Introducción
Tuberculosis: una antigua enfermedad mortal.
Mycobacterium tuberculosis (M. tb) es la bacteria responsable de la mayoría de los casos de tuberculosis humana (TB). Otras causas poco comunes incluyen M. bovis, M. africanum y M. Canetti. M.tb es causa de muerte y enfermedad en la población humana desde la época clásica. En 1882, Robert Koch descubrió una técnica de tinción que hizo posible la identificación del M. tb. Los bacilos se transmiten por la inhalación de gotitas de aerosol generadas por la tos de un paciente con TB activa. Esta enfermedad persiste como un importante problema de salud pública. Se cree que un tercio de la población mundial está infectado con M. tb, con cerca de 8.6 millones de casos nuevos y 1.3 millones de muertes en el mundo en 2012. Cerca de 6-10% de estos casos nuevos son niños, y representan hasta 40% de todos los casos nuevos de tuberculosis en los países con mayor incidencia de tuberculosis.
La vacuna BCG proporciona cierta protección contra la TB diseminada grave en la infancia, pero esta protección es incompleta. El desarrollo de los antibióticos disminuyó de manera considerable la mortalidad infantil debida a la tuberculosis, pero más de 80 000 niños todavía mueren de tuberculosis cada año. El advenimiento de la tuberculosis multirresistente, alimentada por la epidemia del VIH, hizo necesario el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas. Sin embargo, sólo una pequeña fracción de los individuos expuestos al M. tb desarrollará TB clínica. Esto es cierto en particular para los niños, y las razones para ello siguen sin estar claras. Por lo tanto, son necesarios los esfuerzos de investigación para dilucidar la patogénesis de la tuberculosis infantil.
Tuberculosis infantil
Una proporción considerable de los sujetos no se infectan a pesar de los altos niveles sostenidos de exposición al M. tb. Alrededor de 5% de las personas infectadas desarrollan TB clínica dentro de los 2 años posteriores a la infección, ya sea sin latencia o después de una fase latente muy corta. Esta TB “primaria” es en especial común en los niños, presenta un curso subagudo y, a menudo se asocia con la enfermedad extrapulmonar, debido a la difusión del bacilo en el torrente sanguíneo. Sin embargo, los individuos más infectados desarrollan infección tuberculosa latente con ausencia de signos clínicos; aproximadamente 90-95% de estos individuos nunca desarrollan la enfermedad clínica. El 10.5% restante desarrollará tuberculosis pulmonar crónica más tarde en la vida, por lo general debido a la reactivación de la latencia. La TB primaria grave fue la forma más frecuente en niños de zonas endémicas antes de que la BCG y los antibióticos estuvieran disponibles, lo que resultó en tasas altas de mortalidad en niños menores de 2 años. El riesgo de la tuberculosis primaria grave aún es dependiente de la edad en la infección primaria, la disminución de 10% a 20% para los niños menores de 1 año a menos de 0.5% de los niños mayores de 5 años. Estas formas graves son en su mayoría miliares o afectan el sistema nervioso central (y causa meningitis), y permanecen como un peligro para la vida. Una de las preguntas clave sin respuesta en el campo de la tuberculosis infantil se refiere a la naturaleza de la predisposición al desarrollo de formas clínicas graves sólo en una minoría de los niños infectados. La infección por el VIH predispone a sujetos a formas graves de tuberculosis infantil, pero tal infección se observa en sólo una pequeña fracción de los niños afectados por la tuberculosis. La última década proporcionó una nueva pista para ayudar a resolver este enigma, y mostró que al menos algunos casos de TB grave, en niños VIH seronegativos, se pueden explicar por errores congénitos de un gen único de la inmunidad.
La teoría genética humana de la tuberculosis
La variabilidad en la reacción de los niños a la infección primaria por M. tb se ilustra de forma dramática por el accidente Lübeck en 1929 y 1930: 251 niños se vacunaron con una cepa de BCG contaminada con M.tb. “Sólo” 72 bebés murieron de tuberculosis en el año, 135 tuvieron TB pero se recuperaron de forma espontánea y 44 lograron defenderse de la infección, por lo menos por 12 años. Las encuestas epidemiológicas y estudios de agregación familiar proporcionaron una fuerte evidencia de que esta gran variabilidad interindividual en el desarrollo de la tuberculosis en niños y adultos se puede explicar, al menos en parte, por factores genéticos del huésped. En paralelo, una larga serie de estudios experimentales en varios animales, a partir de la década de 1930, también estableció la importancia de los antecedentes genéticos del huésped para determinar el resultado de la infección primaria con M.tb. Sin embargo, sin un modelo animal de laboratorio apropiado para la enfermedad, fue una lucha larga y difícil para desentrañar la base genética de resistencia/susceptibilidad de la tuberculosis. Los componentes genéticos humanos de la tuberculosis pulmonar en adultos y de la infección por M. tb per se revisaron en otro lugar. Esta revisión se centra en la tuberculosis infantil. La evidencia es emergente sobre la tuberculosis grave en los niños que puede resultar de errores congénitos de la inmunidad. La primera evidencia para apoyar este punto de vista proviene de la identificación de las inmunodeficiencias adquiridas y las inmunodeficiencias primarias (PID), las cuales se asocian con un fenotipo infeccioso más amplio, que incluye las enfermedades micobacterianas. La evolución posterior fue sobre todo a partir del estudio de las enfermedades clínicas causadas por micobacterias débilmente virulentas, como las vacunas BCG y micobacterias no tuberculosas (MNT), en individuos por lo demás sanos. Esta condición, la susceptibilidad mendeliana a la enfermedad por micobacterias (MSMD) (OMIM209950), es subyacente a una gama mucho más estrecha de infecciones, y su estudio condujo a la identificación de los primeros casos de predisposición mendeliana a la tuberculosis.
Inmunodeficiencias adquiridas que confieren una predisposición para las enfermedades micobacterianas en la infancia
Los tratamientos inmunosupresores para una serie de condiciones graves de la infancia incrementan el riesgo de enfermedades micobacterianas. En particular, la leucemia infantil se asocia con un mayor riesgo de desarrollar infecciones por BCG, y MNT o la tuberculosis durante la quimioterapia o después de un trasplante de médula ósea (TMO). Las MNT, el M.tb y, más rara vez, las infecciones por BCG también se observan en niños tratados con fármacos inmunosupresores para el trasplante de órganos sólidos o en el BMT para otras enfermedades, como la anemia aplásica grave, el mieloma, la linfohistiocitosis hemofagocítica familiar o la osteopetrosis infantil maligna. Sin embargo, a nivel mundial, la tuberculosis es la infección más común que afecta a los pacientes seropositivos para el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), y sigue siendo la causa más común de muerte en los pacientes con síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA). En total, 1.1 millones de los 9 millones de personas infectadas anualmente con M.tb también están infectados con el VIH. Los datos para los niños son escasos, con estimaciones que varían de forma amplia en función de la ubicación del estudio. El porcentaje de niños infectados con el VIH y el tratamiento para la TB presentan rangos entre 2% en los EE.UU. y 26% en África del Sur. La vacuna BCG se contraindica en personas infectadas con el VIH, y se sugirió que la vacunación debe retrasarse (8 semanas de edad en lugar de en el nacimiento), para que sea posible identificar a los niños seropositivos antes de que la vacunación se lleve a cabo. Las infecciones por MNT también se reportan en niños positivos para el VIH. Al causar una disminución progresiva de las células T CD4, la infección por VIH influye en gran manera en la patogénesis de la tuberculosis, lo que resulta en un mayor riesgo de TB clínica, con afectación extrapulmonar, signos radiográficos atípicos y la enfermedad paucibacilar, que de forma potencial obstaculizan el diagnóstico oportuno. A nivel mundial, la tuberculosis mata a un tercio de los pacientes coinfectados con el VIH, y esta asociación letal entre la tuberculosis y la infección por VIH proporciona un fuerte apoyo a la hipótesis de que las células T CD4 desempeñan un papel fundamental en la inmunidad anti-TB.
Condiciones hereditarias que afectan a los pulmones y que confieren una predisposición a la enfermedad por micobacterias
Los trastornos pulmonares congénitos observados en los primeros años de vida, tales como la discinesia ciliar primaria o la proteinosis alveolar pulmonar (PAP), conducen a defectos de aclaramiento de las vías respiratorias. En particular, la PAP se asocia con defectos de la homeostasis del agente tensioactivo pulmonar y los macrófagos alveolares. Estos defectos dan lugar a deterioro de la función pulmonar y son probablemente responsables de infecciones secundarias con micobacterias, como el M.tb en particular, que se reportan siempre sólo en adultos. La fibrosis quística (FQ) es otra condición hereditaria que conduce a defectos de aclaramiento de la vía aérea. La FQ es causada por mutaciones en el gen regulador transmembrana de la fibrosis quística (CFTR), lo que resulta en secreciones de moco espeso y un fracaso para limpiar estas secreciones. Los pacientes sufren de infecciones respiratorias crónicas causadas por bacterias comunes (por ejemplo, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia cepacia y Haemophilus influenzae), hongos filamentosos y/o levaduras. Las infecciones por las MNT se reportan de forma creciente en adultos con FQ, pero los niños también son vulnerables. La frecuencia de las infecciones por las MNT en niños con FQ en el Reino Unido se estima en 3.3%. La infección por el BCG nunca se reportó en estos pacientes, incluso en países con políticas obligatorias de vacunación de BCG y una prevalencia relativamente alta de FQ, como Francia. Se reportan infecciones con M. tb, sobre todo en los adultos, y también, más rara vez, en los niños. En general, los cambios en la integridad del pulmón pueden aumentar la susceptibilidad a las infecciones micobacterianas, incluso la tuberculosis. La base molecular y celular fina de la enfermedad micobacteriana en el contexto de la CF es aún poco clara.
Inmunodeficiencias primarias con deficiencia de células T
La mayoría de las PID se asocian con amplia susceptibilidad a los patógenos, pero algunas se asocian con una susceptibilidad más estrecha a la enfermedad por micobacterias. Estas PIDs, incluyen, en particular, las que implican la deficiencia de células T. Las enfermedades con inmunodeficiencia combinada grave (SCID) son un grupo de enfermedades genéticas caracterizadas por niveles muy bajos de linfocitos T autólogos, con o sin una falta asociada de las células B (B- o B +). Seis y ocho genes mórbidos se identificaron para SCID con células T-B- y T-B+, de manera respectiva. Los pacientes afectados son extremadamente vulnerables a diversas enfermedades infecciosas (virales, bacterianas, fúngicas o parasitarias) en los primeros meses de vida. También son susceptibles a infecciones con especies de micobacterias, en particular BCG, que se administra de forma típica como una vacuna en los primeros meses de la vida. La mayoría de los pacientes presentan infección diseminada de BCG, descritos como BCG-osis, pero las infecciones locales (BCG-itis) también se describen. Se reportaron tres pacientes con SCID y tuberculosis, y se describieron otras tres personas con infecciones por MNT (dos con M. avium y otro con M. marinum). Sin embargo, estos pacientes probablemente serían muy susceptibles a las MNT y M. tb, si se exponen. Las mutaciones hipomórficas de los genes de la SCID subyacen a un fenotipo clínico e inmunológico menos grave, conocido como la inmunodeficiencia combinada (CID), en la que se informó de infecciones por las MNT. La CID también puede ser causada por una serie de otros defectos genéticos, algunos de los cuales se asocian con enfermedades micobacterianas en una proporción pequeña de los pacientes, lo que implica una susceptibilidad más modesta a la infección micobacteriana. Se encontraron dos pacientes con deficiencia de ZAP70 que desarrollaron BCG-itis. Un paciente con deficiencia del complejo mayor de histocompatibilidad de clase II tuvo una infección compleja por M. avium , y un paciente tenía BCG-osis. Dos pacientes con deficiencia de nucleósidos de purina (PNP) desarrollaron BCG-osis. Un paciente con displasia ósea inmune de Schimke (deficiencia SMARCAL1) tenía infección por MNT. Por último, se describieron cinco pacientes con síndrome de ruptura de Nijmegen (NBS) y tuberculosis. Los defectos de las células T en pacientes con SCID y CID son probablemente responsables de su susceptibilidad a las micobacterias, que parece estar correlacionada con la gravedad del defecto de las células T. Esta observación pone de relieve aún más el papel de las células T humanas en la inmunidad antimicobacteriana.
Deficiencia GATA2 autosómica dominante
El GATA2 codifica un factor de transcripción implicado en la homeostasis de las células madre hematopoyéticas. Las mutaciones heterocigotas de GATA2 se identificaron como la causa de ocho enfermedades: monocitopenia y síndrome de infección micobacteriana; deficiencia linfoide de células dendríticas, monocitos, células B y células asesinas naturales (NK); síndromes mielodisplásicos familiares (MDS)/leucemia mieloide aguda (LMA); síndrome de Emberger (linfedema primario con MDS); neutropenia pediátrica, anemia aplásica; hipogammaglobulinemia con respuesta alterada de anticuerpos; y el reporte del caso original de deficiencia de células NK humanas. Las mutaciones de GATA2 son de pérdida de función (LOF) y parecen actuar por haploinsuficiencia. Las características clínicas de la deficiencia de GATA2 incluyen inmunodeficiencia con susceptibilidad marcada al virus del papiloma humano (VPH) y micobacterias no tuberculosas (y tuberculosas), la predisposición a MDS/AML, PAP, y linfedema congénito. Los pacientes tienen números normales de células T, pero muy pocos monocitos circulantes; también muestran linfocitopenia B y NK y no tienen células dendríticas (DC) mieloides o plasmocitoides detectables en sangre periférica. Existe una variabilidad en el tiempo de la aparición de los signos clínicos: la proporción de pacientes sin síntomas es 50% a la edad de 20 años, 25% a los 30 años, y 16% a los 40 años. Sin embargo, un cuarto de los pacientes presentan infecciones por micobacterias ambientales durante la infancia. Un adulto joven también sufrió de tuberculosis. Hasta donde se sabe, nunca se reportó ningún paciente con deficiencia de GATA2 y enfermedad aislada por micobacterias. La identificación de estos pacientes podría mejorar la comprensión de la susceptibilidad a las micobacterias en pacientes deficientes de GATA2, aunque ya se sugirió que esta susceptibilidad puede ser debido a una falta de DC (véase también la deficiencia de IRF8).
Enfermedad granulomatosa crónica (CGD)
La CGD es una PID que afecta a los fagocitos y pone la vida en peligro. Es causada por una mutación de cualquiera de los genes que codifican uno de los componentes del complejo oxidasa de la nicotinamida adenina dinucleótido fosfatasa (NADPH), que es activo en particular en los fagocitos, e incluye granulocitos, monocitos y macrófagos. Las mutaciones pueden afectar CYBB (que se encuentra en el cromosoma X) que codifica gp91phox (en 70% de los casos), CYBA que codifica p22phox (5%), NCF1 que codifica p47phox (20%), NCF2 que codifica p67phox(5%), y NCF4 que codifica p40phox, este último defecto sólo se encontró en un solo paciente hasta la fecha. Estas mutaciones resultan en la incapacidad de producir especies de oxígeno reactivo dependientes de NADPH-oxidasa, que son necesarias para la matanza fagocítica de los microorganismos. De manera interesante, algunas mutaciones específicas de CYBB mostraron conferir una predisposición selectiva a las micobacterias tuberculosas, pero no la CGD (véase el párrafo siguiente). En general, los pacientes con CGD son altamente susceptibles a las infecciones fúngicas y bactericidas piógenas, causadas por Staphylococcus aureus y Aspergillus fumigatus en particular, sino también a las infecciones micobacterianas. Un estudio reciente de 71 pacientes con CGD se centró en las infecciones por micobacterias: 53 pacientes (75%) presentaron efectos adversos de la vacuna BCG (en su mayoría BCG-itis) y 31 (44%) tenían TB (incluso 13 que también tenían una infección por BCG); ninguno de los pacientes tenían enfermedad por MNT (F. Conti, JL. Casanova, J. Bustamante, datos no publicados). A nivel mundial, 296 pacientes con EGC con infecciones por micobacterias se reportaron en 2013 (F. Conti, JL. Casanova, J. Bustamante, datos no publicados) y la base de datos de CGD (http://www.uta.fi/imt/bioinfo/CYBBbase/ para los pacientes con deficiencia de CYBB) registró 1,150 pacientes con CGD con defectos genéticos conocidos en 2010. Por consiguiente, la proporción de pacientes con CGD con infecciones micobacterianas puede ser de hasta 25%. Sólo cuatro pacientes con infecciones por MNT se reportaron lo que parece ser extremadamente raro en pacientes con CGD en comparación con las infecciones con tuberculosis y BCG. En general, las enfermedades por micobacterias son relativamente comunes en los pacientes con CGD que viven en países donde la tuberculosis es endémica y la vacunación con BCG es obligatoria. Esto sugiere que los fagocitos y el complejo NADPH oxidasa son cruciales para la inmunidad humana para micobacterias tuberculosas.
Displasia ectodérmica anhidrótica con inmunodeficiencia (EDA-ID)
La EDA-ID ligada al X es causada por mutaciones hipomórficas en el gen que codifica el modulador esencial NF-κB (NEMO), una proteína esencial para la activación del factor de transcripción ubicuo NF-κB. De manera clínica, el síndrome implica hipohidrosis, dientes cónicos muy espaciados o en forma de clavija e hipotricosis. Estas características resultan del defecto en la trasmisión de señales vía el receptor de ectodisplasina (EDA-R). Se encontraron anormalidades no consistentes de células B o T en la respuesta diferente de anticuerpos a los polisacáridos en todos los casos, y niveles séricos elevados de IgM, y niveles séricos bajos de IgG, IgA, o IgG2 en varios casos. Los fenotipos inmunológicos amplios y profundos de pacientes con deficiencias de NEMO son responsables de la gran susceptibilidad de estos pacientes a infecciones por bacterias piógenas invasoras, MNT, y, en menor medida, parásitos, virus y hongos. El primer paciente con EDA-ID descrito murió de tuberculosis miliar a la edad de 20 meses. Hasta 100 pacientes de sexo masculino con mutaciones hipomórficas de NEMO se reportaron, y las infecciones micobacterianas se encuentra en alrededor de 40% de ellos. Algunas mutaciones sin sentido confieren una predisposición a sólo enfermedad por micobacterias, sin signos de EDA (véase el párrafo siguiente). Una forma autosómica dominante (AD) de EDA-ID también se informó en ocho pacientes. Esta forma es causada por una mutación heterocigota hipermórfica de NFKBIA/IKBA que afecta a la degradación de IκBα y que resulta en la retención parcial de dímeros NF-κB en el citoplasma. La deficiencia de IκBα resulta en un deterioro grave de la transmisión de señal del TCR. Un paciente mostró enfermedades micobacterianas. También se reportaron mutaciones homocigóticas de LOF en IKBKB, que codifica IKK2, un componente del complejo IKK. Los pacientes muestran hipogammglobulinemia, un exceso células T y B no expuestas y sufren de infecciones bacterianas, virales, fúngicas con o sin signos clínicos de EDA. De manera interesante, cinco de los nueve pacientes descritos tenían enfermedad micobacteriana, incluso un paciente con TB. No todos los pacientes con EDA-ID presentaron enfermedad micobacteriana, pero la activación de NF-κB dependiente de NEMO-IKK2-IκBα sin embargo parece ser esencial para la inmunidad antimicobacteriana humana.
Deficiencia recesiva de CD40L ligada al cromosoma X
La deficiencia de ligando CD40 (CD40L) es un trastorno genético poco común de las células T, lo que lleva al síndrome de hiper IgM ligado al cromosoma X (X-HIGM). El CD40L se expresa de manera normal en las células T activadas, y, después de la unión a CD40, se expresa en macrófagos, DC, y células B [células presentadoras de antígeno (APCs)). Su señal, en parte por medio del NEMO-NF-κB, induce la producción de IL-12. Las mutaciones del gen que codifica el CD40L pueden producir problemas para la interacción células T/APC, lo que lleva a un fallo de cambio de isotipo de las inmunoglobulinas de las células B y la activación incorrecta de los macrófagos. Los pacientes con X-HIGM presentan infecciones bacterianas recurrentes en asociación con marcada disminución en suero de IgG, IgA e IgE, pero con niveles normales o altos en suero de IgM. Además de las infecciones bacterianas asociadas con una respuesta incorrecta de anticuerpos, una característica prominente clínica de los pacientes con X-HIGM es una frecuencia elevada de infecciones oportunistas por Pneumocystis jirovecii yCryptosporidium parvum. También se reporta que los pacientes con X-HIGM sufren de enfermedad localizada y diseminada por BCG, enfermedad por MNT, y, con más frecuencia, TB. Dado que la mayoría de los pacientes con X-HIGM estuvieron expuestos a MNT durante largos períodos y la mayoría se vacunaron con BCG, la X-HIGM parece resultar en un deterioro moderado de inmunidad antimicobacteriana. Sin embargo, la tuberculosis grave parece ser una amenaza fuerte en los pacientes que viven en zonas endémicas de TB, probablemente debido a la alteración de la producción de IL-12 dependiente de CD40 durante la infección.
Deficiencia autosómica recesiva de STAT1
El transductor de señal y activador de transcripción 1 (STAT1) es un componente de las vías de transmisión de señal JAK/STAT implicado en las respuestas a diversas citocinas y estímulos del factor de crecimiento. En ratones y seres humanos, el STAT1 se implicó en la respuesta al IFN (IFN-α/β, IFN-λ, e IFN-γ) e IL-27. Las deficiencias autosómicas recesivas (AR) completas y parciales de STAT1 se describieron por primera vez en 2003 y 2009, de manera respectiva. Los pacientes con deficiencia completa de STAT1 muestran un fenotipo clínico de enfermedad por micobacterias y viral que amenaza la vida. La deficiencia parcial de STAT1 se asocia con enfermedad más leve. Los alelos mutantes correspondiente mostraron ser amorfos e hipomórficos, de forma respectiva. Las especies de micobacterias identificadas fueron BCG, M. kansasii, M. avium y M. szulgai. Las células de pacientes con deficiencias completas y parciales de STAT1 muestran una respuesta abolida o con impedimentos a las citocinas dependientes de STAT1, IFN-γ, IFN-α, IL-29 e IL-27. La susceptibilidad a las infecciones virales se puede explicar por una respuesta alterada dependiente de STAT1 al IFN-α/β. Por el contrario, la trasmisión de señal abolida o con problemas del IFN-γ probablemente explica las infecciones por micobacterias de los pacientes. Sin embargo, no se puede excluir un papel de la IL-27. Ninguno de estos pacientes se reportó que sufra de TB, probablemente debido a una falta de exposición. Se describió una forma de AD de la deficiencia de STAT1, en la que los pacientes presentan sólo enfermedad micobacteriana. Esta forma se describirá a continuación.
Deficiencia autosómica recesiva de IRF8
El factor regulador del interferón 8 (IRF8) es un factor de transcripción implicado en el desarrollo de subgrupos mieloides. La deficiencia completa del IRF8 AR se describió en un solo paciente en 2011. Este paciente lleva una mutación homocigota de sentido erróneo del IRF8 (K108E) y presenta un fenotipo muy similar al de los ratones portadores de una mutación Bxh2 hipomórfica del IRF8. El paciente sufrió de BCG-osis y candidiasis oral. Tiene niveles normales de células B y células NK, pero los recuentos de glóbulos blancos son anormales, con una ausencia de monocitos y un número excesivo de neutrófilos. Un análisis de las células mononucleares de sangre periférica (PBMCs) por citometría de flujo reveló una disminución grave del compartimento no linfoide HLA-DR+, con una ausencia total de monocitos CD14+ y CD16+ en particular. Además, las DC no fueron detectables en la sangre. Las células ausentes incluyen tanto células mieloides CD11c (CD1c+ y CD141+) y plasmocitoides (CD123+). Además, una biopsia de médula ósea mostró hiperplasia mieloide. Un estudio reciente dedicado a la caracterización funcional de este alelo mostró que la mutación provocó una pérdida de localización nuclear y una pérdida de la actividad transcripcional, acompañadas por una disminución en la estabilidad de la proteína, y aumento de la ubiquitinación, sumoilación, y degradación proteosomal. El paciente tenía un número normal de células T (CD4+ y CD8+), pero parecían ser anérgicas, probablemente debido a la ausencia de APC mieloides. Las células de sangre completa no produjeron IL-12 en respuesta a BCG, fitohemaglutinina (PHA), y lipopolisacáridos (LPS), y los niveles de producción de IFN-γ fueron muy bajos (como lo fueron los niveles de TNF-α, IL-10, e IL-6). La deficiencia AR completa del IRF8 es un trastorno potencialmente mortal que combina de infecciones por hongos y micobacterias, mieloproliferativo y una ausencia de monocitos y células dendríticas. Una forma AD de la deficiencia IRF8 asociada de forma exclusiva con enfermedades micobacterianas se discutirá más adelante.
Deficiencia autosómica recesiva de TYK2
La TYK2 es una cinasa Janus (JAK). Las JAKs se unen a la parte intracelular de algunos receptores y se activan después de unirse al ligando y cambian la conformación de los receptores. Se autofosforilan y transfosforilan entre sí en residuos de tirosina, y también fosforilan la parte intracelular del receptor y los STATs reclutados al sitio de acoplamiento. La TYK2 está involucrada en varias vías de transmisión de señal que incluyen las respuestas a IL-12, IFN-α/β, IL-10 e IL-6. La deficiencia de TYK2 se describió por primera vez en un solo paciente en 2006. Este paciente es de Japón y se diagnosticó con el síndrome de hiper IgE (HIES) en conjunto con infección micobacteriana diseminada y enfermedades virales. El paciente muestra una pérdida homocigótica de cuatro pares de bases en el comienzo de TYK2, que resulta en una detención prematura de un codón de terminación de la proteína en su traducción (posición 90 de los 1187 aminoácidos de la WT TYK2). Otro paciente de Turquía se diagnosticó de forma posterior con la deficiencia de TYK2. De manera sorprendente, mostró infecciones por micobacterias, Brucella, e infecciones virales, pero sin signos de HIES. Él es homocigoto para una pérdida de nueve pares que introducen una detención prematura en el codón en la posición 767. Ambos pacientes no tienen proteína WT TYK2. Otros tres pacientes con deficiencia completa de TYK2 ya se identificaron con un único fenotipo clínico de BCG-osis, tuberculosis abdominal grave, y tuberculosis miliar, de manera respectiva (Kreins et al., Manuscrito presentado). Más pacientes con deficiencia hereditaria de TYK2 son necesarios para la determinación colectiva y la definición precisa del fenotipo clínico central de este trastorno. La TYK2 está implicada en la vía de trasmisión de señales de la IL-12, y la supresión de la respuesta a la IL-12 se informó en la primera paciente deficiente de TYK2. Una alteración en respuesta a la IL-12 se demostró que confiere niveles altos de susceptibilidad a las micobacterias en pacientes MSMD con mutaciones de IL12B e IL12RB1 (ver más abajo). Por lo tanto, parece probable que la susceptibilidad de los pacientes deficientes de TYK2 a micobacterias resulta de la alteración de la trasmisión de señales de IL-12, que conduce a la producción de IFN-gamma defectuosa.
Susceptibilidad mendeliana a las enfermedades micobacterianas (MSMD)
Además de estas diversas PIDs, los estudios en la década de 1990 identificaron una nueva PID que consiste de forma exclusiva de la susceptibilidad a enfermedades micobacterianas debidas a especies micobacterianas débilmente virulentas, ya sea MNT o BCG, en niños sanos; esta condición se nombró MSMD. Desde la identificación del primer gen mórbido, un total de nueve genes (IFNAR1, IFNAR2, STAT1, IRF8, CYBB, IL12B, IL12RB1, NEMO, e ISG15) se implicaron en esta condición, y 18 etiologías genéticas diferentes basadas en el modo de herencia, la expresión del alelo mutante y la función abolida, se caracterizaron como responsables de MSMD. Los genes MSMD se describen a continuación, y es interesante observar que los defectos en algunos de estos genes (descritos anteriormente) conducen a un fenotipo más amplio, debido a un modo diferente de herencia (STAT1, IRF8) o mutaciones diferentes (NEMO, CYBB). Todos los genes MSMD mutados están involucrados en la vía de transmisión de señal del IFN-γ, lo que pone en relieve el papel crucial de esta molécula en la inmunidad antimicobacteriana. Los defectos genéticos correspondientes conducen a un deterioro de la respuesta o la producción del IFN-γ (identificado primero como el factor activador de macrófagos), y algunos también se demostraron ser responsables de la tuberculosis infantil.
Deficiencias del IFN-γR
Los IFN-γR1 e IFN-γR2 son el ligando de unión y las cadenas del receptor de transducción del IFN-γ, de manera respectiva. Las deficiencias AR y AD, completas y parciales, con o sin expresión de la molécula en la superficie celular, tanto de IFN-γR1 e IFN-γR2 se describieron. La deficiencia completa del IFN-γR se asocia con la activación abolida del factor de activación γ (GAF) y es clínicamente muy grave, a menudo conduce a la muerte de los pacientes en ausencia de un trasplante de células madre hematopoyéticas mientras que la deficiencia parcial, que resulta en algunas activaciones detectables del GAF, tiene un resultado más favorable. Los pacientes sufren de enfermedades causadas por BCG y MNT. Otros patógenos raros también se describen, pero cada uno sólo en un muy pequeño número de pacientes. Los pacientes también son susceptibles a M.tb. De hecho, durante la investigación de MSMD, se encontraron varios hermanos de pacientes con MSMD que llevan el mismo defecto genético que el caso índice que tuvieron tuberculosis grave. Dos pacientes con deficiencia completa IFN-γR1 tenían TB además de infecciones porM. avium y M. fortuitum en uno e infección por M. fortuitum en el otro. Dos pacientes con deficiencia parcial dominante del IFN-γR1 sólo tenían TB (debida a M. bovis) y tuberculosis asociada con la infección por M. avium. Por último, se encontró un niño con deficiencia parcial recesiva de IFN-γR1 que sufrió sólo de TB. Se encontraron otros dos casos (hermanos de probandos con deficiencia parcial recesiva del IFN-γR1) de TB, pero las mutaciones no se pudieron demostrar de forma genética, debido a la falta de material. Esto pone de relieve el papel crucial de la respuesta del IFN-γ en la inmunidad antimicobacteriana en general y en la inmunidad anti-TB en particular.
Deficiencia autosómica dominante de STAT1
En los pacientes con enfermedades micobacterianas sólo se demostraron mutaciones heterocigotas de STAT1. Desde 2001, se reportaron 12 pacientes con mutaciones AD LOF STAT1. Estos pacientes sufrieron de BCG-osis (n = 6), M. avium (n = 3), y M. tb (n = 1), y enfermedad micobacteriana debida a una micobacteria no especificada en dos pacientes. Dos abuelos de dos pacientes tuvieron tuberculosis, pero el diagnóstico genético no pudo confirmarse. Los pacientes se trataron con éxito, y no se observó muerte debida a micobacterias. La penetrancia clínica es incompleta, ya que se sabe que cinco individuos afectados genéticamente no desarrollaron la enfermedad. Las mutaciones son mutaciones heterocigotas de sentido erróneo que afectan a la fosforilación, o la unión al ADN. Los estudios in vitro sobre las células deficientes de STAT1 mostraron que las mutaciones eran LOF (amorfas o hipomórficas) para el GAF y el gen del factor 3 estimulado por el interferón (ISGF3) en respuesta al IFN-γ y el IFN-α, de manera respectiva. Sin embargo, las células de pacientes heterocigotos muestran un defecto sólo para la activación de GAF sobre la estimulación del IFN-γ (e IFN-α), sin defecto detectable para la activación de ISGF3 en respuesta a la estimulación del IFN-α. Estas mutaciones de STAT1 son, por lo tanto, recesivas para la activación de ISGF3 en respuesta al IFN-α y dominantes negativas para la activación de GAF en respuesta a la estimulación del IFN-γ (e IFN-α). Del mismo modo, las respuestas dependientes de ISGF3 a la IL-29 son normales en los pacientes, mientras que las respuestas dependientes de GAF a la IL-27 se deterioran. En consecuencia, los pacientes son por lo general resistentes a las infecciones virales debido a la activación normal de ISGF3 después de la transmisión de señal del IFN-α (y la transmisión de señal de la IL-29) y susceptibles a la enfermedad por micobacterias debido al deterioro de la transmisión de señal del IFN-γ (y tal vez la trasmisión de señal de la IL-27). Este experimento de la naturaleza destaca el papel de la respuesta del IFN-γ dependiente de STAT1 en la inmunidad antimicobacteriana, que incluye M.tb.
Deficiencia recesiva ligada al cromosoma X de gp91phox
Siete pacientes varones con deficiencia de CYBB ligada al cromosoma X de dos familias no relacionadas desarrollaron sólo infecciones por micobacterias tuberculosas, sin los otros signos descritos de forma previa para la CGD. Se demostró que llevan mutaciones sin sentido hemicigotas específicas de CYBB, que codifica gp91phox (Q231P y T178P). Seis tuvieron infecciones con BCG y el séptimo, que no se vacunó con BCG, desarrolló una forma diseminada auténtica de TB. Un portador obligado desarrolló salpingitis tuberculosa. Estas mutaciones particulares demuestran abolir la función de estallido respiratorio en macrófagos derivados de los monocitos (MDMs), cuando estas células se activaron con BCG, PPD (derivado de proteína purificada de M. tb), o IFN-γ. Por el contrario a lo observado en pacientes con CGD, neutrófilos, monocitos y células dendríticas derivadas de monocitos (MDDCs) de estos pacientes tenían un estallido respiratorio normal, tal como se estima por mediciones de producción de superóxido y peróxido de hidrógeno. De manera interesante, se encontró que la alteración de la función de NADPH en los MDM correlaciona con la expresión alterada de gp91phox en estas células. Esto proporciona un buen ejemplo del poder de la genética humana para diseccionar el papel de las moléculas en diferentes tejidos. También se sugirió que los pacientes con CGD sufrieron de enfermedades micobacterianas debido a un deterioro del estallido respiratorio de manera específica en los macrófagos, lo que destaca el papel fundamental de estas células y esta vía en la inmunidad antimicobacteriana. En general, estos estudios demuestran que el estallido respiratorio en los macrófagos es esencial para contener las infecciones debidas a BCG y M. tb, pero, de manera sorprendente, no las causadas por MNT.
Deficiencia autosómica dominante de IRF8
Dos pacientes de dos familias independientes con MSMD como su único fenotipo clínico se identificaron como portadores de una mutación heterocigota (T80A) de IRF8. Ambos pacientes sufrieron de episodios recurrentes de enfermedad micobacteriana causada por BCG. El alelo T80A se expresó en niveles normales en las células de los pacientes, y se demostró que era hipomórfico para la inducción de genes diana dependientes de IRF8 (como NOS2 e IL12B). La mutación parece afectar la capacidad de unión del IRF8 al ADN y demostró ser dominante negativo en los macrófagos de ratón. La inmunofenotipificación de PBMCs de los pacientes mostró que no había deficiencia de linfocitos circulantes y granulocitos, monocitos o subgrupos de DCs plasmacitoides CD123+. Sin embargo, dentro del subgrupo CD11c+ de DCs, que por lo general se divide en un subgrupo menor CD141+ y mayor CD1c+, hubo una marcada pérdida de DC CD1c+, mientras que el número total de células CD11c+ y CD141+ era normal. Las DC CD1c+ producen enormes cantidades de IL-12 cuando son estimuladas por el TLR7/ligando 8 (R848). Sin embargo, el nivel de producción de la IL-12 mediado por la proteína mutante T80A es sólo un tercio que para el tipo “salvaje”. Además, el defecto en la producción de la IL-12 no es general, no se observó ningún defecto en ensayos en sangre completa o en células B EBV inmortalizadas y estimuladas con forbol 12, 13-dibutirato (PDBu). Una vez más, la deficiencia AD de IRF8 destaca que la pérdida específica de células CD11c+ CD1c+ resulta en la predisposición a la enfermedad por micobacterias. Sin embargo, el papel preciso de estas células en la susceptibilidad a las micobacterias no está claro, aunque parece probable que la pérdida de estas células puede dar lugar a una alteración en la respuesta al IFN-γ y la producción deficiente de la IL-12.
Deficiencia recesiva ligada al cromosoma X de NEMO
Siete pacientes del sexo masculino con dos mutaciones específicas de NEMO (E315A y R319Q) se identificaron. Estos pacientes sufrían de enfermedades micobacterianas (BCG y MNT); un paciente tuvo tuberculosis probada, y otro tenía probable TB. No se reportaron otras infecciones graves en estos pacientes, con la excepción de una infección invasiva por Haemophilus influenzae tipo b en un paciente. Sólo uno de los pacientes tenía incisivos deciduales cónicos. Las PBMCs de los pacientes mostraron niveles bajos de IFN-γ y la producción de IL-12, después de la estimulación por PHA o anticuerpos específicos de CD3. Experimentos de cocultivo mostraron que los monocitos de algunos de estos pacientes tenían defectos selectivos e intrínsecos de producción de IL-12 dependiente de células T, lo que resulta en la producción alterada de IFN-γ. A diferencia de otras mutaciones conocidas de NEMO, estas dos mutaciones específicas perjudican de forma selectiva la activación de c-Rel dependiente de células T mediada por CD40, lo que conduce a la producción de IL-12. Además, ensayos pusieron de manifiesto un defecto más leve en la ubiquitina vinculante que para las mutaciones asociadas con EDA-ID. Por lo tanto, estas mutaciones recesivas hipomórficas de NEMO perjudican de manera selectiva la vía del NF-κB dependiente de células T, dependiente de CD40, mediada por c-Rel de activación de la IL12 en células mieloides. Esta vía alternativa de producción de la IL-12 es por lo tanto esencial para la inmunidad humana contra BCG y M.tb. El pronóstico de los pacientes es variable, y podrían beneficiarse del tratamiento con antibióticos e IFN-γ. De nuevo, esto pone de manifiesto el poder de la genética humana para descifrar los roles individuales de moléculas y vías in natura.
Deficiencia autosómica recesiva de ISG15
Un informe reciente puso de relieve el papel de un potente inductor del IFN-γ, el gen 15 estimulado por el interferón (ISG15). El ISG15 codifica una proteína semejante a la ubiquitina que se adjunta a sustratos en un proceso llamado ISGilación, que se asemeja de forma estrecha a la ubiquitinación. El ISG15 está presente en neutrófilos y células mieloides y puede liberarse tras la exposición bacteriana, la inducción de secreción del IFN-γ en sinergia con la IL-12. La deficiencia AR completa de ISG15 se encontró en pacientes con MSMD que sufren enfermedad por BCG. Los alelos son de pérdida de la expresión y LOF, y las células de los pacientes muestran un deterioro de la producción del IFN-γ en respuesta a la estimulación con BCG e IL-12, como en los pacientes deficientes de IL-12Rb1 (véase el párrafo siguiente). Este defecto puede ser rescatado por la adición de ISG15 humano extracelular recombinante libre, lo que demuestra de forma clara el papel crítico del ISG15 extracelular en la inducción del IFN-γ. Otro fenotipo clínico intrigante, con calcificaciones intracraneales, se observó de forma subsecuente en estos pacientes y en otros tres. La inmunidad aumentada del IFN-α/β debida a la ausencia de ISG15 intracelular, la prevención de la estabilización de USP18, un regulador negativo crítico del IFN-α/β, se observó en todos los pacientes con deficiencia de ISG15, lo que recuerda al síndrome mendeliano Aicardi-Goutières (interferonopatías autoinflamatorias) y la espondiloencondrodisplasia, que también se asocian con calcificaciones intracraneales. La inducción del IFN-γ y la secreción por las células T y NK, estimuladas por IL-12 e ISG15, se requieren por lo tanto para una eficiente inmunidad antimicobacteriana.
Deficiencia autosómica recesiva de IL-12p40 y IL-12Rb1
La IL-12 que consiste en dos subunidades, la IL-12p40 (también común a IL-23) y la IL-12p35, es secretada por las células mieloides y es un fuerte inductor de la producción del IFN-γ. Del mismo modo, el receptor de la IL-12 (IL-12R) comprende la cadena de unión al ligando IL-12Rb1 (también común a la IL-23R) y la cadena de transducción de trasmisión de señales IL-12Rb2, y se expresa en la superficie de células T y NK. Las deficiencias AR completas de IL-12p40 e IL-12Rb1 se describieron por primera vez en 1998, y representan más de 50% de los casos de MSMD para los que se identificó una causa genética. Ambos defectos se revisaron en detalle y se resumen de forma breve aquí. Todos los alelos mutantes son LOF y su transmisión es AR. Las células de los pacientes no producen o no responden IL-12 e IL-23, lo que resulta en alteración de la producción del IFN-γ por las células T y NK. El desarrollo de la IL-17 por las células T también se deteriora, debido a la ausencia de la IL-23, lo que probablemente responde por las candidiasis observadas en un tercio de los pacientes. El fenotipo clínico de estos pacientes es muy heterogéneo, que va desde la muerte en la infancia temprana a un curso asintomático durante la edad adulta. La mayoría de los pacientes sufrieron de infecciones causadas por BCG y MNT (de crecimiento lento o rápido), y también se encontró que aproximadamente la mitad era susceptible a la salmonelosis. Tres pacientes con deficiencia completa de IL-12p40 también sufrieron de TB, uno como la única enfermedad infecciosa observada, y los otros dos junto con otras infecciones (BCG y Salmonella). En este contexto, 13 pacientes con deficiencia de IL-12Rb1 tuvieron TB, además de (n = 7) o sin (n = 6) otras enfermedades micobacterianas. La deficiencia de IL-12Rb1 es la causa mendeliana reportada con mayor frecuencia de la tuberculosis infantil hasta la fecha (ver el párrafo siguiente en la infancia TB).
Anticuerpos anticitocinas que confieren una predisposición a las enfermedades micobacterianas
En 2004 y 2005, se publicaron los primeros informes de la existencia de autoanticuerpos contra el IFN-γ en pacientes con enfermedades micobacterianas diseminadas. Este trastorno se encontró sólo en adultos hasta la fecha, pero, sin embargo, es de interés aquí, ya que constituye una fenocopia adquirida de los errores innatos del IFN-γ. Las especies de micobacterias son en su mayoría MNT, pero M. tb se identificó en algunos casos. Sin embargo, a diferencia del IFN-γ, esta condición se asocia con frecuencia con otros patógenos diferentes a las micobacterias, tales como Salmonella, Cryptococcus neoformans, Histoplasma capsulatum, Penicillium marneffei, y el virus de la varicela zoster. Desde 2004, se identificaron más de 150 pacientes adultos con autoanticuerpos neutralizantes contra el IFN-γ. La mayoría son de ascendencia asiática y se demostró de manera reciente y distinguida por primera vez que la producción de autoanticuerpos anti-IFN-γ está bajo control genético estrecho en los seres humanos. Los autores encontraron que dos alelos ligados al HLA-II que definen un haplotipo ―DRB1*16: 02 y DQB1*05: 02 ―se asociaron con la enfermedad, con una razón de momios de aproximadamente 8:1. En otras palabras, el riesgo relativo de desarrollar esta enfermedad era casi 10 veces mayor en los individuos portadores de al menos uno de tales haplotipos. Esto demuestra aún más el papel del IFN-γ en la inmunidad antimicobacteriana. Además, aunque raro en niños, los anticuerpos bloqueantes terapéuticos del TNF-α mostraron favorecer la enfermedad por micobacterias en la artritis idiopática juvenil y la enfermedad inflamatoria intestinal pediátrica. Esta observación es consistente con una abundancia de datos de laboratorio que demuestran un papel central para el TNF-α en la inmunidad de la TB. El bloqueo de cualquiera de estas dos vías (IFN-γ y TNF-α) resulta in vivo en un aumento en la susceptibilidad a la enfermedad clínica causada por especies de micobacterias, como M.tb.
Errores innatos de la inmunidad subyacentes a la tuberculosis infantil
Se revisaron de forma previa los trastornos genéticos que subyacen a la enfermedad clínica grave causada por BCG/MNT o M.tb en la infancia. Los estudios de las enfermedades causadas por micobacterias débilmente virulentas fueron fundamentales en la identificación de la primera base genética de la tuberculosis. Ambos tipos de enfermedad se reportaron en algunos pacientes. En otros pacientes, la TB fue el único “fenotipo” con (Tabla 1) o sin una historia familiar de enfermedad por BCG/MNT. En general, estas observaciones proporcionaron la primera prueba de principio de que la TB no sólo es una enfermedad infecciosa, sino que también puede ser un trastorno genético mendeliano, al menos en algunos casos raros. Otros casos son sospechosos, pero no se probaron de forma genética. El defecto genético más común identificado en pacientes con tuberculosis grave hasta la fecha es la deficiencia completa de IL12Rb1. En una búsqueda más sistemática para mutaciones de IL12RB1 en 50 niños con tuberculosis grave, se identificaron dos pacientes (4%) con deficiencia completa de IL-12Rb1. Uno de estos pacientes era de Marruecos y tuvo tuberculosis pulmonar grave a la edad de 13 años, murió de esta enfermedad a los pocos meses. El otro paciente era iraní, desarrolló la tuberculosis a los 7 meses de edad, y se trató como TB recurrente y de nuevo tratado con éxito a la edad de 6 años. Un hermano mayor con la misma mutación sufrió escrofuloderma del cuello a la edad de 12 años, tratado con éxito con la terapia antimicobacteriana. Desafortunadamente, no se llevaron a cabo investigaciones patológicas y microbiológicas para comprobar la probable etiología M.tb del escrofuloderma. Estos resultados plantean la posibilidad de que una proporción sustancial de los niños con TB grave llevan errores innatos de la inmunidad de un solo gen. Esta proporción se estimó en hasta 45% en los cálculos teóricos. El advenimiento de la secuenciación de nueva generación, con el exoma completo y la secuenciación de todo el genoma en particular, debe proporcionar las herramientas necesarias para determinar esta frecuencia de manera experimental. En general, los niños y adultos jóvenes con TB primaria grave deben ser considerados de manera potencial portadores de una PID monogénica conocida o nueva, que de forma posible, pero no necesaria afecta a la inmunidad del IFN-γ. Se requiere mucho más trabajo si se quiere comprender de forma plena la patogénesis de la tuberculosis infantil, y su componente genético en particular. Sin embargo, ya se estableció que la producción correcta del IFN-γ y su respuesta se requieren para una inmunidad antimicobacteriana eficiente, incluso contra M.tb. Los estudios realizados en países que combinan una proporción alta de matrimonios consanguíneos, una incidencia alta de tuberculosis, y una atención médica excelente, como Marruecos, Turquía e Irán, probablemente desempeñan un papel clave en este esfuerzo. Algunos de los descubrimientos clave en la MSMD y la tuberculosis infantil ya se realizaron en pacientes de estos tres países.
Observaciones finales
A pesar de ser un asesino en serie antiguo y poderoso, la tuberculosis y su patogenia están todavía apenas comprendidas. La investigación genética del huésped proporciona algunas pistas. Algunas PIDs adquiridos o heredados se asocian con un aumento en el riesgo de enfermedades micobacterianas, como la tuberculosis. Un número de enfermedades monogénicas que afectan a la inmunidad del IFN-γ lleva a vulnerabilidad más específica a las infecciones micobacterianas. Además, las mutaciones específicas en genes conocidos para las PIDs clásicas subyacentes, que involucran hipomorfismo (en los casos de STAT1 y NEMO) o especificidad de tipo celular (como CYBB), demostraron conferir predisposición selectiva a las infecciones micobacterianas, como la tuberculosis. Todos estos descubrimientos proporcionaron la prueba de principio para una predisposición monogénica a la tuberculosis grave, que ahora puede investigarse en gran escala por el exoma completo y la secuenciación completa del genoma. También hacen que sea posible descifrar y cuantificar las funciones de células o moléculas en condiciones naturales específicas. A nivel inmunológico, la inmunidad antimicobacteriana involucra células T (como se ilustra por el SIDA), células dendríticas (deficiencias de IRF8 y GATA2) y macrófagos (deficiencia de CYBB), y requiere inmunidad del IFN-γ para estar en pleno funcionamiento (MSMD). Estudios de MSMD demostraron de forma clara que la inmunidad mediada por IFN-γ humano es un rasgo continuo controlado de manera genética que determina el resultado de las infecciones micobacterianas. Más vías quizá se identifiquen como implicadas en un futuro próximo, por medio de investigaciones genéticas detalladas basadas en la secuenciación de próxima generación. Estos resultados tienen importantes implicaciones médicas, ya que allanan el camino para nuevos tratamientos basados en la fisiopatología. El mejor ejemplo es el de los pacientes con deficiencia de IL-12Rb1 al presentar TB debido a la alteración de la producción del IFN-γ, para los que parece ser eficaz el tratamiento con IFN-γ recombinante humano, además de los medicamentos contra las micobacterias.
Centro Regional de Alergia e Inmunología Clínica CRAIC, Hospital Universitario “Dr. José Eleuterio González” UANL, Monterrey, México
Dra. med. Sandra Nora González Díaz Jefe y Profesor
Dr. Alfredo Arias Cruz Profesor
Dr. Carlos Macouzet Sánchez Residente 1er Año
Dra. Alejandra Macías Weinmann Profesor
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