Il sistema immunitario in pillole: Parte 2

IL SISTEMA IMMUNITARIO IN PILLOLE – PARTE SECONDA: LE BASI DELL’AUTOIMMUNITA’ Paola Roccabianca, DVM, Dottorato di ricerca, Dip. ECVP, Professore Associato DiPAV-Sezione di anatomia patologica veterinaria e patologia aviare Facoltà di Medicina Veterinaria Via Celoria 10, 20133 Milano Università 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 sé non induce una risposta anticorpale ma se legata ad un carrier è 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, è la porzione immunogena di un antigene in grado di indurre la risposta immunitaria e di legare l’Ac specifico. Un Ag può contenere più 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 è spesso necessaria associazione di più 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 è la specie in cui sono state descritte più malattie autoimmuni. Le malattie autoimmuni si classificano secondo:  Organo colpito: • Malattie organo specifiche (tiroidite, miosite, anemia emolitica …) • Malattie multisistemiche (lupus, artrite reumatoide…).  Patogenesi: • Primarie o idiopatiche: si sviluppano in soggetti geneticamente predisposti in assenza di fattori scatenanti • Secondarie: si identificano uno o più 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’Ag, che in questo caso è un autoantigene. 2) Progressione: le malattie autoimmuni hanno carattere progressivo, il danno è gradualmente aggravante e irreversibile. 3) Amplificazione: l’aggravamento di una malattia autoimmune è in diretto rapporto alla progressione ed è correlato al rilascio da parte dei tessuti danneggiati di nuovi autoantigeni (amplificazione) con danno ad altre strutture self. 3) Patogenesi: benché l’Ag scatenante sia diverso, il danno tessutale può essere simile poiché si attivano i normali meccanismi della risposta immunitaria tra cui le più frequenti sono ipersensibilità di II e IV tipo con contributo di ipersensibilità 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 può 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 autoimmunità: 2-a) Innocent bystander effect: il legame di un aptene (farmaco, sostanze chimiche in genere, microorganismi) ad un Ag self induce reazione contro l’aptene con danno secondario alla molecola self (innocent bystander). Un microorganismo può legarsi alla membrana di una cellula dell’ospite che esprimerà, suo malgrado, l’Ag sulla superficie. La difesa del sistema immunitario è adeguata all’eliminazione del microrganismo ma indurrà anche danno alla cellula. Nell’anemia infettiva felina la superficie degli eritrociti è 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’aptene con un Ag self può provocare un’alterazione dell’Ag self stesso. Ad esempio, il legame del Micoplasma heamofelis alla membrana eritrocitaria può 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 è l’equivalente 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 perché isolate all’interno 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’Ag microbico può 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 è preservata dal meccanismo dell’anergia clonale. L’autoimmunità può 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 è stata associata ad invecchiamento, terapia steroidea, chemioterapia o stress. La riduzione della funzione dei Treg permette l’attivazione 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’aumento di secrezione di citochine stimolatorie è stato correlato ad attivazione di linfociti Th compresi quelli autoreattivi e conseguente sviluppo di lupus sistemico nei roditori e nell’uomo. Fig. 1- Esempi di meccanismi di sviluppo di autoimmunità. 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) Età Le malattie autoimmuni si sviluppano generalmente in animali adulti o anziani forse come conseguenza di riduzione della tolleranza e/o incremento delle probabilità d’insorgenza di fattori scatenanti (vedi capitolo successivo). Mentre l’immunità umorale persiste, con l’invecchiamento 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’estro e l’allattamento sono stati associati allo sviluppo di anemia emolitica autoimmune nel cane. Sembra esistere una predisposizione delle femmine sia nel cane sia nell’uomo allo sviluppo di Lupus. Nell’uomo la gravidanza (elevato progesterone) è frequente trigger di diabete e tiroidite autoimmune mentre inibisce l’artrite reumatoide. 3) Genetica Le malattie autoimmuni mostrano una predisposizione genetica o vera e propria ereditarietà. In medicina veterinaria è 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 è associata ad autoimmunità, si riscontrano i geni dell’MHC, questa associazione è dimostrata ma il meccanismo è poco chiaro. Si ipotizza che alcuni alleli di MHC espressi nel timo abbiano funzione protettiva poiché permettono una delezione centrale di cloni autoreattivi più efficace e/o lo sviluppo di Treg più efficienti. Per contro sembra esistere un’associazione nella specie canina tra molecole di MHC ereditate e sviluppo di autoimmunità. Questa correlazione di tipo facilitante potrebbe derivare sia da MHC che presentano preferenzialmente ed in modo più efficace a linfociti T autoreattivi oppure da un linkage genetico, cioè all’eredità di un allele di MHC si associ ereditarietà di geni predisponenti ad autoimmunità (linkage disequilibrium). Alcuni geni correlati ad autoimmunità sono:  AIRE (autoimmune regulator) gene che permette l’espressione di Ag self periferici durante lo sviluppo dei linfociti T nel timo. Mutazioni di AIRE inducono poliendocrinopatia autoimmune.  CTLA-4 molecola inibitoria dei linfociti T. Polimorfismi sono associati a molte malattie autoimmuni.  Fas e Fas-L = Lupus sistemico  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 può 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’infezione può 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 autoimmunità 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 età 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 è stata dimostrata la presenza di Ag del cimurro nell’articolazione 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 è 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’autoimmunità. 5) Farmaci Molti antibiotici sono stati implicati nello sviluppo di malattie autoimmuni. E’ 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 capacità 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’Ag modificato favorita dall’aptene (farmaco). In particolare, il trimetoprim e sulfonamidi sono stati riconosciuti come trigger di citopenie o anemie immunomediate. Il Dobermann è 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, Philadelphia