ADA2 基因变异致腺苷脱氨酶2 缺乏症的研究进展

楼碧莹 闫露露 李海波

1.宁波大学医学院，浙江宁波 315000；2.宁波市妇女儿童医院出生缺陷防治中心，浙江宁波 315000

腺苷脱氨酶2 缺乏症（deficiency of adenosine deaminase 2，DADA2）是一种单基因常染色体隐性遗传的自身炎症性疾病，于2014 年首次发现[1,2]，致病基因是位于染色体22q11.2 的ADA2 基因。多数患者在儿童期发病，可导致多系统、多器官受累，部分患者可出现缺血性或出血性脑卒中、其他血管病变相关表现（高血压、胃肠道症状）、肝脾肿大、周围神经病变、血液系统症状和轻度免疫缺陷、结节性动脉炎（polyarteritis nodosa，PAN）等[1,2]。2014年至今，DADA2 的临床表型谱已显著扩大，不同患者在临床表现、发病年龄以及疾病的严重程度上有很大差异。目前相关研究表明，ADA2 缺乏的患者比预期更常见。本文旨在回顾并总结DADA2 患者的发病机制、诊断及治疗的最新进展，提高对DADA2患者的诊断、治疗及管理的能力。

1 腺苷脱氨酶的特点及作用

腺苷脱氨酶（adenosine deaminase，ADA）的作用是调节嘌呤代谢，不可逆的将细胞内的腺苷转化为肌苷，目前已知ADA1 和ADA2 两种腺苷脱氨酶。ADA1 是分子量为41kDa 的单体蛋白，在淋巴细胞中普遍表达，并且具有较高的酶活性[3]。ADA1 缺乏可导致重症联合免疫缺陷（severe combined immune deficiency，SCID），原因是在ADA1 中高度表达的T、B 和NK 淋巴细胞严重缺失，有毒的脱氧腺苷核苷酸在淋巴细胞中积累，最终导致发育中的淋巴细胞死亡。ADA2 是在ADA1 缺乏导致的SCID 患者脾脏中残留的酶活性基础上发现的[4]。与ADA1 相比，ADA2在骨髓细胞中表达水平最高，在血浆中表达水平较低[3,5]。ADA1 和ADA2 具有部分结构同源性，两种同工酶在许多方面存在差异，例如ADA2 对腺苷和脱氧腺苷分子的亲和力比ADA1 低100 倍左右，因此，在底物的生理浓度下，ADA2 的脱氨酶活性几乎不存在[6]。腺苷类似物红细胞-9-（2-羟基-3-壬基）腺嘌呤对ADA1 有选择性抑制作用，但对ADA2 无选择性抑制作用，因此可以用于区分临床样品中ADA1和ADA2 的活性[4]。正常的ADA2 活性存在不能弥补ADA1 缺陷导致的异常代谢或免疫学后果，因此缺乏ADA1的SCID患者需要及时进行造血干细胞移植、酶替代治疗或基因治疗[7]。ADA2 在细胞通路中的作用仍未知，高温条件下ADA2 的稳定性更好，最适合其活性的为酸性环境（pH 值约为6.5），表明其在缺氧、炎症和肿瘤条件下的脱氨酶活性较高[6]。感染、自身免疫性疾病和恶性肿瘤患者血清ADA2水平升高，提示ADA2 具有调节炎症的作用。ADA2缺乏可导致内皮细胞不稳定，斑马鱼模型和内皮细胞共培养系统显示了这一点[1,2]。

2 DADA2 的临床表型与基因型

2.1 DADA2 的临床表型

2.1.1 血管病变及系统炎症病变 血管病变是DADA2 的主要临床表现，主要累及中小动脉，以皮肤和中枢神经系统表现为主，也可累及肾脏、消化道等器官，急性期患者的超敏C 反应蛋白、红细胞沉降率和转氨酶常升高，类似于结节性多动脉炎[1,2]。①网状青斑是最常见的皮肤表现，由血管周围T细胞、广泛的中性粒细胞和巨噬细胞浸润间质引起[1]。红斑丘疹、非特异性红斑、皮下结节、结节样红斑、远端动脉闭塞引起的指端坏死、皮肤溃疡和雷诺现象也有报道。②在神经系统方面的影响主要是缺血性卒中、颅内出血和神经病变。缺血性卒中以脑深部核团、中脑和（或）脑干受累为主。出血性卒中的发病率仅次于缺血性卒中，常发生在应用抗凝剂或抗血小板聚集药物治疗后[1,8]。DADA2 患者发生卒中的严重程度不同，可从轻微的腔隙性梗死伴轻度神经系统后遗症到严重的梗死引起永久性神经功能障碍。神经病变包括中枢神经病变和周围神经病变。中枢神经病变的患者可表现为颅神经麻痹、双瘫、截瘫。其中颅神经麻痹通常涉及动眼神经、滑车神经、外展神经及面神经（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ），可引起神经感觉性听力损失及眼科并发症，如视力丧失、视网膜中央动脉阻塞、视神经萎缩、葡萄膜炎、复视、眼球震颤和斜视[1,9]。周围神经病变可引起多发性神经病，如共济失调、听觉障碍、单神经炎、神经脊髓炎和大脑萎缩[1,2,10-15]。DADA2③是一种全身性疾病，还可导致肾脏、胃肠道及肝脏等其他脏器受到血管炎或系统性炎症的影响，包括肾动脉瘤或狭窄、肾小球肾炎伴随肾小球瘢痕形成及肾动脉高压[1,2,15]。消化系统症状包括胃肠道症状频繁、肠坏死、穿孔和肠血管瘤、肝脾肿大和门静脉高压、肝脏结节性再生性增生和（或）肝门硬化[1,12,16]。另外还可累及骨骼、肌肉，引起肌痛、关节痛症状，关节炎和肌炎较少见，胸膜炎、心包炎、心肌病、脑膜炎和淀粉样变、睾丸局部缺血梗死等症状较罕见。

2.1.2 血液系统异常 血液系统异常主要表现为淋巴细胞减少、中性粒细胞减少、纯红细胞再生障碍性贫血、血小板减少以及骨髓衰竭导致的全血细胞减少。即使患者没有炎症或血管病变的特征，血液学缺陷也可能呈现。

2.1.3 免疫功能异常 患者免疫功能异常主要表现为免疫缺陷，其中低丙种球蛋白血症最常见，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，这可能与转换记忆B 细胞显著降低有关。DADA2患者因免疫缺陷，会增加细菌性、病毒性感染易感性，如复发性单纯疱疹病毒感染、人乳头瘤病毒性皮肤疣、带状疱疹病毒感染及EB 病毒感染，另外脑膜、胃肠道和泌尿道感染也有报道[17-19]。对于淋巴增殖性疾病，有谷氨酰胺tRNA 氨基转移酶A 亚基缺陷、自身免疫性淋巴增生综合征、巨大淋巴结增生症、霍奇金淋巴瘤及T 细胞大颗粒淋巴细胞白血病等[20-22]。

2.2 DADA2 的基因型-表型相关性

ADA2 基因大约有43 000 对碱基，含有10 个外显子，ADA2 所有结构域均有变异位点报道。DADA2常在儿童时期起病，基因型与临床表型无明显相关性，错义变异、移码变异、剪接缺陷和缺失已被描述为致病性变异。变异的类型和位置与DADA2 的表型无明显相关性。DADA2 最常见的致病变异为G47R 和R169Q，在具有相同纯合变异的家系成员间，临床表型的差异也很大[2,11,12]。具有双等位基因变异和缺乏血浆ADA2 活性的个体(包括成年人)可以完全无症状，这些个体通常只有在确定受影响的家庭成员被诊断之后进行家系成员的追溯，才发现具有ADA2 基因变异。Nanthapisal等[15]建议用Sanger法测序和ADA2 酶活性测定来筛查所有未受影响确诊患者的兄弟姐妹。目前认为DADA2 的临床表型可能是受其他遗传和表观遗传修饰作用、剩余ADA2活性数量以及环境因素的影响[23,24]。

3 DADA2 的发病机制、诊断及治疗

3.1 DADA2 的发病机制

ADA2 基因的生理功能及功能缺失变异后的致病机制尚未完全阐明，推测可能与催化功能障碍、生长因子功能障碍和免疫功能障碍有关。已知腺苷在炎症中起作用，在疾病急性期，升高的腺苷水平在很大程度上起抗炎和促进组织保护反应的作用。慢性升高的腺苷水平可能通过延长炎症来促进组织损伤和纤维化，因此，ADA2 缺乏导致腺苷分解代谢受损，腺苷水平缓慢升高，随后可能导致慢性炎症[25]。ADA2 可能在维持M1 和M2 巨噬细胞之间的平衡中起作用，导致M1 促炎症表型，建立血管病变和炎症的恶性循环[26]。除以上外其他机制也可能参与，最近的研究表明在缺乏ADA2 的情况下，腺苷稳态的破坏会触发中性粒细胞胞外陷阱的形成和干扰素信号的激活[27,28]。嗜中性粒细胞表达腺苷受体，可深刻影响嗜中性粒细胞功能。Belot等[10]报道中性粒细胞表达基因过度表达可能导致中性粒细胞慢性或显著活化，进而引起组织损伤。在ADA2缺乏患者中可观察到干扰素刺激基因的上调，DADA2 患者治疗前和治疗后的Ⅰ型干扰素平均评分显著高于健康对照组，提示Ⅰ型干扰素在疾病发病机制中可能起作用，这种干扰素特征通常见于系统性红斑狼疮或孟德尔Ⅰ型干扰素驱动的疾病，如冻疮样狼疮或Aicardi-Goutières 综合征[29,30]，但其潜在的分子机制仍有待研究。另外Ⅱ型干扰素途径相关基因的组成性上调是DADA2 患者的一个特征性发现[31]。Ⅱ型干扰素途径与其他炎症性疾病有关，包括银屑病、系统性红斑狼疮、巨噬细胞活化综合征等[32-34]。Ⅱ型干扰素信号传导可能在DADA2发病机制中起重要作用，研究显示抗肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）药物通过抑制TNF-α 和Ⅱ型干扰素途径来控制全身炎症，这可能解释了抗TNF-α 治疗对DADA2 有效的原因。

3.2 DADA2 的诊断

目前尚未建立 DADA2 正式的诊断标准。DADA2 的诊断主要是通过ADA2 基因测序来确诊。如果不能进行基因检测，可以通过测量ADA2 酶活性进行初步诊断。酶活性的缺失是DADA2 患者的共同特征，具有相同亚型变异的携带者血浆ADA2 活性也可能有相当大的差异，提示其他因素可能通过变异和（或）野生型等位基因调节蛋白质的表达。ADA2 基因变异携带者通常表现为健康状态，没有DADA2 的标志性表现，这些个体通常是通过家庭成员被诊断DADA2 后进行有针对性筛查而发现的。目前尚不清楚导致DADA2 的原因，所以患病初期的表现可能是严重、致残甚至危及生命的[35]。现有报道提出，测定干血斑中ADA2 活性作为DADA2 诊断工具，用于筛选DADA2 患者[36]，可对疾病进行早期和快速诊断，特别是用于新生儿的大规模筛查，从而早期识别DADA2。DADA2 具有多效性表现，在临床上需要及时与其他疾病进行鉴别，如Aicardi-Goutières 综合征、息肉样脉络膜血管病变、镰刀型红血球疾病、青斑样血管病变、血小板减少性紫癜等。

3.3 DADA2 的治疗及预防

DADA2 的主要表型是血管炎症，目前临床常用几种免疫抑制药物如硫唑嘌呤、甲氨蝶呤、环磷酰胺、霉酚酸酯和西罗莫司来抑制或控制炎症，但其疗效均是暂时的，无法进行长期治疗。对于全身炎症性血管病变为主要表型的患者，抗肿瘤坏死因子药物治疗通常更安全、更有效，例如依那西普、阿达木单抗、戈利木单抗、英夫利昔单抗及塞妥珠单抗，其中依那西普的应用最广泛[37]。然而抗肿瘤坏死因子药物并不能治愈血液学表型，对于血液学和免疫学表型的患者，造血干细胞移植（hematopoietic stem cell transplantation，HSCT）是主要的治疗方法，因为ADA2 主要由骨髓来源的髓样细胞分泌[38]。目前研究表明，HSCT 治疗DADA2 的血液学和免疫学表型，在没有新发血管事件的情况下，具有良好的生存率，证明造血细胞衍生的ADA2 在恢复单核细胞-内皮细胞相互作用中起着非冗余的作用，因此，HSCT 是一种有价值的治疗方法[39]。对于有神经学表现，尤其是卒中、PAN 样表型且有遗传病史或对传统治疗方式有抵抗的患者，应检测其血浆ADA2 活性和ADA2 基因是否有变异。

4 总结与展望

DADA2是一种由ADA2基因变异导致的罕见自身炎症性疾病，可极大程度地影响患者的生活质量，降低生存率。目前该疾病的治疗方法主要依靠抗肿瘤坏死因子药物及造血干细胞移植，可在一定程度改善患者的生存质量。因此提高专家对DADA2独特表现的认识，做到及时诊断、及时治疗和管理，预防长期或不可逆的并发症，对患者的预后有极大的帮助。虽然DADA2的发病机制研究目前已取得进展，但仍需进一步研究，以期调整和指导未来的临床治疗和预防策略。