Gen AIRE

El gen AIRE (por sus siglas en inglés para autoinmune regulator) codifica la proteína que lleva su mismo nombre, la cual es indispensable y parte fundamental en el proceso de tolerancia del sistema inmune, por su papel en la selección negativa y agonista de los linfocitos T. Este se comporta como un factor de transcripción, sin serlo auténticamente y cuando ocurren variantes patogénicas a este nivel, se produce una fuga de células autorreactivas, desencadenando procesos de autoinmunidad e inmunodeficiencia primaria en el paciente, con el posterior desarrollo de endocrinopatías autoinmunes, distrofias ectodérmicas y múltiples procesos infecciosos, síndromes poliglandulares, sin embargo, a diferencia de los demás exponentes de este grupo, el síndrome poliglandular tipo 1 es monogénico, con presentación fenotípica heterogénea, a pesar de un genotipo idéntico. A continuación, se hará una descripción y caracterización del gen, la proteína que codifica, su estructura y función.

El gen se encuentra localizado en el cromosoma 21q22.3 y tiene una longitud de 13kb. Su secuencia codificante está compuesta por 14 exones, donde se han identificado más de 126 variantes patogénicas (1). Su transcripción se da principalmente en las células epiteliales medulares del timo y los nódulos linfáticos, y su expresión es fuerte en células presentadoras de antígeno, como lo son las células epiteliales tímicas y las dendríticas (2). Además, este gen codifica para la proteína AIRE, la cual está conformada por 545 aminoácidos (1) y es multidominio, indicativo de ser reguladora transcripcional.

Finalmente, como proteína se expresa en tejidos que intervienen en el desarrollo inmune tales como timo, bazo, nódulos linfáticos y médula ósea, y en células como linfocitos, polimorfonucleares y monocitos. Se localiza principalmente en el núcleo y su expresión está estrechamente regulada por otros genes y miARN (2).

Estructura

Los dominios que conforman esta proteína le confieren la capacidad de comportarse como un factor de transcripción, sin serlo auténticamente. El primero de ellos, el dominio CARD o HSR, o dominio de reclutamiento de caspasa, tiene como función la homo y multimerización y la compartimentación de la proteína. Cuenta con dos señales de localización nuclear (SLN, según sus siglas en inglés) que le permiten el transporte al núcleo a través de poros nucleares, mediante las importinas alfa y beta. En este proceso, el dominio SAND permite la unión de la proteína al ADN mediante la interacción con el complejo ATF7ip-MBD1, localizado en islas CpG metiladas en el genoma; además, ofrece un sitio de anclaje a otras proteínas, tales como p63, CBP y PIAS1, encargadas de unirse a histonas que pertenecen al complejo de ARN-polimerasa-II y que funcionan como activadoras de la transcripción génica y su elongación (2-3). Los dos dominios restantes, denominados PHD, son dedos de zinc del tipo homeodominio, que permiten la unión al ADN y al ARN, donde PHD1 es capaz de reconocer las marcas epigenéticas de la cromatina cerrada de las histonas H3 para regular la transcripción génica y PHD2 activa a los genes dependientes de AIRE (2-3), así, los cuatro motivos LXXLL son de unión al receptor nuclear y pueden comportarse como coactivadores o correpresores (2-3). La región rica en prolina se sabe que separa a los dominios PHD, sin embargo, su función no está claramente establecida (2-3).

Función

Para hablar de la función de AIRE, es necesario tener claro el proceso de desarrollo de las células T, ya que la expresión de receptores de antígenos de estas células juega un rol indispensable para el desarrollo inmune adaptativo, teniendo en cuenta que la diversidad de los receptores de antígenos es importante para obtener la protección necesaria contra los innumerables e impredecibles patógenos. En un primer momento, los receptores de antígenos son generados aleatoriamente por recombinación de los segmentos V, D y J, mediante la activación de los genes RAG1 y RAG2, con el fin de generar la expresión de receptores de antígeno beta y alfa, que es suficiente para proveer las señales requeridas para la expresión de correceptores CD4 y CD8 (4). Posteriormente, son seleccionados en órganos linfoides primarios como la médula ósea y el timo (4). Una vez los precursores de células T son liberados de la médula ósea, se dirigen a la corteza del timo y es aquí donde ocurren dos procesos indispensables: la generación de receptores de antígenos de células T, mediante rearreglos del ADN, y la selección positiva. Para este último, las células de la corteza del timo expresan el timoproteosoma que contiene subunidades catalíticas timo-específicas: Psmb11, Prss16, proteasas lisosómicas y catepsina L, esenciales para la producción de motivos peptídicos únicos para la selección de células CD8 y CD4 (4), las cuales permiten el proceso de reconocimiento del complejo mayor de histocompatibilidad (CMH), donde las células T reciben señales de sobrevida críticas y se diferencian de CD4 y CD8, dependiendo de la afinidad al CMH clase II o I, respectivamente (4). Estos linfocitos T expresan el receptor de CCR7 que reconoce ligandos CCR7, CCL19 y CCL21, altamente expresados por las células medulares del timo y es en ese momento cuando los linfocitos T serán sometidos al proceso de selección negativa, con el objetivo de eliminar aquellas células T autorreactivas (4).

Las células medulares del timo (CMT) expresan una gran cantidad de antígenos específicos de tejido (AET), algunos de ellos transferidos a las células dendríticas que normalmente solo se encontrarían en la periferia (5). Estas células presentadoras de antígeno (CMT y células dendríticas) exponen estos péptidos y antígenos a los linfocitos T, donde aquellos que no tengan una reactividad significativa a estos péptidos, migrarán a órganos linfoides secundarios como el bazo y los nódulos linfáticos, además de circular por el organismo. Respecto a los linfocitos T que sean autorreactivos, la mayoría de ellos serán eliminados en la médula tímica (selección negativa) (4).

Ahora bien, como se mencionó previamente, no todos los linfocitos T autorreactivos son eliminados: algunos se diferencian mediante la expresión de Foxp3, convirtiéndose en células T reguladoras (Treg) y su función es el control de la tolerancia inmune periférica, mediante el proceso de selección agonista (4).

Por su parte, la proteína AIRE interactúa con diferentes reguladores transcripcionales para inducir la transcripción de genes específicos, por lo que no se considera un auténtico factor de transcripción, sino que participa en la inducción de la transcripción de genes que codifican para antígenos de tejidos periféricos específicos, para que estos sean presentados por las CMT y las células dendríticas a los linfocitos T, en los procesos de selección negativa y agonista. Además, esta proteína interviene en la diferenciación y función de las células epiteliales medulares del timo, como por ejemplo la expresión del ligando CCR7, que permite el paso de los linfocitos T de la zona cortical a la medular del timo.

Adicionalmente, está involucrada en la tolerancia periférica, ya que se encuentra expresada en las células del bazo y los nódulos linfáticos, y regula la expresión de citoquinas pro y antiinflamatorias (4, 6). Al tener en cuenta lo anterior, en ausencia de la proteína AIRE o en caso de su disfuncionalidad, no se producirá un porcentaje importante de los péptidos o antígenos necesarios para el proceso de selección negativa y agonista de los linfocitos T (40 %) (4), lo que generará una fuga de células autorreactivas, que posteriormente se diferenciarán en Th1, Th2 y Th17. Adicionalmente, habrá un aumento de citoquinas proinflamatorias como IL-6,IL-17 y TNF alfa, y una disminución de citoquinas reguladoras como IL-4 e IL-5, provocando pérdida de tolerancia inmune y llevando, finalmente, a la producción de autoanticuerpos que atacarán diferentes órganos, generando infiltración linfocítica y llevando a fibrosis y disfunción (7). El factor transcripcional Fezf2, conformado por 455 aminoácidos, cumple una función similar a AIRE, ya que induce la transcripción de genes específicos que codifican para antígenos de tejidos periféricos específicos, pero diferentes a los codificados por AIRE. Se ha visto que este factor, a diferencia de AIRE, se une a cromatina abierta y que su regulador corresponde a LTβR (4).

Regulación de la expresión

Existen dos formas principales para regular la expresión de AIRE. La primera corresponde al sitio de unión con el ADN, ya que solo se expresa cuando la cromatina se encuentra cerrada en residuos de lisina no metilados de la histona 3 (8); y la segunda es mediante la unión a receptores de la familia TNF, subtipos CD40 y RANK, ya que al unirse a sus respectivos ligandos, los cuales se expresan predominantemente en linfocitos T, inducen la expresión de AIRE y la diferenciación de las CMT para la tolerancia inmune (4, 9).

Relación con miARN

Los antígenos de tejido periférico, expresados en las células epiteliales de la médula del timo, están controlados en su transcripción por AIRE en el compartimiento nuclear, que a su vez controla la expresión de miARN; no obstante, a nivel citoplasmático, son los miARN quienes controlan la expresión de AIRE y de los antígenos de tejido periférico (10).

Variantes patogénicas del gen AIRE

Se han identificado más de 126 variantes patogénicas del gen, distribuidas en la región codificante (11), con cuatro puntos calientes que corresponden a los exones 2, 6, 8 y 10 (1). Las variantes patogénicas descritas para cada exón, se relacionan a su vez con cada uno de los dominios previamente descritos. De esta manera, una variante patogénica en el exón 2 tendrá repercusiones en el dominio CARD y, por ende, alteración en la función de este dominio (6). La variante patogénica más común a nivel mundial es la R257X y, en ciertas poblaciones en las que la endogamia es usual y hay incluso mayor prevalencia de esta enfermedad, se han identificado variantes patogénicas exclusivas, como ocurre con los judíos iraníes con la variante patogénica Y85C, en Cerdeña con la variante patogénica R139X y en anglosajones americanos y británicos con la variante patogénica 13 bp-del 1094-110del (2). Las diferentes variantes patogénicas de este gen configuran la presentación clínica del síndrome poliglandular autoinmune tipo 1, la cual tiene un patrón de herencia autosómico recesivo, que implica que ambos alelos del gen deben contar con una variante patogénica y donde la correlación fenotípica es variable, incluso en pacientes con genotipos idénticos.

Se puede presentar también el fenómeno de heterocigosidad compuesta (1), es decir, no todos los pacientes afectados con este síndrome presentan variantes patogénicas homocigotas.

Generalidades

Esta enfermedad pertenece a la familia de síndromes poliglandulares autoinmunes, caracterizados por la presencia de al menos dos insuficiencias glandulares mediadas por mecanismos inmunes que coexisten con otras entidades de tipo no endocrino (12) y de los cuales se han descrito cuatro tipos, donde el síndrome poliglandular autoinmune tipo 1 es el descrito en esta revisión.

Este es una condición monogénica, al tener en cuenta como único compromiso al gen AIRE, sin embargo, existen fenotipos heterogéneos, a pesar incluso de un genotipo idéntico, es decir, sus manifestaciones clínicas pueden verse afectadas por la expresión de otros genes, por polimorfismos genéticos o incluso por factores ambientales que pueden influir en el curso clínico de la enfermedad (1).

El patrón de herencia de este síndrome es autosómico recesivo y es común la heterocigosidad compuesta (1).

Epidemiología

En Colombia no se cuenta con registros que permitan calcular incidencia o prevalencia del síndrome poliglandular autoinmune tipo 1. En regiones con aislamiento genético en sus poblaciones como Finlandia, Cerdeña, Noruega, Eslovenia, Irlanda y judíos iraníes, la prevalencia de esta condición es mayor (13-14). Se han reportado prevalencias de 1 caso por cada 6500 habitantes en judíos iraníes, de 1:9000 habitantes para Noruega y de 1:14 000 para los sardos, mientras que poblaciones asiáticas, como Japón, su prevalencia es tan baja como 1 caso por cada 10 000 000 habitantes (7, 11). Existe un predominio de afectación para el género femenino, oscilando en las diferentes poblaciones en una relación mujer:hombre entre 0,8:1 y 2,4:1, según distintas series (12).

Presentación clínica y diagnóstico

Las manifestaciones clínicas incluyen cuatro espectros, el primero aborda las endocrinopatías de origen autoinmune de mayor frecuencia, como la enfermedad de Addison y el hipoparatiroidismo, y con un menor porcentaje: el hipogonadismo hipergonadotrópico, la tiroiditis de Hashimoto y la diabetes mellitus tipo 1. El segundo grupo está constituido por la candidiasis mucocutánea (se presentan en más de un 90 % de los pacientes) que se manifiesta en uñas, mucosa oral, genital, intestinal o esofágica. El tercer elemento incluye distrofias ectodérmicas, como hipoplasia del esmalte dental, distrofias ungueales, alopecia, calcificación de la membrana timpánica y vitiligo. Por último, en el cuarto grupo se encuentran la manifestaciones tipo misceláneas, que incluyen disfunción gastrointestinal, anemia perniciosa, hepatitis autoinmune, síndromes malabsortivos, queratopatía, fiebre periódica asociada a rash cutáneo y neumonías a repetición (1).

Si bien el orden de presentación de estas entidades es variable, la triada de manifestaciones que se inicia con la candidiasis mucocutánea, seguida del hipoparatiroidismo y, por último, de la enfermedad de Addison, la cual es de las más descritas y frecuentes. A más temprana edad ocurren las primeras manifestaciones y la enfermedad debutará con mayor severidad al tener en cuenta una mayor cantidad de síndromes a desarrollar con el tiempo. El pico de edad de manifestación de la primera entidad es entre el año 1 y el 12 de edad (6, 11).

Se han descrito tres estadios de la enfermedad, siendo la primera la etapa potencial, donde hay presencia de anticuerpos circulantes contra células diana, sin evidencia aún de alteración funcional. La segunda, la etapa subclínica, implica que hay infiltración mononuclear, preferentemente linfocítica, con destrucción glandular progresiva, donde ya hay evidencia de alteración en algunas pruebas funcionales, y, por último, la etapa de manifestaciones clínicas, momento en el que se corrobora la insuficiencia glandular (12).

El diagnóstico usualmente es tardío, teniendo en cuenta el amplio espectro de manifestaciones clínicas presentes en este síndrome. Como criterios diagnósticos, se establece que estén presentes al menos dos de las tres principales manifestaciones (insuficiencia adrenal, hipopituitarismo y candidiasis mucocutánea). Estos pacientes, ante la alta sospecha clínica y para realizar la confirmación diagnóstica, deben ser sometidos a la secuencia del gen AIRE. Si se trata de un hermano de un paciente que ya cuenta con diagnóstico de SPA tipo 1, solo requiere 1 de estas 3 manifestaciones clínicas para configurar el diagnóstico (11). En pacientes con presentaciones atípicas del síndrome, tales como hepatitis, queratopatía, rash asociado con fiebre, diarrea crónica, anemia perniciosa, entre otras, podría implementarse la medición de anticuerpos anti-interferón-w e interferón-a2, al tener en cuenta una alta sensibilidad y especificidad para esta entidad (12).

Fisiopatogenia

Al tener en cuenta lo descrito de la función de la proteína AIRE, se puede concluir que, al ocurrir la pérdida de tolerancia inmune secundaria a la fuga de células autorreactivas, se desencadena la producción de autoanticuerpos que infiltran diferentes órganos, generando fibrosis y disfunción, lo cual explica la autoinmunidad; sin embargo: ¿qué mecanismos son los mediadores para explicar la aparición de candidiasis mucocutánea a repetición, la fiebre asociada a rash cutáneo y las infecciones respiratorias, tipo neumonía, descritas previamente? Estos procesos infecciosos son producto de la inmunodeficiencia primaria concomitante que ocurre en estos pacientes.

Previamente, las inmunodeficiencias primarias y las enfermedades autoinmunes eran consideradas independientes e incluso entidades opuestas, no obstante, hay un mejor entendimiento de la fisiopatología que envuelve el desarrollo de células T, llevando a comprender los mecanismos comunes y la interrelación entre estos dos procesos.

Se sabe que las infecciones recurrentes influyen en la aparición de enfermedades autoinmunes por mecanismos como el mimetismo molecular, la activación del espectador y la presencia de superantígenos, entre otros (7). Por ende, la disfunción de la proteína AIRE (y la alteración celular inmune que genera) explica los procesos autoinmunes y de inmunodeficiencia que ocurren en estos pacientes.