Il ruolo del sistema immunitario nel danno nervoso e nel dolore neuropatico di origine periferica

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Fabiano Di Martino
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1 Peschiera del Garda 23 ottobre 2009 Il ruolo del sistema immunitario nel danno nervoso e nel dolore neuropatico di origine periferica C. Briani Dipartimento di Neuroscienze Università di Padova

2 Dolore Il dolore è un esperienza sensoriale ed emozionale spiacevole associata a danno tissutale,, in atto o potenziale, o descritta in termini di danno (classificazione IASP 1986)

3 Nocicettivo Neuropatico Misto Dolore come diretta conseguenza di una lesione o malattia del sistema somatosensoriale (Treede RD at al. 2008)

4 Sistema somatosensoriale Dolore Neuropatico

5 Pain,, at the time, was a sensation,, and affective, emotional words did not belong in a sensory system Sistema somatosensoriale (Melzack R, 2007)

6 Dolore neuropatico Sistema somatosensoriale Componenti affettive, QoL Cellule non neuronali

7 The neuropathic pain triad: neurons,, immune cells and glia The development of neuropathic pain involves not only neuronal pathways, but also Schwann cells,, satellite cells in the DRG, immune system, microglia and astrocytes (Scholz J, Woolf CJ, 2007)

pathways, but also Schwann cells,, satellite cells in the DRG,

8 Cellule immunocompetenti del nervo periferico A riposo Cellule di Schwann Fibroblasti Cellule endoteliali Cellule dendritiche Macrofagi Mast cells Attivate Chemochine neutrofili, macrofagi, citochine infiammatorie danno a mielina e BNB

dendritiche Macrofagi Mast cells Attivate Chemochine

9 Cellule immunocompetenti dei gangli delle radici dorsali (DRG) Soma dei neuroni sensitivi Cellule satelliti Cellule dendritiche Macrofagi Cellule endoteliali oltre alla cellule neuronali, TUTTE le cellule delle DRG sono cellule immunitarie in grado di produrre citochine

Macrofagi Cellule endoteliali oltre alla cellule neuronali, TUTTE

10 Glia Glia: 70% delle cellule del SNC 5-10% è microglia Attivata: IL-1β,, IL-6, TNFα,, componenti del C Ruolo cruciale nel dolore neuropatico

11 Ruolo del sistema immunitario nel dolore neuropatico: modelli sperimentali Chronic constriction injury (CCI) n. sciatico (Bennett and (Bennett and Xie 1998) Legatura parziale (Seltzer Seltzer,, 1990) Sezione o legatura radici spinali (Kim and Chung,, 1992)

sciatico (Bennett and (Bennett and Xie 1998) Legatura parziale

12 Macrofagi Ruolo fondamentale in: degenerazione Walleriana dolore neuropatico

13 Degenerazione Walleriana (DW) Waller,, 1850 Secondaria a danno assonale di qualsiasi tipo (crush, ischemia, etc) Cruciale per permettere la rigenerazione Strettamente correlata con lo sviluppo di dolore neuropatico

14 DW: ruolo dei macrofagi Macrofagi residenti (9% delle cellule del PNS) accorrono al sito della lesione Macrofagi attivati e cell Schwann secernono metalloproteasi membrana basale vasi endoneuriali interruzione BNB Assoni lesi rilasciano sostanze vasoattive iperemia e edema infilitrazione cell immun (linf T e macrofagi) fagocitosi

membrana basale vasi endoneuriali interruzione BNB Assoni lesi rilasciano sostanze

15 vasi macrofago assone leso chemochine linfocita T mast cell

16 DW e dolore: ruolo dei macrofagi L invasione macrofagica e la degenerazione assonale correlano temporalmente con l iperalgesial (Myers 1993) Dopo CCI, C57BL/Wld topi hanno iperalgesia termica vs C57BL/6 temporalmente correlata al ritardato arrivo dei macrofagi Immunoreattività endoneuriale a TNF-α (ma no Il- 1α e IL-1β) rapidamente in C57BL/6, ma in ritardo nei topi C57BL/Wld Wld. (Sommer C and Schäfers M, 1998)

C57BL/6 temporalmente correlata al ritardato arrivo dei macrofagi Immunoreattività endoneuriale a TNF-α

17 TNFa a e dolore Topi knock-out out per TNFa: ritardato reclutamento (non capacità fagocitica) di macrofagi ritardata rimozione della mielina (Liefner, 2000) Farmaci anti- TNFa a riducono dolore neuropatico: - Talidomide: TNFα endoneuriale (CCI) dopo talidomide - Etanercept - iperalgesia in topi C57BL (dopo( CCI) - attivazione microglia in trauma spinale (George, 2000) CCI) (Sommer,, 2001) (Marchand,, 2009)

neuropatico: - Talidomide: TNFα endoneuriale (CCI) dopo talidomide - Etanercept - iperalgesia in topi

18 Glia

19 Glia Condizioni basali: non coinvolta nel dolore Danno al SNP attiva la glia nel midollo spinale ( GFAP negli astrociti e R per il complemento nella microglia) e amplifica il dolore Il legame tra glia e dolore è dato recente (Garrison CJ, 1991, 1994)

per il complemento nella microglia) e amplifica il dolore Il

20 Staining of glial fibrillary acidic protein (GFAP) in lumbar spinal cord increases following a sciatic nerve constriction injury (Garrison CJ, 1991) Prima evidenza sperimentale che danno al nervo periferico, che causa dolore, attiva anche la glia spinale Ratti con CCI: iperalgesia ( ( soglia al calore) Neuropatologia: GFAP SG midollo spinale ipsilaterale alla lesione per ipertrofia degli astrociti (conta = al lato non leso) GFAP correla con iperalgesia

dolore, attiva anche la glia spinale Ratti con CCI: iperalgesia ( ( soglia al calore) Neuropatologia: GFAP SG

21 Staining of glial fibrillary acidic protein (GFAP) in lumbar spinal cord increases following a sciatic nerve constriction injury (Garrison CJ, 1991) In the upper panels (a and b), the spinal cord ipsilateral of sciatic CCI is compared with the spinal cord on the healthy sciatic side. Clearly, these two sides look different. The lower panels (c and d) provide a higher-power image of dorsal horn astrocytes. Compared with astrocytes on the healthy spinal cord side (c), astrocytes on the nerve- damaged side (d;( same magnification as c) ) are hypertrophied and more darkly stained, which is a sign of astrocyte activation.

22 Intrathecal HIV-1 envelope glycoprotein gp120 induces enhanced pain states mediated by spinal cord proinflammatory cytokines cytokines (Milligan ED, 2001) Microglial activation in response to intrathecal HIV-1 1 gp120 that produces allodynia and hyperalgesia.. Microglia are stained for expression of complement-3 receptor, which is upregulated when microglia are activated. a Normal microglia in the dorsal horn of the spinal cord after peri-spinal injection of vehicle (control). b dorsal horn microglia after peri-spinal injection of gp 120, which induces exaggerated pain responses. A B

23 Inhibition of microglial activation attenuates the development but not existing hypersensitivity in a rat model of neuropathy (Raghavendra V 2003) Prima dimostrazione del ruolo della microglia nel causare dolore neuropatico L5 spinal nerve transection model Minociclina (10, 20, o 40 mg/kg ip) ogni giorno da 1 h prima della lesione iperalgesia meccanica e l allodinia (max effetto inibitorio a 20 e 40 mg/kg) Azione inibitoria sulla microglia e citochine pro-infiammatorie a L5

24 Glia: a novel drug discovery target for clinical pain

25 Inibitori della microglia Fluorocitrato: : blocca selettivamente metabolismo astrociti e microglia: inibisce dolore neuropatico Minociclina (inibitore specifico della microglia): blocca lo sviluppo di dolore, ma NON riduce dolore già presente forse più importante nell iniziare che nel mantenere il dolore

26 Glia: counter-regulators regulators of opioid analgesia (Watkins La glia ha R per oppioidi Watkins L, 2005) La morfina attiva la glia inducendo produzione di citochine proinfiammatorie (che effetto analgesico della morfina) e R per oppioidi La glia diventa sempre più responsiva agli opioidi Somministrando morfina insieme con inibitori gliali tolleranza alla morfina Modulando farmacologicamente la glia si può migliorare l analgesia l da morfina

27 Correlati umani

28 Correlati clinici Differential expression of cytokines in painful and painless neuropathies (mrns IL-2 2 e TNFα vs IL-4 4 e IL 10) (Uçeyler N et al, 2007) Altered cytokines levels in blood and CSF of chronic pain patients ( TNFα Rin sangue e CSF associati con intensità dolore; IL-10 correlazione inversa col dolore) (Backonja,, 2008) Neuropathic pain correlates with cytokine profile in POEMS syndrome ( IL-1β,, IL-6, TNFα) (Koike H, 2008) Immune and glial markers in CSF of CRPS (Alexander,, 2005, 2006)

29 Dolore e neuropatie disimmuni Pain as presenting symptom of CIDP (Boukhris S 2007) Pain in Guillain-Barr Barré syndrome (Ruts L, 2008) Pain-related expression of NGF, GDNF, IL-6, and their receptors in vasculitic neuropathies (Yamamoto M, 2003) Pain in dysimmune neuropathies: a multicentre prospective study (Pazzaglia Pazzaglia C, submitted)

30 Cytokines in sural nerve biopsies from inflammatory and non-inflammatory neuropathies. Lindenlaub T, Sommer C pz - NP vascultiche - CIDP - NP non infiammatorie Immunoistochimica: IL-1β,, IL-6, TNFα Correla col dolore? Risultati Reattività per citochine: vasculiti > CIDP > NP non infiam Correla con: - degenerazione assonale - macrofagi endoneurali - linfociti T epineuriali

31 Terapie immunomodulanti per il dolore neuropatico Intravenous Immunoglobulin for thetreatment of Diabetic Lumbosacral Radiculoplexus Neuropathy (Tamburin and Zanette,, 2009) IvIG in treatment of resistant neuropathic pain (Jann S, JPNS 2009)

32 The contribution of immune cells and glia to the development and persistence of neuropathic pain challanges conventional concepts that are biased toward neurons. Yet this shift in our understanding provides an exceptional opportunity to progress to a new- disease-modifying therapeutic approach (Scholz J, Woolf CJ, 2007)

33 Glia: a novel additional drug target for neuropathic pain

34 ?????????????????????? Propentofillina Minociclina Leflunomide Inibitori TNFα Inibitori IL-1R Talidomide Lenalidomide

35 Grazie per l attenzione! Peschiera del Garda 23 ottobre 2009

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