Il sistema immunitario in pillole: Parte 2

IL SISTEMA IMMUNITARIO IN PILLOLE \u2013 PARTE SECONDA: LE BASI DELL\u2019AUTOIMMUNITA\u2019 Paola Roccabianca, DVM, Dottorato di ricerca, Dip. ECVP, Professore Associato DiPAV-Sezione di anatomia patologica veterinaria e patologia aviare Facolt\ue0 di Medicina Veterinaria Via Celoria 10, 20133 Milano Universit\ue0 degli Studi di Milano Tel 0250318114- Fax 0250318106 e.mail: paola.roccabianca@unimi.it ABBREVIAZIONI E GLOSSARIO Ac = anticorpo Ag = antigene/i Aptene= molecola di basso peso molecolare che di per s\ue9 non induce una risposta anticorpale ma se legata ad un carrier \ue8 in grado di indurre sintesi di Ac specifici. Esempi di apteni sono zuccheri, acidi nucleici, steroidi e farmaci legati a carriers proteici Epitopo = anche detto determinante antigenico, \ue8 la porzione immunogena di un antigene in grado di indurre la risposta immunitaria e di legare l\u2019Ac specifico. Un Ag pu\uf2 contenere pi\uf9 epitopi riconosciuti da Ac diversi. Si distinguono due tipi di epitopi: a) epitopi sequenziali, caratterizzati da una specifica sequenza lineare aminoacidica b) epitopi conformazionali, riconosciuti dal sistema immunitario solo in forma di complessi tridimensionali. Treg = linfocita T regolatore INTRODUZIONE Le malattie autoimmuni sono multifattoriali in quanto \ue8 spesso necessaria associazione di pi\uf9 componenti che contribuiscono ad eludere la tolleranza o a stimolare la proliferazione di cloni autoreattivi. La rottura della tolleranza centrale (di rado) e/o periferica (frequente) permette la riposta contro Ag self. In medicina veterinaria il cane \ue8 la specie in cui sono state descritte pi\uf9 malattie autoimmuni. Le malattie autoimmuni si classificano secondo: \uf0de Organo colpito: \u2022 Malattie organo specifiche (tiroidite, miosite, anemia emolitica \u2026) \u2022 Malattie multisistemiche (lupus, artrite reumatoide\u2026). \uf0de Patogenesi: \u2022 Primarie o idiopatiche: si sviluppano in soggetti geneticamente predisposti in assenza di fattori scatenanti \u2022 Secondarie: si identificano uno o pi\uf9 fattori scatenanti (farmaci, infezioni vaccinazioni ecc) FATTORI COMUNI ALLE MALATTIE AUTOIMMUNI PRIMARIE 1) Persistenza: una volta insorta, una malattia autoimmune ha andamento remittente, ma non dovrebbe guarire. Iniziata una risposta, il sistema immunitario tende a distruggere l\u2019Ag, che in questo caso \ue8 un autoantigene. 2) Progressione: le malattie autoimmuni hanno carattere progressivo, il danno \ue8 gradualmente aggravante e irreversibile. 3) Amplificazione: l\u2019aggravamento di una malattia autoimmune \ue8 in diretto rapporto alla progressione ed \ue8 correlato al rilascio da parte dei tessuti danneggiati di nuovi autoantigeni (amplificazione) con danno ad altre strutture self. 3) Patogenesi: bench\ue9 l\u2019Ag scatenante sia diverso, il danno tessutale pu\uf2 essere simile poich\ue9 si attivano i normali meccanismi della risposta immunitaria tra cui le pi\uf9 frequenti sono ipersensibilit\ue0 di II e IV tipo con contributo di ipersensibilit\ue0 del III tipo. PATOGENESI DELLE MALATTIE AUTOIMMUNI I meccanismi di bypass della tolleranza immunitaria sono diversi: 1) Esposizione di Ag sequestrati (criptati): alcuni Ag sono sequestrati (Ag criptati) da barriere anatomiche macroscopiche (es. barriera emato-encefalica) o microanatomiche/molecolari (membrana nucleare, struttura terziaria/quaternaria di una proteina). Sono Ag isolati i cui epitopi non sono mai entrati in contatto con il sistema immunitario. Fattori traumatici, infettivi, infiammatori rompono le barriere anatomiche e/o molecolari (vedi epitope spreading) con attivazione della risposta immunitaria. 2) Modificazione molecolare: se un epitopo o un aptene si lega ad una molecola carrier, il carrier pu\uf2 attivare i T helper ed indurre una risposta cellulo-mediata ed anticorpale entrambe dirette al carrier/aptene esogeno e simultaneamente alla molecola self. Esistono vari meccanismi che possono indurre questo tipo di autoimmunit\ue0: 2-a) Innocent bystander effect: il legame di un aptene (farmaco, sostanze chimiche in genere, microorganismi) ad un Ag self induce reazione contro l\u2019aptene con danno secondario alla molecola self (innocent bystander). Un microorganismo pu\uf2 legarsi alla membrana di una cellula dell\u2019ospite che esprimer\ue0, suo malgrado, l\u2019Ag sulla superficie. La difesa del sistema immunitario \ue8 adeguata all\u2019eliminazione del microrganismo ma indurr\ue0 anche danno alla cellula. Nell\u2019anemia infettiva felina la superficie degli eritrociti \ue8 parassitata da Mycoplasma haemofelis. Gli Ac anti micoplasma si legano al micoplasma con conseguente lisi della membrana e anemia emolitica. 2-b) Modified self: il legame dell\u2019aptene con un Ag self pu\uf2 provocare un\u2019alterazione dell\u2019Ag self stesso. Ad esempio, il legame del Micoplasma heamofelis alla membrana eritrocitaria pu\uf2 alterare la struttura di proteine di membrana creando un nuovo Ag self (modified self)che diventa target per la produzione di autoanticorpi anti membrana e lisi. 2-c) Epitope spreading: a livello molecolare \ue8 l\u2019equivalente della rottura di barriere anatomiche con esposizione di Ag sequestrati. Un processo infiammatorio, un farmaco possono danneggiare una cellula con esposizione di Ag intracellulari oppure indurre degradazione di una molecola proteica con esposizione di nuovi determinanti Agci che sono normalmente nascosti (Ag criptati). Ad esempio il collagene degradato in corso di un processo infiammatorio esporre parti della molecola che sono criptate in condizioni normali perch\ue9 isolate all\u2019interno grazie alla struttura tridimensionale III o IV. 3) Mimesi molecolare: alcuni agenti infettivi hanno epitopi lineari o conformazionali identici a strutture self. La presentazione dell\u2019Ag microbico pu\uf2 indurre attivazione di linfociti T e B autoreattivi. Forme di miocardite autoimmune derivano da sintesi di Ac contro Ag di streptococchi che cross-reagiscono con proteine miocardiche. 4) Attivazione linfocitaria policlonale: la tolleranza immunitaria \ue8 preservata dal meccanismo dell\u2019anergia clonale. L\u2019autoimmunit\ue0 pu\uf2 insorgere se cloni autoreattivi anergici vengono attivati ed indotti a proliferare. I superAg microbici inducono attivazione indiscriminata di tutti i linfociti compresi cloni autoreattivi. I superAg attivano i linfociti B per legame diretto con il BCR sorpassando la costimolazione dei T helper. I linfociti T sono attivati per cross linking aspecifico tra TCR e MHC-II. Le endotossine batteriche lipopolisaccaridiche possono stimolare produzione di autoAc anti-DNA (lupus sistemico), anti-membrana eritrocitaria (anemia emolitica) ecc. 5) Perdita del numero o della funzione soppressoria dei linfociti Treg (fig. 1): la perdita di tolleranza \ue8 stata associata ad invecchiamento, terapia steroidea, chemioterapia o stress. La riduzione della funzione dei Treg permette l\u2019attivazione di linfociti T autoreattivi del tipo Th1, Th17, Th2 con conseguente stimolazione di linfociti B autoreattivi e produzione di autoAc. 6) Incremento della funzione T helper (fig. 1): non se ne conosce il motivo ma l\u2019aumento di secrezione di citochine stimolatorie \ue8 stato correlato ad attivazione di linfociti Th compresi quelli autoreattivi e conseguente sviluppo di lupus sistemico nei roditori e nell\u2019uomo. Fig. 1- Esempi di meccanismi di sviluppo di autoimmunit\ue0. Figura tratta da Mechanisms of impaired regulation by CD4+CD25+FOXP3+ regulatory T cells in human autoimmune diseases. Hoyt Buckner J. Nature Rev Immunol 10, 850, 2010 FATTRI PREDISPONENTI 1) Et\ue0 Le malattie autoimmuni si sviluppano generalmente in animali adulti o anziani forse come conseguenza di riduzione della tolleranza e/o incremento delle probabilit\ue0 d\u2019insorgenza di fattori scatenanti (vedi capitolo successivo). Mentre l\u2019immunit\ue0 umorale persiste, con l\u2019invecchiamento si osserva una progressiva riduzione della risposta cellulo mediata con calo dei linfociti Th. Il declino dei linfociti CD4 si associa a declino dei Treg con incremento di malattie autoimmuni. 2) Background ormonale L\u2019estro e l\u2019allattamento sono stati associati allo sviluppo di anemia emolitica autoimmune nel cane. Sembra esistere una predisposizione delle femmine sia nel cane sia nell\u2019uomo allo sviluppo di Lupus. Nell\u2019uomo la gravidanza (elevato progesterone) \ue8 frequente trigger di diabete e tiroidite autoimmune mentre inibisce l\u2019artrite reumatoide. 3) Genetica Le malattie autoimmuni mostrano una predisposizione genetica o vera e propria ereditariet\ue0. In medicina veterinaria \ue8 stata spesso identificata predisposizione di alcune razze a malattie autoimmuni. Il Pastore Tedesco tende a sviluppare Lupus, Pastore Inglese e Cocker sono proni ad anemia emolitica e trombocitopenia autoimmuni. Il Cocker ha una predisposizione per la tiroidite autoimmune. Tra i geni la cui espressione \ue8 associata ad autoimmunit\ue0, si riscontrano i geni dell\u2019MHC, questa associazione \ue8 dimostrata ma il meccanismo \ue8 poco chiaro. Si ipotizza che alcuni alleli di MHC espressi nel timo abbiano funzione protettiva poich\ue9 permettono una delezione centrale di cloni autoreattivi pi\uf9 efficace e/o lo sviluppo di Treg pi\uf9 efficienti. Per contro sembra esistere un\u2019associazione nella specie canina tra molecole di MHC ereditate e sviluppo di autoimmunit\ue0. Questa correlazione di tipo facilitante potrebbe derivare sia da MHC che presentano preferenzialmente ed in modo pi\uf9 efficace a linfociti T autoreattivi oppure da un linkage genetico, cio\ue8 all\u2019eredit\ue0 di un allele di MHC si associ ereditariet\ue0 di geni predisponenti ad autoimmunit\ue0 (linkage disequilibrium). Alcuni geni correlati ad autoimmunit\ue0 sono: \uf0de AIRE (autoimmune regulator) gene che permette l\u2019espressione di Ag self periferici durante lo sviluppo dei linfociti T nel timo. Mutazioni di AIRE inducono poliendocrinopatia autoimmune. \uf0de CTLA-4 molecola inibitoria dei linfociti T. Polimorfismi sono associati a molte malattie autoimmuni. \uf0de Fas e Fas-L = Lupus sistemico \uf0de IL-2 e CD25 (IL2-R) = associati a sclerosi multipla. Sono molecole essenziali per il normale funzionamento dei Treg. FATTORSI SCATENANTI 1) Tumori Una malattia autoimmune pu\uf2 conseguire o associarsi allo sviluppo di un tumore. Malattie autoimmuni quali anemia emolitica e trombocitopenia sono state documentate in concomitanza a linfoma, emangiosarcoma splenico, leucemie, mieloma. 2) Infezioni: Le infezioni sembrano il fattore maggiormente implicato nello sviluppo di malattie autoimmuni. L\u2019infezione pu\uf2 precedere la malattia autoimmune di poco o indurla dopo una lunga fase di latenza. Le infezioni che scatenano facilmente malattie autoimmuni sono spesso associate ad agenti eziologici difficili da identificare e che quindi si associano a cronicizzazione della flogosi. Molte malattie autoimmuni sono precedute da infezioni. Alcuni agenti coinvolti in forme di autoimmunit\ue0 sono Babesia, Ehrlichia, Leishmania, Borrelia, Anaplasma, Mycoplasma e Rickettisa ecc. Queste infezioni sono spesso associate a poliartrite, uveite, glomerulonefrite, anemia, trombocitopenia, presenza di Ac ANA, immunocomplessi circolanti, e Ac anti di membrana eritrocitaria o piastrinica. 3) Vaccinazioni Nel cane sono riportate malattie autoimmuni anche in giovane et\ue0 conseguenti a vaccinazione. In questo caso fratelli delle stesse cucciolate possono sviluppare la medesima malattia. Alcune delle malattie riportate sono miastenia grave, pemfigo, anemie emolitiche e trombocitopenie, artrite reumatoide. In alcuni cani \ue8 stata dimostrata la presenza di Ag del cimurro nell\u2019articolazione in corso di artrite reumatoide. I meccanismi alla base di questa associazione sembrano simili a quelli infettivi. 4) Fattori ambientali Cani predisposti ad anemia emolitica autoimmune sviluppano episodi in corso di forti stress quali estro, abbandono, introduzione in nuova famiglia, entrata in pensione. Un fattore scatenante il Lupus discoide/cutaneo \ue8 stato identificato nelle radiazioni UV. Si pensa che i raggi UV siano in grado di modificare la struttura di alcuni Ag dei cheratinociti ed indurre infiammazione e immunodepressione entrambe favorenti l\u2019autoimmunit\ue0. 5) Farmaci Molti antibiotici sono stati implicati nello sviluppo di malattie autoimmuni. E\u2019 questo il caso in cui si pensa che il farmaco agisca come un aptene e che legandosi alla membrana della cellula target formi un complesso in grado di iniziare una risposta immunitaria. Altro meccanismo di induzione farmacologica sembra correlato alla capacit\ue0 di alcune molecole di legare ed alterare la struttura proteica con la formazione del complesso proteina self-farmaco a cui consegue una risposta nei confronti dell\u2019Ag modificato favorita dall\u2019aptene (farmaco). In particolare, il trimetoprim e sulfonamidi sono stati riconosciuti come trigger di citopenie o anemie immunomediate. Il Dobermann \ue8 una razza particolarmente prona allo sviluppo di citopenie mediate da trimetoprim sulfa. Bibliografia: 1. Day M, (2008), Clinical Immunology of the Dog and Cat. 2nd ed, Manson publishing, London 2. Day M, Schulz R, (2010), Veterinary Immunology: Principles and Practice, Manson publishing, London, 3. Hoyt Buckner J, (2010), Mechanisms of impaired regulation by CD4+CD25+FOXP3+ regulatory T cells in human autoimmune diseases, Nature Rev Immunol, 10: 849 4. Nasr Y, Hemdan N, Birkenmeier G, (2010), Interleukin-17-producing T helper cells in autoimmunity, Autoimm Rev, 9: 785 5. Tizzard IR, (2008), Veterinary Immunology: An Introduction, 8th ed, Saunders-Elsevier, Philadelphi