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Urdinez L, Erra L, Palma AM, Mercogliano MF, Fernandez JB, Prieto E, Goris V, Bernasconi A, Sanz M, Villa M, Bouso C, Caputi L, Quesada B, Solis D, Aguirre Bruzzo A, Katsicas MM, Galluzzo L, Weyersberg C, Bocian M, Bujan MM, Oleastro M, Almejun MB, Danielian S. Expanding spectrum, intrafamilial diversity, and therapeutic challenges from 15 patients with heterozygous CARD11-associated diseases: A single center experience. Front Immunol 2022; 13:1020927. [PMID: 36405754 PMCID: PMC9668901 DOI: 10.3389/fimmu.2022.1020927] [Citation(s) in RCA: 3] [Impact Index Per Article: 1.5] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/16/2022] [Accepted: 10/18/2022] [Indexed: 11/06/2023] Open
Abstract
CARD11-associated diseases are monogenic inborn errors of immunity involving immunodeficiency, predisposition to malignancy and immune dysregulation such as lymphoproliferation, inflammation, atopic and autoimmune manifestations. Defects in CARD11 can present as mutations that confer a complete or a partial loss of function (LOF) or contrarily, a gain of function (GOF) of the affected gene product. We report clinical characteristics, immunophenotypes and genotypes of 15 patients from our center presenting with CARD11-associated diseases. Index cases are pediatric patients followed in our immunology division who had access to next generation sequencing studies. Variant significance was defined by functional analysis in cultured cells transfected with a wild type and/or with mutated hCARD11 constructs. Cytoplasmic aggregation of CARD11 products was evaluated by immunofluorescence. Nine index patients with 9 unique heterozygous CARD11 variants were identified. At the time of the identification, 7 variants previously unreported required functional validation. Altogether, four variants showed a GOF effect as well a spontaneous aggregation in the cytoplasm, leading to B cell expansion with NF-κB and T cell anergy (BENTA) diagnosis. Additional four variants showing a LOF activity were considered as causative of CARD11-associated atopy with dominant interference of NF-kB signaling (CADINS). The remaining variant exhibited a neutral functional assay excluding its carrier from further analysis. Family segregation studies expanded to 15 individuals the number of patients presenting CARD11-associated disease. A thorough clinical, immunophenotypical, and therapeutic management evaluation was performed on these patients (5 BENTA and 10 CADINS). A remarkable variability of disease expression was clearly noted among BENTA as well as in CADINS patients, even within multiplex families. Identification of novel CARD11 variants required functional studies to validate their pathogenic activity. In our cohort BENTA phenotype exhibited a more severe and expanded clinical spectrum than previously reported, e.g., severe hematological and extra hematological autoimmunity and 3 fatal outcomes. The growing number of patients with dysmorphic facial features strengthen the inclusion of extra-immune characteristics as part of the CADINS spectrum. CARD11-associated diseases represent a challenging group of disorders from the diagnostic and therapeutic standpoint, especially BENTA cases that can undergo a more severe progression than previously described.
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Affiliation(s)
- Luciano Urdinez
- Servicio de Inmunología y Reumatología, Hospital Nacional de Pediatría Juan P. Garrahan, Buenos Aires, Argentina
| | - Lorenzo Erra
- Laboratorio de Biofisicoquímica de Proteínas, Departamento de Química Biológica, Instituto de Quimica Biologica de Facultad de Ciencias Biologicas y Naturales (IQUIBICEN), Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina
- Laboratorio de Genética en Endocrinología, Instituto de Biociencias, Biotecnologia y Biologia Translacional (IB3), Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina
| | - Alejandro M. Palma
- Servicio de Inmunología y Reumatología, Hospital Nacional de Pediatría Juan P. Garrahan, Buenos Aires, Argentina
| | - María F. Mercogliano
- Laboratorio de Biofisicoquímica de Proteínas, Departamento de Química Biológica, Instituto de Quimica Biologica de Facultad de Ciencias Biologicas y Naturales (IQUIBICEN), Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina
- Laboratorio de Genética en Endocrinología, Instituto de Biociencias, Biotecnologia y Biologia Translacional (IB3), Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina
| | - Julieta Belén Fernandez
- Laboratorio de Biofisicoquímica de Proteínas, Departamento de Química Biológica, Instituto de Quimica Biologica de Facultad de Ciencias Biologicas y Naturales (IQUIBICEN), Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina
- Laboratorio de Genética en Endocrinología, Instituto de Biociencias, Biotecnologia y Biologia Translacional (IB3), Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina
| | - Emma Prieto
- Servicio de Inmunología y Reumatología, Hospital Nacional de Pediatría Juan P. Garrahan, Buenos Aires, Argentina
| | - Verónica Goris
- Servicio de Inmunología y Reumatología, Hospital Nacional de Pediatría Juan P. Garrahan, Buenos Aires, Argentina
| | - Andrea Bernasconi
- Servicio de Inmunología y Reumatología, Hospital Nacional de Pediatría Juan P. Garrahan, Buenos Aires, Argentina
| | - Marianela Sanz
- Servicio de Inmunología y Reumatología, Hospital Nacional de Pediatría Juan P. Garrahan, Buenos Aires, Argentina
| | - Mariana Villa
- Servicio de Inmunología y Reumatología, Hospital Nacional de Pediatría Juan P. Garrahan, Buenos Aires, Argentina
| | - Carolina Bouso
- Servicio de Inmunología y Reumatología, Hospital Nacional de Pediatría Juan P. Garrahan, Buenos Aires, Argentina
| | - Lucia Caputi
- Servicio de Inmunología y Reumatología, Hospital Nacional de Pediatría Juan P. Garrahan, Buenos Aires, Argentina
| | - Belen Quesada
- Servicio de Inmunología y Reumatología, Hospital Nacional de Pediatría Juan P. Garrahan, Buenos Aires, Argentina
| | - Daniel Solis
- Servicio de Inmunología y Reumatología, Hospital Nacional de Pediatría Juan P. Garrahan, Buenos Aires, Argentina
| | - Anabel Aguirre Bruzzo
- Servicio de Inmunología y Reumatología, Hospital Nacional de Pediatría Juan P. Garrahan, Buenos Aires, Argentina
| | - Maria Martha Katsicas
- Servicio de Inmunología y Reumatología, Hospital Nacional de Pediatría Juan P. Garrahan, Buenos Aires, Argentina
| | - Laura Galluzzo
- Servicio de Anatomía Patológica, Hospital Nacional de Pediatría Juan P. Garrahan, Buenos Aires, Argentina
| | - Christian Weyersberg
- Servicio de Gastroenterología, Hospital Nacional de Pediatría Juan P. Garrahan, Buenos Aires, Argentina
| | - Marcela Bocian
- Servicio de Dermatología, Hospital Nacional de Pediatría Juan P. Garrahan, Buenos Aires, Argentina
| | - Maria Marta Bujan
- Servicio de Dermatología, Hospital Nacional de Pediatría Juan P. Garrahan, Buenos Aires, Argentina
| | - Matías Oleastro
- Servicio de Inmunología y Reumatología, Hospital Nacional de Pediatría Juan P. Garrahan, Buenos Aires, Argentina
| | - María B. Almejun
- Laboratorio de Biofisicoquímica de Proteínas, Departamento de Química Biológica, Instituto de Quimica Biologica de Facultad de Ciencias Biologicas y Naturales (IQUIBICEN), Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina
- Laboratorio de Genética en Endocrinología, Instituto de Biociencias, Biotecnologia y Biologia Translacional (IB3), Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina
| | - Silvia Danielian
- Servicio de Inmunología y Reumatología, Hospital Nacional de Pediatría Juan P. Garrahan, Buenos Aires, Argentina
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Keitelman IA, Shiromizu CM, Zgajnar NR, Danielián S, Jancic CC, Martí MA, Fuentes F, Yancoski J, Vera Aguilar D, Rosso DA, Goris V, Buda G, Katsicas MM, Galigniana MD, Galletti JG, Sabbione F, Trevani AS. The interplay between serine proteases and caspase-1 regulates the autophagy-mediated secretion of Interleukin-1 beta in human neutrophils. Front Immunol 2022; 13:832306. [PMID: 36091026 PMCID: PMC9458071 DOI: 10.3389/fimmu.2022.832306] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 12/09/2021] [Accepted: 08/03/2022] [Indexed: 11/13/2022] Open
Abstract
Neutrophils play major roles against bacteria and fungi infections not only due to their microbicide properties but also because they release mediators like Interleukin-1 beta (IL-1β) that contribute to orchestrate the inflammatory response. This cytokine is a leaderless protein synthesized in the cytoplasm as a precursor (pro-IL-1β) that is proteolytically processed to its active isoform and released from human neutrophils by secretory autophagy. In most myeloid cells, pro-IL-1β is processed by caspase-1 upon inflammasome activation. Here we employed neutrophils from both healthy donors and patients with a gain-of-function (GOF) NLRP3-mutation to dissect IL-1β processing in these cells. We found that although caspase-1 is required for IL-1β secretion, it undergoes rapid inactivation, and instead, neutrophil serine proteases play a key role in pro-IL-1β processing. Our findings bring to light distinctive features of the regulation of caspase-1 activity in human neutrophils and reveal new molecular mechanisms that control human neutrophil IL-1β secretion.
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Affiliation(s)
- Irene A. Keitelman
- Laboratorio de Inmunidad Innata, Instituto de Medicina Experimental (IMEX) - CONICET, Academia Nacional de Medicina, Buenos Aires, Argentina
| | - Carolina M. Shiromizu
- Laboratorio de Inmunidad Innata, Instituto de Medicina Experimental (IMEX) - CONICET, Academia Nacional de Medicina, Buenos Aires, Argentina
| | - Nadia R. Zgajnar
- Laboratorio de receptores nucleares, Instituto de Biología y Medicina Experimental (IBYME)-CONICET, Buenos Aires, Argentina
| | - Silvia Danielián
- Laboratorio de Biología Molecular Inmunología, Hospital de Pediatría “Juan P. Garrahan”, Buenos Aires, Argentina
| | - Carolina C. Jancic
- Laboratorio de Inmunidad Innata, Instituto de Medicina Experimental (IMEX) - CONICET, Academia Nacional de Medicina, Buenos Aires, Argentina
- Departamento de Microbiología, Parasitología e Inmunología, Facultad de Medicina, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina
| | - Marcelo A. Martí
- Departamento de Química Biológica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEyN), Universidad de Buenos Aires (UBA), Buenos Aires, Argentina
- Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN) – CONICET, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEyN), Universidad de Buenos Aires (UBA), Buenos Aires, Argentina
| | - Federico Fuentes
- Laboratorio de Microscopía, Instituto de Medicina Experimental (IMEX) - CONICET, Academia Nacional de Medicina, Buenos Aires, Argentina
| | - Judith Yancoski
- Laboratorio de Biología Molecular Inmunología, Hospital de Pediatría “Juan P. Garrahan”, Buenos Aires, Argentina
| | - Douglas Vera Aguilar
- Laboratorio de Inmunidad Innata, Instituto de Medicina Experimental (IMEX) - CONICET, Academia Nacional de Medicina, Buenos Aires, Argentina
| | - David A. Rosso
- Laboratorio de Inmunidad Innata, Instituto de Medicina Experimental (IMEX) - CONICET, Academia Nacional de Medicina, Buenos Aires, Argentina
| | - Verónica Goris
- Unidad de Genómica. Laboratorio de Biología Molecular de Inmunología, Hospital de Pediatría “Juan P. Garrahan”, Buenos Aires, Argentina
| | - Guadalupe Buda
- Departamento de Química Biológica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEyN), Universidad de Buenos Aires (UBA), Buenos Aires, Argentina
- Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN) – CONICET, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEyN), Universidad de Buenos Aires (UBA), Buenos Aires, Argentina
| | - María Martha Katsicas
- Servicio de Inmunología y Reumatología, Hospital de Pediatría “Juan P. Garrahan”, Buenos Aires, Argentina
| | - Mario D. Galigniana
- Laboratorio de receptores nucleares, Instituto de Biología y Medicina Experimental (IBYME)-CONICET, Buenos Aires, Argentina
- Departamento de Química Biológica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEyN), Universidad de Buenos Aires (UBA), Buenos Aires, Argentina
| | - Jeremías G. Galletti
- Laboratorio de Inmunidad Innata, Instituto de Medicina Experimental (IMEX) - CONICET, Academia Nacional de Medicina, Buenos Aires, Argentina
| | - Florencia Sabbione
- Laboratorio de Inmunidad Innata, Instituto de Medicina Experimental (IMEX) - CONICET, Academia Nacional de Medicina, Buenos Aires, Argentina
| | - Analia S. Trevani
- Laboratorio de Inmunidad Innata, Instituto de Medicina Experimental (IMEX) - CONICET, Academia Nacional de Medicina, Buenos Aires, Argentina
- Departamento de Microbiología, Parasitología e Inmunología, Facultad de Medicina, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina
- *Correspondence: Analia S. Trevani, ;
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