高IgM综合征患儿。
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    Characterization of a novel mutation in the CD40 ligand gene in a patient with sporadic hyper-IgM syndrome

    Qian Juan, Sun Jian, Zhang Mei, et al.

    Shanghai Second Medical University, Shanghai Pediatric Research Institute, Shanghai 200092

    【Abstract 】 Objective To identify the inherited mode of sporadic hyper-IgM syndrome (HIM) in a Chinese patient and to lay a foundation for the future gene therapy for the patients. Methods IgG, IgA, and IgM secretion by peripheral blood mononuclear cells in vitro was examined with enzyme linked immunosorbent assay. Ligand (CD40L) expression on activated T cells was detected by staining with CD40LmAb. Direct sequencing was used to identify the mutations on CD40L cDNA open reading frame. Results Costimulation of B cells in vitro from the sporadic HIM patient resulted in IgG production. CD40L expression was completely negative. Sequencing analysis showed a 4-base deletion (AGAT) at 654-657 in the patient′s CD40L open reading frame. Conclusion Failure of B cells to undergo immunoglobulin isotype switch in this case is a result of mutation on the CD40L gene in the activated T cells and B cells may have the ability to secrete IgG. This is the first case of HIGM with X-linked inheritance diagnosed at a molecular level in China.
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    【Key words 】 IgM Hypergammaglobulinemia Antigens, CD40 Ligards

    高IgM综合征(HIM)是一种罕见的原发性免疫缺陷病,1961年Rosen等首次报道,其特点为血清IgM正常或升高,IgG、IgA、IgE明显减少或缺乏。临床主要表现为反复细菌感染,常有中性粒细胞减少、淋巴组织增生,可伴自身免疫性疾病和肿瘤。本病大部分为性联遗传(X-linked hyper-IgM syndrome,HIGMX1疾病基因位于Xq26-27[1]),少数为常染色体隐性或显性遗传,还有部分散发病例[2]。尽管目前普遍使用静脉注射丙种球蛋白(IVIG)治疗本病,但疗效并不令人满意,据统计病死率在10%左右[1]

    我们在研究普通变异型免疫缺陷病时,发现1例患儿血清IgM升高,IgG、IgA、IgE明显减低,为研究该病发病机制和遗传类型,检测了患儿B细胞体外Ig分泌功能、T细胞表达CD40配体(CD40L)情况,并进行CD40L基因序列分析。
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    资料和方法

    一、对象

    患儿男,11岁,6个月来反复感染,伴口腔溃疡、关节炎;血清IgG、IgA显著减低,IgM增高(最高达9.2 g/L);外周血中性粒细胞持续减少,骨髓粒系增生低下;CD3 81.9%,CD4 40.5%,CD8 43.8%。接受正规IVIG治疗,症状能控制。家系血清Ig调查未发现异常。

    二、方法

    1.体外Ig分泌检测:分离外周血单个核细胞(PBMC),调整细胞浓度至1×106/ml,分别加入CD40mAb(1 μg/ml,Amitage赠送),IL-2(100 U/ml),IL-4(100 U/ml)的不同组合,于37℃,5%二氧化碳(CO2)培养10天,离心取上液清,夹心ELISA法检测上清IgG、IgA、IgM。
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    2.CD40L表达检测:1×107/ml PBMC中加入PMA(10 ng/ml)和ionomycin(1 μg/ml),于37℃,5%CO2培养6小时,在100 μl(106细胞)中加入一抗CD40LmAb(IgG 1 10 μg/ml,Amitage赠送)及二抗免疫莹光FITC标记的羊抗鼠IgG(1∶20稀释),以同种型相同的鼠抗人无关单克隆抗体为阴性对照。流式细胞仪检测标本。

    3.逆转录聚合酶链反应(RT-PCR):刺激培养的PBMC用异硫氰酸胍一步法抽提RNA,AMV逆转录酶合成cDNA第一条链,以此为模板进行巢式PCR。

    引物序列为:

    引物1:CTGCCAGAAGATACCATT;

    引物2:GGGGTTGCTGCTTCAGAT;
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    引物3:CCATTTCAACTTTAACAC;

    引物4:ACCGCTGTGCTGTATTAT(中国科学院上海植物生物研究所合成)。

    首轮PCR扩增片段1055 bp,标准反应体系,引物1、2各12.5 pmol/μl,5% cDNA为模板,反应混合物于95℃、3分钟后,加Tag酶1.5 U(Biochemical公司),石蜡油50 μl,水浴式PCR仪(中国军事医学科学院产品)按以下程序扩增:94℃60秒,48℃60秒,73℃80秒,循环5次;94℃60秒,55℃60秒,73℃60秒,循环30次;73℃10分钟。

    第二轮PCR扩增片段872 bp,引物3、4,模板为首轮PCR产物的1/50,扩增条件:95℃3分钟,加酶及石蜡油(量同前)后,94℃60秒,59℃60秒,73℃60秒,循环35次,73℃10分钟。

, 百拇医药     两次扩增均设双蒸水阴性对照并经2%琼脂糖凝胶电泳分析。

    4.限制性内切酶酶切反应及5%聚丙烯酰胺凝胶电泳:第二轮PCR产物与HindⅢ限制性内切酶于37℃水浴过夜,酶切产物于5%聚丙烯酰胺凝胶电泳100 V 9小时,溴乙啶染色15分钟,紫外灯下观察并摄影。

    5.PCR产物直接序列分析:PCR产物用Wizard TM PCR Preps产物纯化试剂盒(promega公司)纯化,用双链DNA循环测序试剂盒(GiBCO BRL公司)直接测序,操作步骤按说明书,测序产物在6%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳45 W、2.5小时,-20℃放射自显影。

    结果

    一、HIM患儿PBMC体外抗体分泌

    为了观察患儿B细胞体外产生抗体的能力,我们以CD40mAb代替CD40L作用于B细胞受体CD40,体外检测Ig水平结果见附表。但未能观察到IgA分泌。
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    附表 不同细胞因子时CD40mAb刺激HIM患儿及

    正常对照分泌Ig结果 组别

    刺激物

    Ig分泌(g/l×10-6)

    IgG

    IgM

    IgA

    HIM患儿

    无刺激物介质

    248

    344

    —
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    CD40 mAb

    377

    2597

    —

    CD40 mAb+IL-2

    379

    2351

    —

    CD40 mAb+IL-4

    335

    2342

    —
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    正常对照

    无刺激物介质

    202

    949

    369

    CD40 mAb

    36

    3551

    355

    CD40 mAb+IL-2

    236

    3964
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    355

    CD40 mAb+IL-4

    490

    4245

    675

    二、HIM患儿CD40L表达结果

    本例患儿T细胞激活后,用CD40L mAb染色阴性,而正常对照淋巴细胞中58%~60%染色阳性(图1)。

    图1 HIM患儿及正常对照已激活的T细胞表达结果

    三、限制性内切酶酶切产物5%聚丙烯酰胺凝胶电泳结果
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    第二轮PCR产物的限制性内切酶酶切产物有两个片段,即大片段566碱基(bp)和小片段306 bp,其中小片段包含编码CD40L结合位点的碱基。两种产物经电泳后,可见患儿酶切大片段泳动速度与正常对照相同,患儿酶切小片段较正常对照稍快。

    ACGT分别代表4种不同碱基

    图2 CD40L开放阅读框架序列分析

    四、CD40L开放阅读框架序列分析结果(图2)

    正常CD40L开放阅读框架位于cDNA40-825bp,其中604~666bp编码CD40L结合位点区域的氨基酸(189-209)。PCR产物直接序列分析结果显示,患儿cDNA在654~657位缺失4个bp(ACGT)。
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    讨论

    近年来已发现HIgMX1是由于T细胞表面CD40L基因突变造成的,B细胞本身并无内在缺陷;非性联遗传类型HIM可能是由于B细胞内在缺陷造成;一些散发病例可以是性联或非性联遗传类型[2]。CD40L已于1992年由数个研究小组发现并克隆,是一种穿膜糖蛋白,主要表达于激活的CD4阳性(CD+4)T细胞表面,与肿瘤坏死因子α同源。我们观察到联合应用细胞因子,CD40 mAb可以明显增进患儿B细胞分泌IgG,说明患儿B细胞具有转换成IgG细胞分泌出IgG的能力,B细胞本身并无内在分泌IgG缺陷;但不能诱导IgA分泌。Saiki等4也有类似发现,原因可能是通过CD40 mAb传递给B细胞的信息与膜结合型CD40L传递的信息不完全相同[5]

    目前已发展到用两种不同抗体和一种融合蛋白直接检测T细胞表达CD40L能力,并根据不同的染色结果,将HIGMX1分为两型。CD40:FC(CD40分子胞外区与IgGFC段的融合蛋白),可检测T细胞表达CD40L与CD40结合能力;CD40LmAb可检测诱导刺激T细胞表达CD40L的能力,其位点与CD40:FC有部分重叠;CD40L多克隆抗体则可检测T细胞表达突变的CD40L情况。如果以上3种物质染色均阴性,称为Ⅰ型,说明T细胞表面无CD40L蛋白表达;仅CD40L多克隆抗体染色阳性者为Ⅱ型,说明T细胞只能表达无功能的CD40L蛋白[1,2]。本例患儿CD40L mAb染色阴性,CD4+T细胞比例正常,结合酶切产物电泳及测序结果,说明患儿CD40L蛋白氨基酸序列或结构在或靠近CD40L结合位点处存在异常。
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    应用Northen blot方法已证实HIGMX1 CD40L mRNA表达正常[1],但序列分析发现40多种不同的基因突变,包括点突变、基因缺失和插入等,造成单个氨基酸替代、阅读框架漂移或链不成熟终止。这些基因突变分布于全长cDNA,主要位于编码胞外区的区域,有部分位于编码CD40L结合位点的区域内(此区在CD40L蛋白第189~209位氨基酸)[6]。本例患儿酶切片段经5%聚丙烯酰胺凝胶电泳发现有基因缺失,cDNA序列分析证实654~657位缺失4bp,正好处在编码CD40L结合位点的bp中。我们的试验证实本例患儿B细胞Ig同种型转换障碍是由于患者T细胞CD40L基因缺失造成的,B细胞本身可能仍具有分泌Ig的功能,属性联遗传类型。

    HIGMX1是一种严重疾病,目前尚无十分理想的治疗方法。随着对该病及CD40L基因组结构及其调控成分的深入研究,人们将会在本病诊治上取得质的突破。
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    参考文献

    1 Kroczek RA, Graf D, Brugnoni D, et al. Defective expression of CD40 ligand on T cells causes “X-linked immunodeficiency with hyper-IgM (HIGM1)”. Immunol Rev, 1994, 138:39-59.

    2 Callard RE, Smith SH, Herbert J, et al. CD40 ligand (CD40L) expression and B cell function in agammaglobulinemia with normal or elevated levels of IgM (HIM). Comparison of X-linked, autosomal recessive, and non-X-linked froms of the disease, and obligate carriers. J Immunol, 1994, 153:3295.
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    3 Korthuer U, Graf D, Mages HW, et al. Defective expression of T cell CD40 ligand causes X-linked immunodeficiency with hyper-IgM. Nature, 1993,361:539-541.

    4 Saiki O, Tanaka T, Wada Y, et al. Signaling through CD40 rescues LgE but not IgG or IgA secretion in X-linked immunodeficiency with hyper-IgM. J Clin Invest, 1995, 95:510-514.

    5 Armitage RJ, Macduff BM, Springgs MK, et al. Human B cell proliferation and lg secretion induced by recombinant CD40 lignd are modulated by soluble cytokines. J Immunol, 1993, 150:3671.

    6 Ramesh N, Morio T, Fuleihan R, et al. CD40-CD40 ligand (CD40L) interactions and X-linked hyper-IgM syndrome (HIGMX1). Clin Immunol Immunopathol, 1995, 76:S208., 百拇医药