TESINA

PARADIGMI IMMUNOLOGICI

DOTT.SSA PASCALINE NGUIEKOM 2° ANNO BIOCHIMICA CLINICA

A.A. 2010/2011

ENTRY OF DIABETOGENIC T CELLS INDUCES CHANGES THAT LEAD TO AMPLIFICATION OF THE CELLULAR

RESPONSE

PATOLOGIE AUTOIMMUNI• Gruppo di patologie caratterizzate dall’inefficienza dei meccanismi

di tolleranza nei confronti degli antigeni “self”.• Consequenza malfunzionamento del sistema immune (SI) con

risultato infiammazione e distruzione dei tessuti.• Risposta immune mediata da autoanticorpi e linfociti T autoreattivi.• Organo-specifico e sistemico.• Diabete di tipo I (IDDM), tiroidite autoimmune, lupus eritematoso

sistemico (LES), artrite reumatoide, encefalomielite autoimmune.• Colpiscono 5% della popolazione mondiale ( distribuzione

geografica maggiore nei paesi industrializzati).• Hanno un impatto notevole sul sistema sanitario pubblico.

DIABETE DI TIPO I (IDDM)

• Patologia autoimmune organo- specifico caratterizzata dalla distruzione progressiva e altamente selettiva delle cellule delle isole di langerhans beta pancreatiche (unica fonte di insulina dell’organismo) in soggetti geneticamente predisposti.

• Più comune patologia autoimmune e metabolica dell’età pediatrica.

• Diabete detto “giovanile”: 5-15 anni.• La sintomatologia è legata alle consequenze della

insulina deficienza in seguito alla distruzione progressiva e irreversibile delle cellule beta pancreatiche: alterazione dell’omeostasi glicemico.

STORIA NATURALE DELL’IDDM

• Fattori Genetici: HLA• Fattori ambientali: alimentazione,

infezioni virali,….• Sistema immune.• Cellule beta pancreatiche. a/La malattia è molto complessa ed

è caratterizzata da: fase asintomatica (insulite) che può durare anni, fase anticorpale, fase sintomatica (insulina deficienza).

b/E necessaria la coesistenza dei fattori ambientali e genetici affinchè si sviluppi la malattia.

c/ la mancanza di una completa concordanza per la malattia nei gemelli omozigoti, pone in rileevo l’importanza dei fattori ambientali.

FATTORI GENETICI

• Suscettibilità su base genetica è legata al complesso HLA.

• Aplotipi: HLA-DR3 e/o DR4 (90-95% pazienti con diabete tipo I).

• Aplotipo DQ: mancanza di un residuo di acido aspartico nella posizione 57 della catena beta di DQ conferisce suscettibilità all’IDDM.

• Test di tipizzazione HLA: mediante indagini sierologiche (antigenei presenti sui linfociti) , molecolare (geni dell’HLA a livello del DNA) e sequenziamento ( metodo di tipizzazione ad alta risoluzione , quando quelle sierolgiche e molecolari sono ambigue).

• La predisposizione genetica non basta per lo sviluppo della malattia!

FATTORI AMBIENTALI

• Alimentazione : svezzamento-flora batterica intestinale-infezione da enterovirus.

• I’intestinale rappresenterebbe la via d’ingresso dei virus.

• Altri fattori : UV, ormoni….

• INFEZIONI virali: Coxsachie B: mimetismo: P2-C e GAD( cellule beta).

Aspetti Anatomopatologici delle isole pancreatiche nell’IDDM.

• L’IDDM è una patologia autoimmune cellulo-mediata del pancreas.

• Insulite:infiltrazione linfocitaria delle isole di Langerhans.

. L’infiltrato e la presenza di autoanticorpi sono caratteristiche comuni della fase iniziale. Indicano una base immunologica dell’IDDM.

SISTEMA IMMUNITARIO al livello delle isole pancreatiche nell’IDDM

• Risposte leucocitarie: Linfociti B, TCD4/CD8,NK,cellule dendritiche,macrofagi.

• Risposte umorali e molecolari

Anticorpi:

GADA

IA2A

IAA

ICA

ANTIGENI:

GAD

IA-2

insulina

Cellule insulari

INGRESSO DELLE CELLULE T nelle isole pancreatiche

• Modelli animali: -Il ruolo dei linfociti T nella patogenesi delle malattie autoimmuni è stato

estensivamente studiato nei modelli animali a livello del sistema nervoso centrale (SNC).

-I linfociti T autoreattivi hanno un ruolo cruciale nelle patologie del SNC, come la Sclerosi Multipla.

-il trasferimento di questi linfociti in questi animali genera una risposta autoimmune: encefalomielite autoimmune.

- Joan Govern: autoimmune T cell responses in the central nervous system. Nat Rev immunol, 209; 9(6).393.doi: 10.1038/nri2550.

Questi linfociti T autoreattivi specifici sono localizzati nei tessuti del SNC contenenti APC presentanti proteine antigeniche tessuti specifici.

. Nell’IDDM, l’intensità della risposta cellulare è direttamente proporzionale al numero di LT presenti nella sede di infiammazione.

.L’entrata dei LT specifici diabetogenici stimola un rapido cambiamento nelle cellule beta pancreatiche,cellule dendritiche ed endoteliali dei vasi sanguigni.

CAMBIAMENTI CELLULARI: citofluorimetria a flusso

• Aumento dell’espressione di molecole di adesione entro 24h dall’entrata dei LT nelle isole pacreatiche (FIGURA).

• A livello delle cellule endoteliali, cellule dendritiche, e beta cellule pancretiche.

• Ruolo nell’adesione delle cellule all’endotelio e facilitano la loro migrazione per diapedesi.

• Il reclutamento dei linfociti e monociti che insieme alle citochine,chemochine secrete dalle varie cellule amplificano la risposta infiammatoria.

• Up regulation di ICAM-1 si osserva sia a livello delle cellule attivate: endoteliali e beta pancreatiche. Hanno come ligando LFA-1 presente sulle cellule T.

• Le cellule T attivate esprimono molecole di adesione, recettori per le chemochine e integrine. Inoltre secernono citochine proinfiammatorie.

• Le cellule dendritiche mature esprimono le molecole B7-1 e B7-2 implicate nell’adesione e regolazione delle cellule T.

• Le cellule beta pancreatiche sono intensivamente positive per ICAM-1 entro 24h. Presentano anche un’aumentata espressione di molecole MHC I.

• Il processso infiammatorio è molto complesso.Questi cambiamenti si osservano in tutte le cellule infiammatorie : LB, macrofagi, cellule NK.

• L’aumentata risposta molecolare è basata sui cambiamenti transcrizionali a livello cellulare: meccanismi di trasduzione.

INTERAZIONI MOLECOLARI• Nelle sedi di infiammazione si

osservano le diverse componenti molecolari:

• CITOCHINE,MOLECOLE DI ADESIONE, CHEMOCHINE.

• Le cellule endoteliali attivate (citochine) esprimono anche la P-selettina (molecola di adesione).

• Cellula T grazie al suo ligando interagisce con le ICAM.

• Le cellule endoteliali modificano la loro morfologia e i rapporti con le membrane basali al fine di faciltare l’extravasione della cellula T.Inoltre producono e secernono chemochine che attirano altre cellule dal sangue verso le sedi di infiammmazione: monociti e LT.

Risposta Immune nell’IDDM: RIASSUNTO 1

RISPOSTA IMMUNE RIASSUNTO 2

CAMBIAMENTI DELL’ESPRESSIONE GENICA

• Vari meccanismi di trasduzione del segnale portano a cambiamenti a livello del citoplasma, che sono trasmessi al nucleo per modulare l’ESPRESSIONE GENICA.

• Una delle vie che sono state meglio caratterizzate, è quella che stimola l’attivazione di NF-kB (fattore di trascrizione nucleare), il quale trasloca nel nucleo per participare alla trascrizione genica.

• Up regloation di vari geni.• Vengono indotte la trascrizione di molecole

importanti: citochine, chemochine e molecole di adesione.

• Analisi mediante PCR-RT e MICROARRAY si può quantificare il numero di geni presenti dopo l’ingresso delle cellule T diabetogenici.

• Questi cambiamenti trascrizionali avvengono già nelle fasi di attivazione, migrazione e penetrazione dei delle cellule T.

MICROARRAY: analisi dell’espressione genica

• Up regulation della trascrizione dei geni per CXCL10 (chemochina).

• Una delle citochine importante nelle patologie autoimmune è l’IFN-γ,un potente attivatore dei macrofagi.

• Up regulation dei geni per l’ IFN-γ.

FUTURO • L’IDDM è una patologia autoimmune che si presenta quando si arriva alla

fase dell’insulina deficienza.• Distruzione delle cellule beta pancreatica è in questa fase irreversibile.• La fase di insulite è asintomatica e può durare anni.• La tipizzazione del HLA ci dà informazione solo sulla predisposizione

genetica. Che peso ha?• La concordanza per la malattia non è completa nei gemelli omozigoti.• Forte impatto sul sistema sanitario pubblico considerando l’esordio in età

pediatrica.• I fattori ambientali sono quelli su cui sono orientati molti studi del futuro:

Epigenetica• BIOLA M JAVIERRE: environmental Triggers and Epigenetic

deregulation in autoimmune disease. December 26, 2011.• Gli effetti dei fattori ambientali sull’espressione genica e sulla funzione delle

cellule immunitarie. • Per i diabeti che hanno come unica terapia l’insulina, si potrebbe intervenire

con il TRAPIANTO delle cellule beta pancreatiche

CENNI: TRAPIANTO DELLE CELLULE BETA PANCREATICHE

• La terapia comunemente usata è l’INSULINA.• Shuzi zhang, hehua Dai et al: Promoting long-term surval of insulin-producting cell grafts

that differentiate from adipose tissue-derived stem cells to cure type 1 diabetes. December 2011.

• Hongjun Wang Chiara Attanasio et al:Induction of protective genes leads to islet survival and funzion. September 2011.

• Cellule pancreatiche posso derivare da varie cellule: midollo osseo, staminali embrionali, epatiche, staminali pancreatiche, del tessuto adiposo.

• Studi su animali mettono in evidenza mediante PCR-RT e immunofluorescenza l’espressione di insulina e C-peptide dopo il trapianto da parte delle Cellule adipose, indicando la loro completa funzione.

• Nuove strategie hanno come scopo la prevenzione dell’apoptosi ( soprattutto immediatamente dopo il trapianto) , la riduzione o eliminazione del rigetto immune e ricorrenza dell’autoimmunità.

• Induzione di geni protettivi( espressi nelle isole pancreatiche fisiologicamente) farmacologicamente o mediante transferimento di geni per promuovere la sopravvivenza delle cellule, quindi protettivi contro l’apoptosi.

• La prevenzione dell’apoptosi delle cellule beta può avvenire via il meccanismo NF-kB: trascrizione genica.

• RIdurre la risposta proliferatrice linfocitaria e incrementare la proporzione delle cellule T effettrici.• Studi su animali sottoposti a terapia antiinfiammatoria ed a farmaci induttori della trascrizione

dei geni protettivi, hanno evidenziato la non insorgenza della malattia agendo sulla fase insulite .• Prevenire il rigetto del trapianto mediante terapia immunosoppressiva.