Mimetismo molecolare. Applicazioni diagnostiche e terapeutiche

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1 Mimetismo molecolare Applicazioni diagnostiche e terapeutiche

2 Anziana memoria Seguendo le nostre metafore, risulta inevitabile incontrare un altro paradosso immunologico, che da molto tempo affascina i clinici e i ricercatori: gli effetti dell invecchiamento sul sistema linfocitario. Sebbene sia stato ampiamente documentato, che le cellule B e T perdano la loro abilità nel rispondere agli stimoli antigenici e mutagenici con l età, tuttavia è stato osservato che la frequenza, con la quale compaiono fenomeni autoreattivi è più alta rispetto ai soggetti giovani.

3 T e B Nell anziano diminuiscono i linfociti T naïve e le sottopopolazioni B (in particolare i B-CD5). Ma si osserva anche un aumento delle risposte autoimmuni dovuto a un cambiamento nel repertorio B e/o a processi di induzione della tolleranza. Tali spiegazioni rispecchiano un atteggiamento deduttivo, che male si adatta alle metafore immunologiche.

4 Memoria come malattia Spostando l interesse verso un modello immunopatologico uniforme, alcuni autori hanno posto l accento sul ruolo svolto dalle memorie linfocitarie, soprattutto quelle generate in un passato lontano, anche remoto. Tali memorie svolgono una funzione critica nella genesi dell autoimmunità, in quanto possono essere riattivate da molteplici fattori, tra i quali la perdita delle integrità tissutali, con presentazione di autoantigeni, che esasperano la tolleranza, mediante il mimetismo molecolare.

5 Malattia come memoria In base a questo modello, dunque, la memoria linfocitaria assume un ruolo critico nella genesi delle malattie autoimmuni. Un esempio: i pazienti con myastenia gravis producono risposte contro i recettori dell acetilcolina, determinando debolezza muscolare debilitante. Nel 60% dei casi, circa, i soggetti mostrano i primi sintomi dopo i 40 anni, a seguito di una riattivazione delle risposte conseguite in epoche precedenti.

6 Malattia come risposta La memoria dei linfociti non può essere considerata una traccia inerte del passato, con la quale apprendiamo che una infezione è stata superata e che a un nuovo contagio l individuo risponde con maggiore prontezza ed efficacia. Le cellule T di memoria, infatti, durante e dopo una risposta, possono promuovere condizioni immunopatologiche anche evolutive.

7 Campylobacter Le varie specie di campylobacter (jejuni, fetus, coli, lardis) sono responsabili di molte forme di enterocolite: tra queste il jejuni è di gran lunga il più frequente. Il periodo di incubazione varia dai 3 ai 5 giorni (con un rango complessivo da 1 a 10).

8 Evoluzione Di solito la sintomatologia diarroica si esaurisce in 1-4 giorni, ma in alcuni pazienti possono insorgere complicazioni a breve e lungo termine, tra cui una sindrome simil-tifoide, l artrite reattiva e, in una piccola percentuale di casi, convulsioni febbrili e meningite.

9 Sorgenti di infezione Il microrganismo può essere escreto con le feci fino a 7 settimane dopo la scomparsa dei sintomi. Le fonti di maggiore contaminazione sono rappresentate dagli alimenti, tra cui l acqua, il latte e il cibo in generale (soprattutto il pollame, per l elevata temperatura corporea, che ne favorisce la moltiplicazione). Fonti non infrequenti possono essere gli animali domestici, quali cani, bestiame e volatili, attraverso il materiale fecale.

10 Forme cliniche L incidenza maggiore di questa infezione viene raggiunta nei mesi estivi. Le forme asintomatiche sono molto comuni, soprattutto nei paesi in via di sviluppo. I portatori cronici sono stimati nell ordine dello 0,5% della popolazione generale.

11 Patogenesi Le feci liquide sono dovute alla secrezione di liquido isotonico da parte del piccolo intestino, la quale eccede le capacità di riassorbimento a valle. A questo proposito, almeno due tossine sono implicate nel meccanismo patogenetico, l enterotossina (labile al calore e simile a quella di e.coli), non elaborata da tutti i ceppi, e la verotossina (shigella-simile e coli-simile) isolata dai pazienti con diarrea e responsabile dei fenomeni ulcerativi che si riscontrano nelle campylobacteriosi.

12 Manifestazioni cliniche La più comune è data dalla diarrea acquosa, con feci verdi, occasionalmente accompagnata a dolore addominale, malessere generale e febbre. L infezione è, generalmente, autolimitante, ma i bambini e le persone anziane possono andare incontro a disidratazione. I pazienti immunocompromessi manifestano diarrea cronica.

13 Sintomi da campylobacter jejuni (Epidemiology Bulletin State Of Alaska No. 23 September 16, 1983 Campylobacter: An Enteric Organism Worth considering Insorgenza rapida di febbre, malessere, cefalea e mialgia Comparsa di sintomi intestinali: nausea, vomito, crampi addiminali e perdita di appetito Entro le 24 ore compare la diarrea: feci acquose, spesso con presenza di muco, sangue e verdi (per la presenza di bile). I sintomi possono durare da 2 giorni ad alcune settimane (raramente oltre le 3) Il 25% dei casi mostra una recidiva. Le complicazioni più importanti sono rappresentate da: artrite reattiva, spondiloartrite e GBS.

14 Mai visto un caso peggiore di diarrea

15 Il pensiero è: : perchè la sindrome di G-B B insorge dopo una infezione da campylobacter jejuni? Jean-Baptiste Carpeaux Head of Ugolino (AICT) LPS di C. jejuni stimolano una risposta immunitaria indirizzata anche contro i gangliosidi, per mimetismo molecolare Gangliosides

16 Sindrome di G-B Poliradiculoneuropatia demielinizzante acuta periferica, grave, a evoluzione rapida e di origine

17 SUBTIPO CARATTERISCHE CLINICHE EMG ANATOMIA PATOLOGICA Polineuropatia demielinizzante infiammatoria acuta. PDIA Soprattutto adulti; recupero rapido, anticorpi anti-gm1 Demielinizzante. Attacco iniziale nelle cellule di Schwann; lesione diffusa della mielina, attivazione dei macrofagi e infiltrazione di linfociti Neuropatia assonale motoria acuta NAMA Bambini e adulti giovani; recupero rapido; anti-gd1a Assonale Attacco iniziale nei noduli motori di Ranvier, abbondanti macrofagi periassonali Neuropatia assonale sensitivo-motoria aguda. (NASMA) Principalmente adulti, recupero lento e incompleto Assonale Simile a NAMA, con interessamento maggiore dei nervi e delle radici sensitive; lesione assonale intensa Sindrome di M. Fisher. (SMF) Adulti e bambini; rara; oftalmoplejia, atassia e areflessia; anti- GQ1b. Demielinizzante Caratteristiche simili a PDIA.

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21 Quadro clinico Parestesie a progressione ascendente, simmetrica Areflessia Dolore: paravertebrale, artromialgie, assiale. Síntomi sensitivi poco evidenti: parestesie distali Paralisi facciale bilaterale Possibile coinvolgimento della deglutizione, respirazione, etc.

22 Variante clinica di Miller-Fisher Oftalmoplegia Areflessia Atassia

23 Campylobacter e celiachia Uno degli esempi più studiati, nell ambito del mimetismo molecolare è il ruolo della risposta mnesica al campylobacter jejuni, nella genesi di diverse condizioni patologiche. Tra queste, molto interessante, è la celiachia. Tale forma di enteropatia, che si esprime con alterazioni nella mucosa del piccolo intestino, è dovuta a fattori immunogenetici individuali (prediposizione HLA-DQ2 e/o HLA-DQ8) e ambientali.

24 Mimetismo e celiachia L aspetto ambientale della celiachia è legato al mimetismo molecolare, peraltro ben studiato, tra particolari agenti infettivi e glutine, con il tramite degli enterociti, che presentano ambedue gli antigeni ai linfociti attivati. Le cellule T, memorizzando la risposta a virus e batteri, svolgono una funzione citotossica sull epitelio mucoso dell intestino, da cui deriva la sintomatologia celiaca in senso lato.

25 Neuro-celiachia Tra i disturbi, va considerata la possibilità di un coinvolgimento neurologico di natura autoimmune, che si manifesta a livello dei gangliosidi, ossia di glicosfingolipidi, abbondantemente espressi nel sistema nervoso periferico, compreso quello presente nel tratto gastro-intestinale. Alcune osservazioni concordano sulla possibilità che la risposta linfocitaria agli agenti infettivi dell intestino svolga un ruolo fondamentale nella evoluzione della celiachia, anche attraverso uno stato di autoimmunità anti-gangliosidi.

26 Neuropatia periferica Il campylobacter jejuni, negli individui predisposti (DQ2-DQ8), può stimolare una risposta attiva nei confronti degli enterociti. Gli enterociti presentano antigeni simili tra glutine e batterio, ma anche nei confronti delle porzioni simili dei gangliosidi, le cui estreme conseguenze si evidenziano con atrofia dei villi (celiachia) e con alterazioni delle fibre nervose (neuropatie periferiche).

27 Anti-GM1 nella celiachia In questi casi, è stato osservato che la gliadina è in grado di legare molecole di GM1, peraltro molto espresse alla superficie dell epitelio intestinale, determinando una risposta antiganglioside, insieme a quella anti-gliadina. In pratica, la gliadina funziona da aptene nei confronti di GM1, in modo del tutto indipendente dal ruolo svolto dalle transglutaminasi.

28 Immunogenetica della celiachia Aplotipo ancestrale A1-B8-DR3-DQ2 Si può accompagnare a manifestazioni cutanee (dermatite herpetiforme) e neurologiche (sindrome cerebrale, neuropatia periferica) Legata a risposta linfocitaria verso glutine contenuto in grano, orzo e segale Risposta Th1, con atrofia dei villi (anti-gliadina e antitransglutaminasi) 28

29 Celiachia e adenovirus Sequenza di 12 AA in comune tra adenovirus 12 E1B e peptide A gliadina del grano (sequenza virale ) Esposizione a Ad 12 sensibilizza l individuo alla gliadina Il meccanismo effettore è rappresentato dalla presenza di linfociti T reattivi sull epitopo in comune 29

30 Ipotesi patogenetica della celiachia gliadina Infezione da adenovirus Legame con HLA di classe II (DQ2-DQ8) Legame con TG Attivazione linfociti T gamma/delta ENTEROPATIA Mimetismo molecolare tra gliadina e superantigeni batterici 30

31 Recettori adenovirus La subunità CD51 della integrina αv mostra diverse funzioni (recettore adenovirale e angiogenesi) CD46 è il recettore di Ad11 (soprattutto nelle patologie dell occhio), Ad3, Ad35, Ad37, insieme al virus del morbillo, HHV-6, streptococcus e neisseriae Tutte le specie di adenovirus (eccetto il B) utilizzano il CAR, come recettore 31

32 ADENOVIRUS

33 Adesione via CAR, internalizzazione via integrine 33

34 ANTI-CD51 applicazione della 30LM nella terapia delle risposte immunitarie specifiche uso delle soluzioni idroalcooliche, per la possibilità della dinamizzazione frequenza di assunzione giornaliera, nella misura di una volta al giorno quantità minima: due gtt/nebulizzazioni/cc periodo di 2 mesi uso delle potenze ascendenti, per inibire la funzione e delle potenze discendenti, per stimolare una funzione ANTI-CD51 34

35 Miller Fischer La sindrome di Miller Fischer, caratterizzata da atassia, areflessia tendinea e oftalmoplegia è stata descritta per la prima volta, dagli autori, nel È una patologia acuta, auto-limitante, ma con pochi dati osservazionali. Può essere associata alla risposta ad agenti infettivi o a malattia autoimmuni e tumorali, con evidenze radiologiche e immunologiche, che suggeriscono un coinvolgimento sia centrale, sia periferico.

36 Anti-gangliosidi Più comunemente, si evidenziano anti-gangliosidi IgG del tipo anti-gq1b, i quali mostrano una interessante reattività crociata con antigeni di campylobacter jejuni ed Haemophilus influenzae. In ambedue i casi infettivi, è comunque la memoria immunitaria a svolgere un ruolo patogenetico rilevante, nella genesi della sindrome, la quale sembra dovuta ad alterazioni della trasmissione neuromuscolare, dovuta all azione citotossica dei linfociti T specifici, sulla base del mimetismo molecolare.

37 VacA di HP Alcuni autori hanno dimostrato, nella sindrome di Miller Fischer, la presenza di una risposta indirizzata contro la VacA (citotossina vacuolizzante), espressa da Helicobacter pylori. In uno studio condotto su 12 pazienti, è stata osservata la presenza di anticorpi IgG anti- VacA nel liquido cerebro-spinale in 8 casi.

38 Caso clinico Un uomo di 31 anni manifestò una neurite ottica 2 settimane dopo un disturbo diarroico, seguito da molteplici alterazioni, quali disartria, diplopia, atassia, parestesie e lieve disautonomia. Risultarono nella norma la risonanza cerebrale e il liquido cefaleorachidiano. Gli studi della conduzione nervosa erano inizialmente normali e successivamen e alterati, per una lieve riduzione dell ampiezza sensoriale. Venne ipotizzato, in questo caso, un mimetismo molecolare tra gangliosidi GQ1b e campylobacter jejuni, risultando una risposta su ambedue i determinanti antigenic.

39 Guillain-Barré Associata al riscontro di anticorpi anti-gangliosidi, i quali sono l espressione di una memoria linfocitaria, rivolta alle porzioni omologhe di agenti infettivi, quali il campylobacter jejuni e, probabilmente, haemophilus influenzae e mycoplasma pneumoniae. Molto interessante l osservazione, che il mimetismo molecolare, di solito studiato su epitopi peptidici, nel caso della sindrome di Guillain-Barrè può riguardare anche strutture batteriche costituite da carboidrati.

40 Mielite trasversa Una ragazza di 17 anni sviluppò i sintomi di una mielite trasversa 7 giorni dopo una infezione intestinale, dimostrata dalla coprocoltura. Raggiunse un alto titolo di anticorpi anti- GM1, parallelamente agli anticampylobacter.

41 CMV e EBV Le polineuropatie demielinizzanti, dunque sono classificate tra le malattie autoimmuni, innescate da agenti infettivi, per mimetismo molecolare. Oltre al campylobacter, sono stati considerati anche il cytomegalovirus e il virus di Epstein-Barr. Nel caso del CMV, i gangliosidi coinvolti sono i GM2, associati alla sindrome di Guillain-Barré, come i GM1. Interessante l osservazione che i gangliosidi GM1 sono simili a GD1a, tanto da indurre una reattività crociata

42 Malattie demielinizzanti Una delle forme più comuni è la sclerosi multipla, la quale può determinare perdita della visione, disturbi motori e sensitivi e danno cognitivo. Il decorso clinico assume un andamento alternante, con fasi di remissione e riacutizzazione, oppure un andamento progressivo, più grave Sono state descritte anche forme miste. L ipotesi del mimetismo molecolare, indotto dallo stimolo infettivo, concilia le diverse etiologie con un unico processo patogenetico, mediato da linfociti specifici.

43 Mielina La mielina è una sostanza che riveste i nervi, con una funzione molto vicina al rivestimento dei fili elettrici (agendo come isolante) così da impedire che l impulso elettrico si disperda, e assicurando una conduzione efficiente degli impulsi nervosi. Sono proprio la velocità e l'efficienza con le quali questi impulsi vengono condotti che permettono l'esecuzione di movimenti armonici, rapidi e coordinati, con poco sforzo conscio.

44 Sintomi I sintomi della SM sono molteplici. La loro varietà dipende dal fatto che le lesioni demielinizzanti (placche) tipiche della malattia possono colpire aree diverse del sistema nervoso centrale (encefalo, midollo spinale e nervo ottico). A seconda della sua localizzazione, una placca può causare per esempio un disturbo motorio a un arto inferiore, un problema di vista o un formicolio a mano e braccio.

45 Epstein-Barr virus EBV è uno dei più comuni agenti patogeni, con un forte potenziale tumorigenico, nonostante rimanga silente e persistente anche nella popolazione in apparente buona salute, stabilendo un delicato equilibrio con il sistema immunitario dell ospite. Negli individui con profilo immunogenetico predisponente, il virus può indurre uno stato di autoimmunità, nel quale i linfociti T citotossici aggrediscono la mielina, come è stato osservato negli studi epidemiologici retrospettivi e prospettici. Sono stati riscontrati, inoltre, significativi titoli anticorpali anti-ebv nel siero e nel liquido cerebrospinale.

46 Importante Secondo altri autori, anche i batteri intestinali rappresentano un potenziale innesco infettivo, nei confronti della sclerosi multipla. Brain Jul;128(Pt 7): Epub 2005 May 4.Inflammation and primary demyelination induced by the intraspinal injection of lipopolysaccharide.felts PA, et al. J Nat Toxins Aug;9(3): Cholera toxin and related enterotoxins: a cell biological and immunological perspective.de Haan L, Hirst TR.

47 HLA A3, B7, DR2 Ci sono almeno due componenti da considerare nelle malattie autoimmuni: la predisposizione immunogenetica e gli elementi ambientali, che sono in grado di stimolare una risposta da parte dei linfociti. Tra questi, dobbiamo ammettere che le immunizzazioni da vaccino equivalgono alle infezioni, nella induzione di una risposta, che in ambedue i casi si indirizza sui costituenti del sé, per mimetismo molecolare. Questo fenomeno è ammesso anche per la sclerosi multipla.

48 Immunizzazione HBV Sulla base delle associazioni riportate da studi osservazionali, tra vaccinazione per HBV e malattia demielinizzante autoimmune, sono state osservate somiglianze di sequenze aminoacidiche tra il piccolo antigene di superficie (shbsag), la proteina basica della mielina (MBP) e la glicoproteina mielinica degli oligodendrociti (MOG). Tali omologie possono determinare una reattività crociata, tale da indurre una risposta autoimmune con le strutture molecolari sopra menzionate, come è stato osservato nel 29% dei soggetti vaccinati per HBV.

49 Polimerasi Alcuni autori hanno evidenziato che le polimerasi virali, anche se in concentrazione molto bassa, tale da non poter avere un azione enzimatica, possono essere inavvertitamente prodotte nel vaccino ricombinante. Tali enzimi hanno un forte potere immunogeno e un mimetismo molecolare con la proteina basica della mielina, tali da indurre una condizione di autoimmunità, che rappresenta, potenzialmente, un vero e proprio azzardo nella pratica vaccinatoria corrente.

50 HBV e mielina Un uomo di 46 anni, con alto titolo di HBsAg, ebbe tre attacchi acuti di mielite trasversa demielinizzante, associata a segni di irritazione meningea, ciascun episodio mostrò una buona risposta alla terapia corticosteroidea. Nel liquido cerebrospinale si riscontrarono elevati livelli di HBsAg e di linfociti T helper inducer, con risposta specifica nei confronti della proteina basica della mielina, durante le fasi acute. I complessi immunocircolanti, costituiti da anticorpi e antigeni virali, scomparvero dopo il trattamento, insieme alla remissione dei sintomi. Ciò indica la presenza di una risposta autoimmune sulla mielina, innescata da HBV, per mimetismo molecolare.

51 Latte e mielina Un altro aspetto interessante è la reattività crociata tra la glicoproteina mielinica degli oligodendrociti (MOG: myelin oligondendrocyte glycoprotein) e un dominio N-terminale omologo della proteina di latte vaccino butirofillina. È stata osservata, infatti, la presenza di anticorpi anti-butirofillina nel siero e nel liquido cerebrospinale di pazienti con sclerosi multipla, in percentuale superiore a quanto rilevato nei soggetti sani. In un interesante esperimento, dal significato profondamente omeopatico, è stato dimostrato che il trattamento preventio con butirofillina impedisce la perdita di mielina, nei topi infettati con il virus della encefalite allergica.

52 HHV-6 e mielina Anche HHV-6 (human herpes virus 6) può avere un ruolo importante nella sclerosi multipla, come suggeriscono gli studi condotti su base immunologica e molecolare, soprattutto nelle fasi di riacutizzazione della forma ad andamento alternante (relapsingremitting). È stata trovata, infatti, una sequenza omologa tra la proteina basica della mielina (residui , che risultano determinanti autoantigenici) la proteina U24 del virus (residui 4-10).

53 Coronavirus 229E e mielina Osservazioni analoghe sono state riportate a proposito del coronavirus 229. Studiando i linfociti T di 16 pazienti con sclerosi multipla, attivati verso la proteina basica della mielina, è stata osservata un alta reattività crociata anche verso il coronavirus 229E, a differenza di quanto riscontrato nei 14 soggetti del gruppo di controllo, in cui la risposta anti-virus non agiva contro la mielina.

54 Altri agenti innescanti Altri agenti infettivi, che sono stati considerati nell ambito del mimetismo molecolare con la mielina, sono haemophilus influenzae (reattività crociata con MAG), acynetobacter sp. e pseudomonas aeruginosa (reattività crociata con MOG) Olson JK, et al. Innate and adaptative immune requirements for induction of autoimmune demyelinating disease by molecular mimicry. Mol Immunol 2004 Feb; 40(14-15):

55 SCLEROSI MULTIPLA Costituzione HLA: DR2-DQ1 Innesco infettivo: mycoplasma e chlamydia pneumoniae, campylobacter, borrelia, coli e proteus, haemophilus, meningococco, HBV vaccino, morbillo v., bordetella pert., helicobacter p. streptococcus spp., superantigeni, γ/δ linfoc. Mimetismo molecolare: agenti infettivi e mielina Malattia psorica evolutiva 55

56 Malattie demielinizzanti Distruzione primitiva della mielina con cilindrasse integro SOSTANZA BIANCA Lesione occupante spazio a margini netti Rigonfiamento mielina distruzione fagocitosi gliosi 56

57 57

58 58

59 Placche attive 59

60 NORMALE CONDUZIONE 60

61 ANORMALE CONDUZIONE 61

62 RMN cervelletto 62

63 RMN del nervo ottico 63

64 RMN emisferi cerebrali CEREBRUM 64