Risposte del sistema immunitario innato nei prestomaci del bovino

Dr. Riva Federica Dipartimento di Scienze Veterinarie e Sanità Pubblica

Università degli studi di Milano

Roma

17 maggio 2019

Sistema immunitario nei prestomaci

I prestomaci dei ruminanti sono delle espansioni esofagee rivestite da un epitelio squamoso.

Risposta immunitaria gastrointestinale

Pochi dati sono disponibili sull’organizzazione del sistema immnitario dei prestomaci, contrariamente all’’elevato numero di dati relativo all’intestino. In generale, la risposta immunitaria a livello mucosale è regolata dall’attività del MALT (Mucosal-associated Lymphoid Tissue), detto GALT (Gut-associated lymphoid tissue) nell’intestino, che comprende sia una risposta innata che una risposta adattativa. Il principale ruolo del GALT è quello di riconoscere i batteri commensali da quelli patogeni.

Immunità innata: stressogeni esogeni ed endogeni

Immunità innata: Pattern recognition receptors (PRR)

Transcription factors

pro-inflammatory cytokines and chemokines,

proliferation, cell survival

Da: Goulopoulou et al. 2016

Come fa il GALT a discriminare tra batteri commensali (utili per lo sviluppo e la funzionalità del SI) e patogeni (da riconoscere e respingere) ?

• Modulando l’espressione di recettori proinfiammatori (TLR e NLR) nelle cellule

epiteliali e confinando la loro espressione in distretti strategici (down-regolazione in condizioni normali; localizzazione intracellulare o basolaterale)

• Espressione di recettori anti-infiammatori nelle cellule epiteliali intastinali (IL-1R8)

• Inibizione del fattore di trascrizione NF-kB da parte dei batteri commensali

• Induzione dell’espressione di IL-10 (citochina anti-infiammatoria) da parte di alcuni metaboliti dei batteri commensali.

GALT come discrimina batteri commensali e patogeni?

Nella parete dei prestomaci del bovino sono espresse molecole del sistema immunitario quali:

• Pattern Recognition Receptors (TLR4)

• IL-1R8 (regolatore negativo di TLRs e IL-1Rs)

• Citochine proinfiammatorie (IL-1b) e antinfiammatorie (IL-10)

• Enzimi necessari per la maturazione di citochine proinfiammatorie (Casp-1)

• Presenza di leucociti nel contenuto ruminale

I prestomaci dei bovini sono dunque in grado di produrre, ricevere e amplificare mediatori della risposta immunitaria.

I prestomaci sono in grado di produrre e riconoscere segnali infiammatori

Il liquido ruminale contiene: • Alimento • Saliva • Microrganismi (batteri, protozoi e funghi) • Metaboliti delle fermentazioni Il liquido ruminale può contenere: • Citochine proinfiammatorie (IFNg, TNFa, IL-6) • Numero limitato di leucociti (principalmente

linfociti B) La risposta immunitaria può essere promossa, sostenuta e amplificata dai prestomaci del bovino grazie ad un sistema integrato che comprende recettori, citochine e leucociti infiltranti.

Liquido ruminale

Simbiosi tra batteri, protozoi e funghi

Da dove originano i leucociti del liquido ruminale?

I leucociti del liquido ruminale in parte derivano dal cavo orale e raggiungono il rumine attraverso la saliva. Si stima che nella saliva si trovino 400 cells/ml (= 80-100 x 106 leucociti/die). Ciò suggerisce l’esistenza di un continuo scambio di informazioni tra cavo orale (tessuto linfoide) e rumine (ruminazione).

Come reagisce il sistema immunitario del rumine alle modificazioni della dieta?

La dieta si è dimostrata in grado di alterare il profilo infiammatorio del liquido ruminale. Diete ricche di mais inibiscono la presenza di leucociti e di citochine. Inoltre abbiamo osservato un pattern aziendale dei livelli di espressione di CD45 (marcatore panleucocitario). L’espressione di CD45 correla con pH ruminale.

Espressione di CD45

Quali altre informazioni ci può dare l’analisi del profilo infiammatorio del liquido ruminale?

Esiste una stretta correlazione tra parametri produttivi, metabolici e immunologici. • % di linfociti B e concentrazione di Ig correlano positivamente con pH ruminale e

negativamente concentrazione di AGV (risposta del SI a metaboliti?)

• Correlazione tra concentrazione di Ig nel rumine e urea nel plasma (regolazione assunzione di cibo in condizioni fisiologiche e patologiche?)

• Correlazione negativa tra concentrazione di Ig nel rumine e K nel sangue (K è un DAMP che potrebbe attivare una risposta infiammatoria con riduzione di assunzione di cibo)

• Correlazione tra proteine di fase acuta plasmatiche con % di linfociti T e B nel liquido ruminale.

Filipe et al. 2019 CAB reviews

Si potrebbe utilizzare il liquido ruminale come matrice diagnostica?

Come prelevare il liquido ruminale?

Ruminocentesi Sonda esofagea

Utilizzo dell’analisi del liquido ruminale nella diagnostica di routine in allevamento

Mettere a punto un kit diagnostico che aiuti a definire il livello di rischio dell’allevamento.

• Ruminocentesi

• Quantificazione dei leucociti, delle cellule di sfaldamento e dei linfociti B

• Quantificazione di citochine

Test di massa e non sul singolo

Si potrebbe utilizzare il liquido ruminale come matrice diagnostica?

Come reagisce il sistema immunitario del rumine alle alterazioni patologiche locali (diete sbilanciate, fermentazioni anomale, anomale produzioni di

metaboliti batterici)?

Il rumine potrebbe risentire di condizioni patologiche di distretti anatomici lontani (laminiti, metriti, mastiti)?

Conclusioni

• Il sistema immunitario dei prestomaci è in grado di produrre, ricevere e amplificare mediatori della risposta immunitaria tra i quali anche metaboliti delle fermentazioni ruminali.

• La risposta immunitaria (locale e sistemica) può essere promossa, sostenuta e amplificata dai prestomaci del bovino grazie ad un sistema integrato che comprende recettori, citochine e leucociti infiltranti.

• I leucociti del liquido ruminale derivano in parte dalla saliva (cavo orale), suggerendo l’esistenza di un continuo scambio di informazioni tra cavo orale (tessuto linfoide) e rumine (ruminazione).

• Esiste una stretta correlazione tra parametri produttivi, metabolici e immunologici che suggeriscono l’utilizzo del liquido ruminale come nuova matrice diagnostica.

• Il prelevo di liquido ruminale mediante ruminocentesi eseguito da professionisti esperti non ha rivelato particolari controindicazioni (in più di 120 prelievi).

• Per il futuro sarà importante definire profili della risposta immunitaria dei prestomaci specifici per disordini locali o patologie in altri distretti anatomici.

Grazie dell’attenzione