UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI TORINOSCUOLA DI SPECIALIZZAZIONE IN ALLERGOLOGIA E

IMMUNOLOGIA CLINICAOSPEDALE MAURIZIANO UMBERTO I

Meccanismi immunologici

dell’autoimmunità

Prof. Giovanni Rolla

MALATTIE AUTOIMMUNI

• SISTEMICHE (LES)

• ORGANO SPECIFICHE (tiroidite, Addison, diabete tipo 1, SM etc)

MALATTIE AUTOIMMUNI

• ALTERAZIONE “GENERALE” IN T/B CELLS (selezione, regolazione, apoptosi)

esempio: deficit CD95 (Fas) e ALPS

• ABERRANTE RISPOSTA AD ANTIGENE PARTICOLARE (self)

esempio: sindrome demielinizzante post C. Jieiunii

MALATTIE AUTOIMMUNI

• riscontro di autoanticorpi

• danno tessutale

• CD4+ T cell self reattive

da autoanticorpi

cellulo mediato

MECCANISMI FISIOPATOLOGICI

• B cell tolerance• T cell tolerance• segnali tolerogenici vs immunogenici• rottura della tolleranza• danno tessutale

T CELL TOLERANCE

• CENTRALE

• PERIFERICA IGNORANZA

» DELEZIONE

» ANERGIA

» INIBIZIONE

» SOPPRESSIONE

DESTINO DELLA T-CELL DOPO L’INCONTRO CON L’ANTIGENE

T CELL TOLERANCE

• CENTRALE

• PERIFERICA IGNORANZA

» DELEZIONE

» ANERGIA

» INIBIZIONE

» SOPPRESSIONE

MECCANISMI PERIFERICI DI TOLLERANZA

IGNORANZA IMMUNOLOGICA

• SEPARAZIONE FISICA DELL’ANTIGENE

(es Barriera Emato Encefalica)

• LIVELLO BASSO DI ANTIGENE

• ASSENZA DI COSTIMOLAZIONE

DELEZIONE

• ASSENZA DI COSTIMOLAZIONE

• APOPTOSI (Fas-Fas ligando) : es. deficit Fas e ALPS; le cellule della camera anteriore dell’occhio si proteggono da eventuali CD95+ Tcells che le raggiungano Fas ligando costitutivamente;

• virus HIV Fas ligando dei macrofagi e induce l’apoptosi dei CD4+

ANERGIA

T CELL + ANTIGENE

IL-2

IL-10

ATTIVAZIONE

SEGNALI IMMUNOGENI E ANERGICI DURANTE LA SEPSI

MODELLO DI REGOLAZIONE DELLA RISPOSTA T-CELL (immune vs tollerante)

Meccanismodell’inibizione utilizzato a scopo terapeutico (uso di CTLA4-

Ig)

• nella psoriasi (buoni risultati)

• nel topo: LES, artrite reumatoide, encefalite autoimmune

• nel LES umano risultati discordanti

MIGLIORAMENTO DELLA PSORIASI CON CTLA-4 Ig e.v.

SOPPRESSIONE IMMUNOLOGICA

• Topi trangenici TCR anti -MBP (sani per ignoranza immunologica, BEE)

• iniettati con MBP + adiuvante : encefalite autoimmune che si autorisolve

• iniettati con MBP + adiuvante + deplezione di T reg: encefalite persistente

SOPPRESSIONE IMMUNOLOGICA

• Topi atimici infusi con T linfociti privi di CD4+ CD25+ sviluppano malattie autoimmuni

• Negli stessi topi le malattie autoimmuni sono prevenibili mediante infusione di CD4+ CD25 +

SOPPRESSIONE IMMUNOLOGICAazione dei T-reg

• CD4+ CD25+, ma non solo

• Producono IL-10 e TGF-• Esprimono CTLA-4 (CD152)

• Esprimono membri della famiglia dei TNF-receptors: TNFRSF-4, TNFRSF-9, GITR-18 (glucocorticoid induced TNF receptor)

• CD103 ?

Controllo della attivazione linfocitaria

Segnali tolerogeni vs immunogeni

antigene specifici

costimoli (non antigene specifici)

Il grado di maturazione delle cellule dendritiche condiziona il livello di attivazione

del linfocita

La tolleranza e la risposta immunologica sono condizionate dal livello di antigene self e dal grado

di maturazione della cellula dendritica

Controllo della attivazione linfocitaria

Segnali tolerogeni vs immunogeni

antigene specifici

costimoli (non antigene specifici)

NFAT = nuclear factor of activated T cell

Segnali biochimici distinti della risposta immunogena e tolerogena nei T linfociti

Segnali biochimici distinti della risposta immunogena e tolerogena nei B linfociti

Difetti di attivazione B cell e autoimmunità: iperespressione (blue) o difetto (rosso) dei geni che codificano per molecole

di segnale che o l’attivazione

Effetti immunomodulatori delle Ig su B e T linfociti

Struttura della Immunoglobulina

Rottura della tolleranza immunologica

• INFEZIONE

• VARIABILITA’ DELLA DELEZIONE INTRATIMICA DELLE T CELL AUTOREATTIVE

• GENETICA

• TRIGGER NON INFETTIVI T CELLS REGOLATRICI

Infezione e autoimmunità

• RILASCIO DI ANTIGENI SEGREGATI (oftalmia simpatica)

• CITOCHINE IMMUNOGENE (IL-12, IFN-)

• PRODOTTI BATTERICI IMMUNOGENI (LPS)

• CROSS-REATTIVITA’

Costimoli immunogeni da batteri

LPSCpG

LPS, CpG

APC, macrofago, Bcell

NFkBTNF

B7

Costimoli da cellule morenti o stressate

Apoptosi fisiologica segnali tolerogeni

TGF +

TNF

Necrosi cellulare antigeni + HSP 96 e HSP 70

Cell dendritica

B7TNF

Cross-reattività antigeni microbici - antigeni self

• Diabete tipo 1• febbre reumatica• Guillain Barrè• artrite Lyme• AR• LES• Spondilite

Coxsachie/GAD

strepto A / miosina

LPS C.Jejuni / Gangliosidi

OSP-A B.burgd. / LFA-1

EBV / HLA-DR4

EBV / Sm

gram neg / HLA-B27

Trigger non infettivi dell’autoimmunità

• estrogeni

• farmaci: apteni, immunocomplessi, azione immunogena (IFN-) o anti-tolerogena (anti-TNF-, ciclosporina e tacrolimus etc)

• deficit complemento

Duplice ruolo del complemento

C3d C3d + CR1 / CR2 B cell (CD 21 e CD 35) attivazione

C1 C2 C4 + CR1/2 segnali tolerogeni

Deficit C1q ( eliminazione cell apoptotiche)

- segnali tolerogeni

+ immunogeni

Citochine e autoimmunità

• Immunogene: IFN-, IL-12

• Tolerogene: TGF-, IL-10

• Tolerogene/immunogene: » IL-2/7/15» TNF- (CD-40L e FasL)

Patogenesi malattie autoimmuni

segnali tolerogeni dall’antigene

segnali immunogeni dall’antigene

costimolazione tolerogena

costimolazione immunogena

segnali tolerogeni dall’antigene

• Autoantigeni (TGB, insulina, MBP, etc) in conc. troppo bassa nei tessuti linfatici per attivare lo stato anergico

• B e/o T cells quando incontrano questi antigeni nei siti extralinfatici riceverebbero una forte stimolazione immunogena

• (la somministrazione “in forma tolerogena” degli antigeni potrebbe essere “curativa”; rischio che la dose sia immunogena !)

segnale immunogeno dall’antigene

• Presentazione improvvisa di antigene virale o batterico in forma immunogena e cross-reazione con self antigens (danno valvolare da infezione strptococcica)

• Di solito la risposta è transitoria; deve coesistere deficit di co-stimoli tolerogeni (feed-back negativo)

costimoli tolerogeni

• Deficit Fas L (Autoimmune Lympho Prolipherative Syndrome): viene meno l’apoptosi dei cloni self.

• Deficit CD40 L (X linked agammaglobulinemia con iper IgM): deficit sistema Fas di B cells

costimoli immunogeni

• In modelli animali: TNF-, B7-1, IL-4 sulle insulae: predisposizione a diabete tipo 1

• eccesso di morte cellulare per necrosi (tumori): complesso antigene + HSP stimolo immunogeno

• deficit C1q (ridotta clearance materiale necrotico)

Danno d’organo “limitato”

• accessibilità dell’antigene solo nel tessuto malato

• pattern di migrazione linfocitaria (homing)

Meccanismi di danno tessutale da autoanticorpi

• fagocitosi/citolisi delle cellule target

• formazione di immunocomplessi

• interferenza con la fisiologia cellulare (anti-Ach, TRAB)

Nuovo approccio alla terapia delle malattie autoimmuni

soglia di attivazione immunitaria :– blocco costimoli (CTLA4-Ig, anti-CD40L,

blocco CD28-B7)– uso di citochine tolerogeniche (TGF-, IL-10)

• modulazione della risposta antigene-specifica -induzione di tolleranza con vaccini “negativi”: es insulina, collagene, mielina orali)

• -shift Th1-2

Nuovo approccio alla terapia delle malattie autoimmuni

• ricostituzione del sistema immunitario (ablazione-trapianto di midollo)

• protezione dell’organo bersaglio (anti-C, anti-NOS, anti-chemochine etc.)

production of NO ( iNOS expression in tissues) has been implicated in:

• Sepsis

• Ulcerative colitis• Psoriasis• Arthritis• Multiple sclerosis

• Type I diabetes

• Giant cell arteritis• SLE• SS

Regulation of iNOS by cytokines

EXPRESSION

• IL-1• TNF• LPS

EXPRESSION

• TGF-• IL-4• IL-10

Proinflammatory properties of NO

• Vasodilation and vascular leakiness

• Hypotension (sepsis)• Cytotoxicity• COX

• Reacts with O2 to form toxic peroxynitrite

• Inhibitors of NO synthesis ameliorate experimental models of arthritis

• Stimulates TNF- production by synoviocytes

Rolla G, Caligaris-Cappio F. NO in Rheumatic Diseases.In “Disease Markers in Exhaled Air”

Marcel Dekker 2002

N-Monomethyl Arginine, an Inhibitor of NO Synthase, Suppresses the Development of Adjuvant Arthritis in Rats

FUNZIONI FISIOLOGICHE DELLE 4 INTEGRINE (espresse su linfociti, macrofagi,

eosinofili, NON sui neutrofili)

• INTERAZIONE 4-1 +VCAM-1:– homing e persistenza dei progenitori e delle

plasmacellule nel midollo

– interazione B-cells mature con cellule dendritiche nei follicoli degli organi linfatici secondari

• INTERAZIONE 4-7 +MAdCAM:– mantenimento dell’immunità della mucosa intestinale

FUNZIONI PATOLOGICHE DELLE 4 INTEGRINE

• INTERAZIONE 4-1 +VCAM-1:– Reclutamento di T cell, monociti, macrofagi nel SNC

(attorno alle placche della SM)

• INTERAZIONE 4-7 +MAdCAM:– Reclutamento di T cell effettrici nell’intestino (m di

Crohn)

STUDI CLINICI SU UN ANTICORPO MONOCLONALE ANTI- 4 INTEGRINE

(natalizumab)

• A Controlled Trial of Natalizumab for Relapsing Multiple Sclerosis. Miller DH et al N Engl J Med 2003; 348: 15-23

• Natalizumab for Active Crohn’s Disease. Glosh S et al. N Engl J Med 2003; 348: 24-32