Disregolazione immunitaria: risposta immunitaria adattativa ed innata

Mentre la malattia celiaca richiede la predisposizione genetica (principalmente HLA-DQ2 o - DQ8) così come l’esposizioni ambientali (in primo luogo l’ingestione di glutine), questi da soli non sono sufficienti a scatenare la malattia e non motivano l’infiammazione intestinale. La disregolazione immunitaria, quindi, è una caratteristica fondamentale della malattia celiaca ed è stata oggetto di intensa ricerca nel corso degli ultimi decenni. E’ stato chiarito il ruolo della tTG nella deamidazione di specifici epitopi tossici così come nell’iniziazione della riposta immunitaria adattativa di cellule T specifiche per il glutine. Inoltre, il ruolo delle risposte immunitarie innate nella patogenesi della malattia è stato recentemente correlato, in particolare nel danno epiteliale dell’intestino tenue, ai linfociti intraepitelial CD8+ _{e CD4}+_. Una volta che i frammenti peptidici del frumento, della segale e dell’orzo non sono digeriti, vengono trasportati alla lamina propria, essi sono soggetti alla deamidazione da parte della tTG2 che converte la glutammina a glutammato introducendo così cariche negative che hanno forte affinità di legame per HLA-DQ2 e –HLA-DQ8 su APC. tTG2 appartiene ad una famiglia di enzimi “transamidating” calcio-dipendenti che catalizzano il cross-linking covalente e irreversibile di proteine espresse in tutti i tipi cellulari. Nella forma inattiva, la tTG2 si trova nelle cellule ed è enzimaticamente inattiva [76]. Per ragioni che non sono completamente comprese, la tTG2 viene trasportata nello spazio extracellulare, dove, in presenza di calcio, la tTG2 è in una forma ridotta aperta ed è enzimaticamente attiva. In condizioni fisiologiche normali, la tTG2 è rapidamente inattivata tramite ossidazione. Mentre in un ambiente riducente come nel corso dell'infiammazione, la tTG2 rimane attiva nello spazio extracellulare e questo facilita una permanete attività dell’enzima (Figura 15) [77].

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Figure 15. Stati attivi e inattivi delle tTG2

La tTG2 è attiva in una conformazione aperta in uno stato ridotto. In presenza di GTP e in assenza di Ca2+ _(i.e.

ambiente intracellulare), la tTG2 è in uno stato ridotto, chiuso, e l’enzima è inattivo. Al momento del rilascio nell'ambiente extracellulare con basse concentrazioni di GTP ed alte concentazioni di Ca2+_{, la tTG2 assume una}

conformazione aperta e attiva. Condizioni in genere ossidanti nell’ambiente extracellulare rendono la tTG2 inattiva nella sua conformazione aperta dalla formazione di un legame disolfuro tra due residui di cisteina nell'enzima. Al momento della creazione di condizioni riducenti (l'infiammazione), il legame disolfuro è ridotto e l'enzima può ancora una volta prendere una conformazione aperta, attiva.

Alcuni residui di glutammina, i cosiddetti epitopi tossici, hanno una maggiore specificità per la deamidazione da parte della tTG2 nell’intestino tenue. I peptidi derivati dal grano, dalla segale e dall’orzo sono popolazioni eterogenee. I peptidi della gliadina sono suddivisi in α-, γ- ed -gliadine, mentre le glutenine sono caratterizzate da un alto o basso peso molecolare. Nella malattia celiaca a seconda del sitema HLA, epitopi tossici composti da un nucleo di nove sequenze amminoacidiche della gliadina, della glutenina, dell’ordeina e dei peptidi di secalina (così come alcuni peptidi di avenina derivati dall’avena), suscitano risposte delle cellule T specifiche per il glutine.

Una caratteristica della celiachia è la presenza di anticorpi anti-tTG2 che può essere rilevata nel siero con saggi ELISA. Gli anticorpi anti-tTG2 (soprattutto IgA) sono altamente sensibili e specifici per la malattia [78]. Tuttavia, il meccanismo di auto-formazione degli anticorpi rimane completamente sconosciuto. Inoltre, vi è una controversia sul ruolo degli anticorpi anti-tTG2 nella patogenesi della malattia. Uno studio [79] ha fornito prove a favore di un modello di malattia per la formazione di anticorpi dipendente dalle cellule T suggerendo che le cellule B tTG-specifiche agiscono come APC per la risposta immunitaria delle cellule T

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specifiche. Ulteriori studi suggeriscono che gli auto-anticorpi potrebbero modulare la biologia dell’intestino tenue facilitando il passaggio dei peptidi di gliadina, inibendo l’angiogenesi, oppure alterando l'attività della tTG2. Tuttavia ci sono dati contrastanti sul fatto che l'attività della tTG2 sia inibita o attivata. Il supporto per un ruolo degli auto-anticorpi nella patogenesi della malattia è fornito da manifestazioni extra-intestinali della malattia celiaca, in particolare per quanto riguarda la dermatite erpetiforme. In questa condizione dermatologica associata alla malattia celiaca, gli anticorpi anti-tTG3 sono espressi nelle papille dermiche e si pensa che medino la formazione di lesioni [80]. In conclusione, la celiachia risulta esser strettamente connessa ad un’azione combinata che coinvolge l’ambito dell’immunità: sia adattativa che innata (Figura 16).

Figura 16: La patogenesi della malattia celiaca comporta componenti sia di immunità adattativa che innata. La

TG2 è in grado di compiere la deamidazione dei peptidi derivati di gliadina, aumenta la loro affinità per le molecole del sistema HLA, DQ2 e DQ8 espresse su vari tipi di cellule presentanti l'antigene (APC). Nel contesto delle molecole HLA, le APC presentano i peptidi alle cellule T speciche per il glutine CD4+ _{che riconoscono}

preferenzialmente i peptidi deamidati della gliadina (DGPS) mediante il loro recettore di superficie (TCR). Al momento dell'attivazione, le cellule CD4+ _{diventano proinfiammatorie e iniziano la produzione di citochine come}

l'interferone y (IFN-y) e interleuchina (IL) 21. Le cellule T specifiche per il glutine CD4+ aiutano le cellule B specifiche per i petidi deamidati a differenziarsi in plasmacellule che producono anticorpi anti gliadina diamidata. La risposta degli autoanticorpi anti-TG2 si ritiene derivi da un meccanismo che coinvolge l’attività della TG2. I complessi risultanti TG2-glutine si pensa che siano interiorizzati dalle cellule B reattive alla TG2, dopodiché i peptidi deamidati di gliadina possono essere rilasciati e presentati alle cellule T legati a DQ2 o DQ8. Così, le

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cellule T CD4+ _{reattive al glutine forniscono aiuto alle cellule B reattive a TG2, consentendo loro di differenziarsi}

in plasmacellule che producono autoanticorpi anti-TG2 epitopi tossici composti da un nucleo di nove sequenze amminoacidiche.

Il ruolo dell’immunità adattativa nella patogenesi della malattia celiaca è stato descritto per la prima volta nel 1970 quando Ferguson e MacDonald [81] riportarono l’associazione della malattia celiaca con l’immunità mediata da linfociti verso il glutine nell'intestino tenue ed inoltre è stato accertato in un modello di rigetto di allotrapianto che l’immunità mediata dalle cellule T a cambiamenti patologici caratteristici come l’atrofia dei villi in un modello di rifiuto di allotrapianto. Ulteriori studi hanno rivelato che le cellule T riconoscono i peptidi del glutine presentati dalle molecole HLA-DQ2 o -DQ8 sulle APC nella lamina propria. Nella malattia celiaca, l’IFN-γ è prodotto dalle cellule TH1 indotte dall’IL-15, dall’IFN-α ed, eventualmente, dall’IL-18 [82]. L’IFN-α, in particolare, è altamente espresso nell’intestino tenue di pazienti celiaci, ed è probabile che svolga un ruolo importante nella differenziazione di cellule dendritiche proinfiammatorie. A sostegno di questa ipotesi, sono state fatte alcune osservazioni cliniche riguardo lo sviluppo della malattia celiaca dopo il trattamento con IFN- α per epatite C [83] e l’aumento rischio di sviluppare la malattia celiaca dei pazienti con sindrome di Down, in cui l'espressione del recettore dell’IFN-α e la risposta IFN di tipo I sono aumentati poichè sul cromosoma 21è localizzato il gener codificante per il recettore dell’IFN- α [84]. Mentre le cellule T CD4+ _{specifiche per il glutine svolgono un ruolo centrale nella} malattia celiaca, non sono sufficienti a produrre il caratteristico danno epiteliale e l’atrofia dei villi. Questo danno è mediato dai segnali del sistema immunitario innato con i linfociti intraepiteliali (IELs) che giocano un ruolo primario. IELS sono una prominente caratteristica istologica nello spettro della celiachia e le popolazioni aberranti di IELs sono una caratteristica della celiachia refrattaria (policlonale nel tipo I e monoclonale nel tipo II), così come per il linfoma a cellule T di tipo enteropatico “EATL” [85]. I IELs intestinali sono una popolazione eterogenea, composta principalmente da cellule TCRαβ+ _CD8+_{, ma anche da cellule TCRγδ+} e poche cellule natural killer (NK) [86]. Lo stress epiteliale può essere innescato dall’infiammazione, dall’infezione e dai peptidi del glutine che portano all’espressione di segnali di stress sugli enterociti che hanno principalmente legate le catene A e B (MICA e MICB) delle molecole della classe MHC I e le molecole HLA-E [87]. Nell'intestino sano, i IELs esprimono tipicamente i recettori CD94/NKG2A inibitori. Nella malattia celiaca, d'altra parte, i IELs esprimono i recettori delle NK NKG2D e CD94/NKG2C che riconoscono MICA

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e MICB e HLA-E sulle cellule epiteliali mediando così la distruzione epiteliale. In questo caso l’IL-15 svolge un ruolo chiave regolando i recettori delle NK su IELs citotossici. La secrezione di citochine (ad esempio IFN-γ) e la proliferazione è mediata da CD94/NKG2C. L’attivazione dei IELs citotossici potrebbe anche essere indotta da cellule T CD4+ _specifiche per il glutine specifico attraverso IL-21 e IFN-γ [88]. Nella celiachia refrattaria, IELs acquisiscono un elevato ed attivato fenotipo NK-like. In questa condizione, lo stato infiammatorio nell'intestino tenue persiste nonostante la non assunzione con l’alimentazione di grano, di segale e di orzo. Come già menzionato, ci sono due tipi di RCD (RCD I e II) caratterizzati dai fenotipi delle loro IELs. Nella RCD tipo I, i IELs esprimono CD3 e CD8 così come il TCR-β simile a quello trovato nella celiachia classica. In questi casi, la prognosi è buona a seguito del trattamento con terapia immunosoppressiva. La RCD tipo II, d'altra parte, è priva di CD8, CD4 e TCR-αβ, ma presentano CD3ε intracellulare, un riarragiamento genico clonale del TCR ed hanno una prognosi drammatica. Il fenotipo NK-like dei IELs nella celiachia refrattaria è promosso e mantenuto da un’elevata espressione di IL-15 nell’epitelio dell’intestino tenue [89].