DOI: https://doi.org/10.1038/s41420-026-03027-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41866403
تاريخ النشر: 2026-03-23
المؤلف: Lisa Ehlers وآخرون
الموضوع الرئيسي: نقص المناعة والاضطرابات المناعية الذاتية
نظرة عامة
تدرس الدراسة الآليات المرضية الكامنة وراء نقص إنزيم الأدينوزين دياميناز 2 (DADA2)، الذي يتميز بالالتهاب الذاتي ونقص المناعة، مع التركيز بشكل خاص على قابلية الحياة والملف الأيضي للخلايا الناقصة ADA2. وجد الباحثون أن خلايا ADA2 -/- U-937 وخلايا الدم المحيطية الوحيدة النواة (PBMCs) من مرضى DADA2 أظهرت مستويات أعلى بكثير من موت الخلايا مقارنة بخلايا ADA2 من النوع البري. ومن الجدير بالذكر أن المثبطات التقليدية لموت الخلايا وغيرها من مسارات موت الخلايا لم تحسن من قابلية الحياة، وأن التدخلات مثل حجب TNF-alpha وإعادة إدخال ADA2 من النوع البري لم تخفف من موت الخلايا الملحوظ.
أظهر التحليل الإضافي أن الخلايا الناقصة ADA2 عرضت شكلًا غير طبيعي، وزيادة في حجم الخلايا، وانخفاض في القدرة التكاثرية. أشارت الدراسات الأيضية باستخدام تتبعات الجلوكوز ^13C إلى اضطرابات في مسار الفوسفات البنتوز، والذي ارتبط بارتفاع مستويات الأنواع التفاعلية للأكسجين داخل الخلايا. ومن المثير للاهتمام أن هذه العلامات المرتبطة بالإجهاد التأكسدي قد انخفضت في PBMCs من مريض DADA2 بعد نجاح زراعة خلايا جذعية دموية. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن زيادة موت الخلايا وضعف الوظيفة الأيضية، خاصة في مسار الفوسفات البنتوز، تسهم في الضعف الخلوي الذي يُرى في DADA2.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث نقص إنزيم الأدينوزين دياميناز 2 (DADA2)، وهو خطأ وراثي في المناعة يتميز بظاهرة متعددة الأوجه تشمل الالتهاب، والتهاب الأوعية الدموية، ونقص المناعة، وفشل نخاع العظام. يحدث هذا الشرط بسبب طفرات ثنائية الأليل في جين ADA2، مما يؤدي إلى تقليل إفراز بروتين ADA2 وغياب كامل لنشاط إنزيم ADA2 في الأفراد المتأثرين. عادةً ما يظهر المرضى ارتفاعًا في توقيعات الإنترفيرون من النوع الأول والثاني، وغالبًا ما تستجيب أعراضهم الالتهابية للعلاج بمثبطات عامل نخر الورم ألفا (TNFi). معدل الوفيات المرتبط بـ DADA2 يقارب 8%، خاصة بين أولئك الذين يعانون من فشل نخاع العظام والذين قد يحتاجون إلى زراعة خلايا جذعية دموية (HSCT).
على الرغم من تزايد الأدبيات التي توثق أنواعًا مختلفة من الطفرات المسببة للأمراض، لا يزال من الصعب إقامة علاقات بين النمط الجيني والنمط الظاهري، والآليات الكامنة وراء المرض ليست مفهومة جيدًا. أشارت الدراسات السابقة إلى أن الخلايا الناقصة ADA2 قد تكون أكثر عرضة لموت الخلايا وعدم استقرار الغشاء. يبرز المؤلفون دور موت الخلايا المنظم (RCD) كمساهم في الالتهاب وإطلاق إشارات مرتبطة بالضرر، مما يشير إلى أن السيتوكينات يمكن أن تحفز أشكالًا التهابية من موت الخلايا. للتحقيق في هذه الآليات بشكل أكبر، تهدف الدراسة إلى تحليل مستويات وأنواع موت الخلايا في الخلايا المناعية البشرية الأولية من كل من الضوابط الصحية ومرضى DADA2، بالإضافة إلى خلايا U-937 الناقصة ADA2، مع تقييم الملف الأيضي للأفراد المصابين بـ DADA2.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم تجنيد المشاركين من مستشفيات جامعة لوفين، بما في ذلك المرضى وآباؤهم، الذين تم تحديدهم كحاملين متغايرين. بالإضافة إلى ذلك، تم الحصول على متبرعين أصحاء من كل من مستشفيات جامعة لوفين وKU Leuven. قدم جميع المشاركين موافقة مستنيرة قبل تضمينهم في الدراسة. تم تفصيل منهجية إعداد العينات في منشورات سابقة من قبل المؤلفين، مما يضمن فهمًا شاملاً للإجراءات المستخدمة في هذا البحث.
النتائج
تدرس الدراسة قابلية الحياة الخلوية وآليات الموت في خلايا الدم المحيطية الوحيدة النواة (PBMCs) من مرضى DADA2، كاشفة عن نتائج مهمة بشأن موت الخلايا والاستجابات الالتهابية. أظهرت PBMCs من عشرة مرضى DADA2 ارتفاعًا في مستوى موت الخلايا الأساسي (7.59 ± 1.11%) مقارنةً بالضوابط الصحية (3.87 ± 0.43%). ارتبطت هذه الزيادة في موت الخلايا بشدة الحالة السريرية في بعض أزواج الأشقاء، على الرغم من ملاحظة ارتباط ضعيف مع نشاط المرض (r = 0.5، p = 0.14). ومن الجدير بالذكر أن تحفيز النخر الخلوي وموت الخلايا المبرمج في أحادية النواة DADA2 قد انخفض، مما يشير إلى استجابة مقيدة لمحفزات موت الخلايا الالتهابية، على الرغم من مستويات موت الخلايا الأساسية الأعلى.
أظهر التحليل الإضافي أن زيادة موت الخلايا في مرضى DADA2 لم تكن ناتجة عن زيادة تنظيم مسارات موت الخلايا المنظم (RCD)، حيث لم تحسن المثبطات المستهدفة لموت الخلايا المبرمج والنخر الخلوي والموت الخلوي الحاد من قابلية الحياة. بالإضافة إلى ذلك، لم تخفف العلاجات بمثبطات TNF ومثبطات JAK من نمط موت الخلايا، مما يشير إلى أن زيادة القابلية لموت الخلايا في DADA2 هي خاصية داخلية للخلايا بدلاً من أن تتأثر بالبيئة الالتهابية. تختتم الدراسة بأن موت الخلايا التلقائي الذي لوحظ في مرضى DADA2 ليس ناتجًا عن عوامل خارجية ويظل غير متأثر بتدخلات علاجية مختلفة تهدف إلى تعديل المسارات الالتهابية.
المناقشة
في هذه الدراسة، بحثنا في الخصائص الأيضية وموت الخلايا للخلايا الناقصة ADA2، مع التركيز بشكل خاص على خطوط خلايا U-937. تكشف نتائجنا أن نقص ADA2 يؤدي إلى زيادة موت الخلايا وضعف تكاثر الخلايا، ويرجع ذلك أساسًا إلى الاضطرابات الأيضية المرتبطة بمسار الفوسفات البنتوز (PPP). أشارت تتبعات الأيض باستخدام الجلوكوز المعلم ^13C إلى انخفاض في تعليم المواد الأيضية الرئيسية مثل NAD(H) وUDP-GlcNAc، مما يشير إلى ضعف كبير في PPP. تم تأكيد هذا الخلل الأيضي من خلال انخفاض التعبير عن 6-فوسفوغليكونات ديهيدروجيناز (PGD) في أحادية النواة من مرضى DADA2، وهو أمر حاسم لإنتاج NADPH وقدرة الخلايا المضادة للأكسدة.
علاوة على ذلك، تشير نتائجنا إلى أن زيادة موت الخلايا التي لوحظت في الخلايا الناقصة ADA2 ليست مدفوعة بمسارات موت الخلايا المنظم (RCD) مثل الموت المبرمج أو النخر الخلوي، حيث لم تخفف المثبطات الصيدلانية لهذه المسارات من مستويات موت الخلايا. بدلاً من ذلك، يبدو أن زيادة موت الخلايا هي ظاهرة داخلية للخلايا، قد تتفاقم بسبب إجهاد الشبكة الإندوبلازمية (ER). ومن الجدير بالذكر أن نمط موت الخلايا استمر بغض النظر عن العلاج بمثبطات TNF، مما يشير إلى أن الالتهاب وآليات موت الخلايا قد تعمل بشكل مستقل في DADA2. تسلط هذه الرؤى الضوء على الحاجة إلى مزيد من البحث في الآليات الكامنة وراء موت الخلايا في نقص ADA2، مما قد يساعد في تطوير علاجات مستهدفة، خاصة للمرضى الذين يظهرون فشل نخاع العظام المقاوم للعلاج.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41420-026-03027-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41866403
Publication Date: 2026-03-23
Author(s): Lisa Ehlers et al.
Primary Topic: Immunodeficiency and Autoimmune Disorders
Overview
The study investigates the pathomechanisms underlying Deficiency of Adenosine Deaminase 2 (DADA2), characterized by autoinflammation and immunodeficiency, particularly focusing on the viability and metabolic profile of ADA2-deficient cells. The researchers found that ADA2 -/- U-937 cells and peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) from DADA2 patients exhibited significantly higher levels of cell death compared to wild-type ADA2 cells. Notably, traditional inhibitors of apoptosis and other cell death pathways did not improve cell viability, and interventions such as blocking TNF-alpha and reintroducing wild-type ADA2 did not mitigate the observed cell death.
Further analysis revealed that ADA2-deficient cells displayed abnormal morphology, increased cell size, and reduced proliferative capacity. Metabolomic studies using ^13C glucose tracers indicated disruptions in the pentose phosphate pathway, which correlated with elevated levels of intracellular reactive oxygen species. Interestingly, these oxidative stress markers were reduced in PBMCs from a DADA2 patient following successful hematopoietic stem cell transplantation. Overall, the findings suggest that increased cell death and impaired metabolic function, particularly in the pentose phosphate pathway, contribute to the cellular vulnerability seen in DADA2.
Introduction
The introduction of the research paper discusses Deficiency of Adenosine Deaminase 2 (DADA2), an inborn error of immunity characterized by a multifaceted phenotype that includes inflammation, vasculitis, immunodeficiency, and bone marrow failure. This condition is caused by biallelic mutations in the ADA2 gene, resulting in reduced secretion of the ADA2 protein and a complete lack of ADA2 enzyme activity in affected individuals. Patients typically exhibit elevated type I and type II interferon signatures, and their inflammatory symptoms often respond to treatment with tumor necrosis factor-alpha inhibitors (TNFi). The mortality rate associated with DADA2 is approximately 8%, particularly among those experiencing bone marrow failure who may require hematopoietic stem cell transplantation (HSCT).
Despite the growing body of literature documenting various pathogenic variants, establishing genotype-phenotype correlations remains challenging, and the underlying mechanisms of the disease are not well understood. Previous studies have indicated that ADA2-deficient cells may have an increased susceptibility to cell death and membrane instability. The authors highlight the role of regulated cell death (RCD) as a contributor to inflammation and the release of damage-associated signals, suggesting that cytokines can provoke inflammatory forms of cell death. To further investigate these mechanisms, the study aims to analyze cell death levels and types in primary human immune cells from both healthy controls and DADA2 patients, as well as in ADA2-deficient U-937 cells, while also assessing the metabolic profile of individuals with DADA2.
Methods
In this study, human subjects were recruited from University Hospitals Leuven, including patients and their parents, who were identified as heterozygous carriers. Additionally, healthy donors were sourced from both University Hospitals Leuven and KU Leuven. All participants provided informed consent prior to their inclusion in the study. The methodology for sample preparation has been previously detailed in earlier publications by the authors, ensuring a comprehensive understanding of the procedures employed in this research.
Results
The study investigates the cellular viability and death mechanisms in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) from patients with DADA2, revealing significant findings regarding cell death and inflammatory responses. PBMCs from ten DADA2 patients exhibited elevated baseline cell death (7.59 ± 1.11%) compared to healthy controls (3.87 ± 0.43%). This increased cell death correlated with clinical severity in some sibling pairs, although a weak correlation with disease activity was noted (r = 0.5, p = 0.14). Notably, the induction of necroptosis and apoptosis in DADA2 monocytes was reduced, indicating a restrained response to inflammatory cell death stimuli, despite the higher baseline cell death levels.
Further analysis showed that the elevated cell death in DADA2 patients was not due to upregulation of regulated cell death (RCD) pathways, as inhibitors targeting apoptosis, necroptosis, and pyroptosis did not improve cell viability. Additionally, treatments with TNF inhibitors and JAK inhibitors did not mitigate the cell death phenotype, suggesting that the increased susceptibility to cell death in DADA2 is intrinsic to the cells rather than influenced by the inflammatory environment. The study concludes that the spontaneous cell death observed in DADA2 patients is not extrinsically induced and remains unaffected by various therapeutic interventions aimed at modulating inflammatory pathways.
Discussion
In this study, we investigated the metabolic and cell death characteristics of ADA2-deficient cells, particularly focusing on U-937 cell lines. Our findings reveal that ADA2 deficiency leads to increased cell death and impaired cell proliferation, primarily due to metabolic disturbances linked to the pentose phosphate pathway (PPP). Tracer metabolomics using ^13C-labeled glucose indicated reduced labeling of key metabolites such as NAD(H) and UDP-GlcNAc, suggesting a significant impairment in the PPP. This metabolic dysfunction was corroborated by decreased expression of 6-phosphogluconate dehydrogenase (PGD) in monocytes from DADA2 patients, which is critical for NADPH production and cellular antioxidant capacity.
Furthermore, our results indicate that the elevated cell death observed in ADA2-deficient cells is not driven by regulated cell death (RCD) pathways such as apoptosis or necroptosis, as pharmaceutical inhibition of these pathways did not alleviate cell death levels. Instead, the increased cell death appears to be a cell-intrinsic phenomenon, potentially exacerbated by endoplasmic reticulum (ER) stress. Notably, the cell death phenotype persisted regardless of treatment with TNF inhibitors, suggesting that inflammation and cell death mechanisms may operate independently in DADA2. These insights highlight the need for further research into the underlying mechanisms of cell death in ADA2 deficiency, which could inform the development of targeted therapies, especially for patients exhibiting treatment-refractory bone marrow failure.