1

Immunopatologia

2. Autoimmunita’

Autoimmunità

• TIPO DI RISPOSTE

• 1-Intensità inadeguata- Immunodeficienze

• Primarie- presenti alla nascita (Bruton, Di Gorge, SCID)

• Secondarie- acquisite (farmaci, malattie, AIDS)

• 2-Eccessiva- ipersensibilità

• Tipo I- allergie anticorpi presenti di classe IgE

• Tipo II- Anticorpi che riconoscono cellule e recettori (Anemia em. Autoim.,

• Rigetto iperacuto)

• Tipo III-Ag/Abs circolanti che si depositano su vasi e tessuti

• Tipo IV- ipersensibilità ritardata (DTH- cellule T)

• 3- Indesiderata/inappropriata- Malattie autoimmuni

• Organo specifiche- Tiroidite

• Non organo specifiche Lupus eritem. Sistemico (LES)

2

Autoimmunita’

e

Malattie autoimmuni(due termini da non confondere)

Si definisce autoimmunita’ la risposta immune verso antigeni self

Una malattia autoimmune e’ il danno tissutale e/o l’alterazione delle funzioni

fisiologiche dovute ad una risposta autoimmune.

Deve essere posta molta cautela nell’assunto che la presenza di una risposta

autoimmunitaria implica una malattia di tipo autoimmune. Ad esempio, molte

infezioni possono essere la causa scatenante della risposta autoimmunitaria e

della malattia autoimmune; comunque in diverse malattie infettive (soprattutto

ad andamento cronico) e’ presente una risposta autoimmunitaria (transiente)

che non sfocia in nessuna malattia autoimmune

Malattie Autoimmuni

La malattia autoimmune è una condizione patologica in cui

è avvenuta la rottura della tolleranza immunologica verso

uno o più antigeni "self".

Il risultato della scomparsa della tolleranza è la formazione

di autoanticorpi e/o linfociti-T autoreattivi che

determinano/inducono il danno tissutale e la malattia.

3

Criteri per definire la presenza di una malattia autoimmune

Come per le malattie infettive che per essere riconosciute tali devono soddisfare i

postulati di Kock, anche per le malattie autoimmuni ci sono un numero di criteri da

soddisfare per definire la malattia come dovuta a meccanismi di tipo autoimmunitario

Criterio Nota

Autoanticorpi o linfociti T

autoreattivi devono essere trovati

costantemente nella malattia

Questo criterio e’ facilmente soddisfatto nelle malattie autoimmuni organo-specifiche (in

particolare quelle che hanno come target ghiandole endocrine). Piu’ complicato da soddisfare

dove l’autoantigene non e’ noto (es: Artrite reumatoide)

Autoanticorpi o linfociti T

autoreattivi devono essere trovati

nel tessuto danneggiato

Il livello di autoanticorpi e della

risposta T cellulare riflette l’attivita’

della malattia

Ben dimostrabile nelle forme acute delle malattie autoimmuni sistemiche, od in generale

all’inizio della malattia

La riduzione della risposta

autoimmunitaria determina un

miglioramento

Bisogna comunque considerare che molti dei trattamenti anti-infiammatori od

immunosoppressivi in uso non sono specifici

Trasferimento degli anticorpi o

cellule T ad un ospite secondario

determina lo sviluppo della

patologia autoimmune

Dimostrato ampiamente nei modelli animali. Nell’uomo sono dimostrabili casi in neonati per

trasferimento transplacentare di autoanticorpi (Malattia di Graves neonatale, Pemfigo

neonatale, Anemia emolitica, Miastenia grave neonatale, lupus cutaneo neonatale etc). Come

anche lo sviluppo di malattie autoimmuni nel ricevente di trapianto di midollo quando il

donatore ha una malattia autoimmune

L’immunizzazione con autoantigeni

e la consequente induzione di una

risposta autoimmune causa la

malattia

Dimostrato nei modelli animali. Nell’uomo per vaccinazione con antigeni microbici prodotti

su tessuto di mammifero (es.: encefalite autoimmune post immunizzazione anti-rabbica)

�Le malattie autoimmuni possono colpire qualsiasi organo, sebbene alcuni sistemi

sembrano particolarmente suscettibili (es. Le ghiandole endocrine).

�Secondo dove si verifica la reazione immunopatologica le malattie autoimmuni possono

essere convenzionalmente suddivise in organo-specifiche e non-organo-specifiche (o

sistemiche).

�Nei disordini autoimmunitari organo specifici la risposta autoimmunitaria e’ diretta

verso antigeni multipli di un organo. Tipicamente coinvolgono ghiandole endocrine e gli

auto-antigeni sono spesso recettori ormonali od enzimi intracellulari tipici dell’organo

interessato (es. gozzo, diabete di tipo 1).

�Nelle malattie autoimmuni sistemiche colpiscono piu’ organi e sono associate con una

risposta autoimmunitaria diretta contro molecole self largamente distribuite

nell’organismo in particolare molecole intracellulari coivolte nelle trascrizione del DNA.

Esempi di patologie autoimmuni sistemiche sono il Lupus eritematoso sistemico, l’ artrite

reumatoide e le dermatomiositi.

Classificazione delle malattie autoimmuni

4

In realta’ la suddivisione e’

talvolta puramente didattica

perche’ esiste un “continuoum”

tra malattie che colpiscono in

maniera esclusiva un solo organo

e quelle sistemiche. Inoltre,

soggetti che hanno una malattia

autoimmune sono spesso proni a

svilupparne altre e/o ad

estendere il tipo di autoantigeni

verso cui viene montata una

risposta autoimmunitaria.

Tolleranza Immunologica

�L’organismo previene lo sviluppo delle risposte immunitarie contro suoi

componenti ed in generale l’eccesso di reattivita’ tramite la regolazione fine della

capacita’ di risposta delle cellule della risposta immune specifica, sia a livello del

riconoscimento antigenico e sia a livello di regolazione della risposta immune. In

generale questi meccanismi sono noti sotto il nome di tolleranza immunologica

�La tolleranza immunologica, quindi, puo’ essere definita come lo stato di non

responsività del sistema immunitario verso determinati antigeni propri dell'organismo

o autoantigeni (self), o verso antigeni estranei (non-self)”:

�a) Tolleranza verso self - Meccanismo fisiologico alla base dello sviluppo del

repertorio immunologico

�b) Tolleranza verso non-self - Fenomeno poliedrico dipendente da diverse

variabili sperimentali quali: genotipo animale, la forma, la dose e la via di

somministrazione dell'antigene etc.

� La risposta immunitaria sia verso antigeni estranei sia verso i propri costituenti

deve essere finemente regolata per evitare tutti quei fenomeni autoimmunitari e di

ipersensibilita’ che sono alla base di molti quadri patologici.

5

TIMO

Cellule Pro-T

CLONI

AUTO-REATTIVI

CLONI NON

AUTO-REATTIVI

apoptosiTOLLERANZA CENTRALE

TOLLERANZA PERIFERICA

CD28

B7CD28

B7

MHC

Peptide self

TCR

Peptide non-self

APC

ESPANSIONE CLONALE

INDUZIONE DI RISPOSTA IMMUNITARIA

ANERGIA

SOPPRESSIONE

ATTIVAZIONE DELLA MORTE

CELLULARE INDOTTA

Stimolazione ripetuta

FasL Fas

APC

APC

Cellula T

regolatrice

Cellula del tessuto

O APC mancante di B7

Epitelio del timo

MIDOLLO OSSEO

Tolleranza periferica

La alterazione dei meccanismi di

tolleranza periferica possono

indurre lo sviluppo di una

risposta verso antigeni self e lo

sviluppo di una risposta

autoimmunitaria

6

Rottura della tolleranza periferica

E’ noto che nello sviluppo di una

risposta autoimmunitaria vi deve

essere un evento scatenante che

determina la rottura della tolleranza

periferica. L’accesso inappropriato

ad antigeni tissutali, la loro

espressione ed alterata

presentazione antigenica, come

anche la espressione di molecole co-

stimolatorie od HLA di classe II da

parte di AP|C non professioniste,

sono tutte potenziali cause di

sviluppo di autoimmunita’. Durante il

danno tissutale e la reazione

infiammatoria che ne consegue vi

possono essere le condizioni per la

rottura della tolleranza periferica

Danno tissutale

locale

Rilascio di

Antigeni

sequestrati

Peptidi

cripticiAntigeni

alterati

Aumentata espressione di

molecole costimolatorie

e MHC

Accesso a APC

professionisteMimicra molecolare

con antigeni microbici

Linfociti T autoreattivi

Ricircolo dei linfociti

autoreattivi attivati nel sito

di danno tissutale

Ulteriore danno tissutale,

Produzione di piu’ autoantigeni

Aumento della presentazione antigenica

Sviluppo di autoimmunita’ dalla presentazione di peptidi criptici

In condizioni normali le proteine vengono

degradate dai sistemi proteosomali cellulari e

peptidi self presentati in assenza di co-

stimolazione, determinando lo sviluppo di

anergia nel linfocita T autoreattivo

In condizioni di danno tissutale ed

infiammazione vi e’ l’induzione di diversi sistemi

proteosomali ed altri enzimi proteolitici che

determinano un taglio diverso nelle proteine da

degradare generando set di peptidi con

caratteristiche diverse (peptidi criptici).

Non vi è normalmente tolleranza verso peptidi

criptici (in quanto normalmente non presentati).

Lo stato infiammatorio inoltre puo’ determinare

la espressione di molecole costimolatorie e la

presentazione del peptide criptico determina la

rottura della tolleranza

7

Esempi

� Proteina Basica della

Mielina (MBP) associata

alla sclerosi multipla

� Proteine della cornea e

della lente oculare, dopo

infezione o trauma

� Antigeni cardiaci in

seguito ad infarto cardiaco

Esempi

� Proteina Basica della

Mielina (MBP) associata

alla sclerosi multipla

� Proteine della cornea e

della lente oculare, dopo

infezione o trauma

� Antigeni cardiaci in

seguito ad infarto cardiaco

Rilascio di antigeni sequestrati

�Alcuni antigeni possono essere sequestrati in tessuti specializzati e pertanto non

sono presenti nel timo e midollo osseo dove si sviluppa la tolleranza immunologica

centrale

�L’esposizione tardiva di questi antigeni ai linfociti T, negli organi linfoidi

secondari, procura la risposta immunologica ed il danno tissutale

La stessa molecola MHC può

presentare sia l’antigene

microbico che l’autoantigene

Il linfocita T è attivato

dall’antigene microbico

Il linfocita T attivato e’ capace di

riconoscere anche l’autoantigene

Virus e batteri posseggono determinanti antigenici che possono

essere simili o identici a componenti cellulari

Mimica molecolare – Antigeni cross-reattivi

8

Eziopatologia del

Malattie autoimmuni

�Le malattie autoimmuni sono patologie in cui si riconosce una eziopatogenesi

multifattoriale

�In un background di predisposizione genetica vi e’ un evento scatenante che

abbatte la tollerenza periferica

�Quindi si riconoscono contemporaneamente la presenza di geni di suscettibilita’

che influenzano il mantenimento della tolleranza, e fattori ambientali scatenanti

(infezioni, ormoni, agenti fisici etc) che promuovono l’attivazione di linfociti auto-

reattivi.

Eziopatogenesi delle malattie autoimmuni

geni di suscettibilità• geni MHC

• geni non-MHC

�AIRE (autoimmune regulator)

APECED

�CTLA-4

�FOXP3 (IPEX)

�Fas (ALPS)

�FasL (ALPS)

�IL-2

�FcγR

�Complemento

fattori ambientali• infezioni

•ormoni

•farmaci

• esposizione ad agenti fisici

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Associazioni genetiche nella eziopatogenesi

delle malattie autoimmuniProteine del maggior complesso di istocompatibilita’

Malattia autoimmune HLA associato Rischio Relativo1

Malattia di Addison DR3/DQ >6

Spondilite Anchilosante B27 >85

Diabete Mellito di tipo 1° DR3/DR4 – DQ2/DQ8 >6

Miastenia Grave DR3 >3

Artrite Reumatoide DR4 >4

Lupus Eritematoso Sistemico DR3 >6

1. Rischio relativo: incremento della frequenza di malattia in individui con determinato allele rispetto a quelli senza

l’allele. Rischio relativo via via maggiore di 1 indica associazione sempre piu’ forte tra malattia e allele in questione.

Il possedere alleli del HLA con la capacita’ di legare efficacemente peptidi self di autoantigeni e’

alla base del riconoscimento delle proteine self

Associazione funzionale della posizione ββββ57 del HLA-DQ con la

capacita’ di presentazione del pocket 9 del HLA-DQ2/8 del

peptide 9-23 dell’insulina nel diabete di tipo 1A

�Tutti i ceppi murini NOD che sviluppano diabete di tipo 1 condividono un MHC di classe II di

tipo I-Ag7

�L’equivalente nell’uomo del I-A e’ HLA-DQ.

�Gli HLA-DQ2 ed –DQ8 associati con la suscettibilita’ al DM1, cosi’ come I-Ag7, condividono un

atipico pocket 9 nel “peptide binding groove” che manca di un acido aspartico in posizione ββββ57.

Questo pocket favorisce il legame con peptidi che presentano carichi negativamente, come il

peptide 9-23 dell’insulina e GAD, favorendo quindi la presentazione di peptidi autoantigenici.

Lee Nat Immunol 2001

10

AIRE. E’ una proteina espressa in particolare dalle cellule epiteliali midollari del timo, e regola

l'espressione ectopica proteine tessuto-specifiche, come l'insulina e la tireoglobulina. L'espressione di

queste proteine permette di selezione negativa di cellule T autoreattive durante il loro sviluppo.

L'assenza di questa proteina determina l’alterazione della tolleranza centrale e lo sviluppo della

APECED (sindrome da poliendocrinopatia autoimmune – candidiasi - distrofia ectodermica). I

pazienti con APECED di solito hanno candidosi mucocutanea cronica, nonché manifestazioni

autoimmuni che più comunemente riguardano le ghiandole paratiroidi o surrenali e, in misura minore,

la tiroide, il fegato e la pelle.

CTLA-4. E’ una proteina costimolatoria antagonista che spenge la risposta immunitaria.

La variante con SNiP CT60 della zona non codificante nella regione 3’ del gene di CTLA-

4 è responsabile di una ridotta espressione del RNA messaggero e di isoforme solubili di

CTLA-4 cui si associano diverse malattie autoimmunitarie.

Associazioni genetiche nella eziopatogenesi

delle malattie autoimmuniAltri geni coinvolti nel controllo della tolleranza

e della risposta immunitaria

Ruolo dei altri fattori nella eziopatogenesi delle

malattie autoimmuni

�L’innesco della reazione autoimmunitaria e lo sviluppo della malattia

autoimmune nascono dalla interazione tra fattori genetici ed ambientali. Sul

background genetico del soggetto altri fattori (inclusi fattori ambientali)

giocano un ruolo

�Studi epidemiologici evidenziano che il rapporto tra uomini e donne che

sviluppano malattie autoimmunitarie e’ di circa 5:1. Non e’ una osservazione

assoluta ma presente in molte malattie autoimmuni. Questo suggerisce un ruolo

degli estrogeni nella eziopatogenesi di diverse patologie autoimmuni. Ad

esempio, la prolattina ha un effetto immunostimilatorio, in particolare sui

linfociti T

�Infezioni possono funzionare da innesco dell’autoimmunita’ per i meccanismi

di mimica molecolare e/o infiammazione locale con abbattimento della

tolleranza periferica a diversi antigeni tissutali.

11

Ruolo delle infezioni nell’innesco delle malattie

autoimmuni

Ruolo delle infezioni nell’innesco delle malattie

autoimmuni

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Ruolo dei altri fattori nella eziopatogenesi delle

malattie autoimmuni

�L’innesco della reazione autoimmunitaria e lo sviluppo della malattia autoimmune

nascono dalla interazione tra fattori genetici ed ambientali. Sul background genetico del

soggetto altri fattori (inclusi fattori ambientali) giocano un ruolo

�Studi epidemiologici evidenziano che il rapporto tra uomini e donne che sviluppano

malattie autoimmunitarie e’ di circa 5:1. Non e’ una osservazione assoluta ma presente in

molte malattie autoimmuni. Questo suggerisce un ruolo degli estrogeni nella

eziopatogenesi di diverse patologie autoimmuni. Ad esempio, la prolattina ha un effetto

immunostimilatorio, in particolare sui linfociti T

�Infezioni possono funzionare da innesco dell’autoimmunita’ per i meccanismi di mimica

molecolare e/o infiammazione locale con abbattimento della tolleranza periferica a

diversi antigeni tissutali.

�Alcuni farmaci possono indurre malattia autoimmuni (da non confondersi con le

reazioni avverse e la ipersensibilita’ al farmaco) come ad esempio la miastenia grave, il

pemfigo, la glomerulonefrite e lo SLE successiva all’uso di D-penicellamine

�L’esposizione a radiazioni ultraviolette (tipicamente nella forma di esposizione solare)

che inducono infiammazione e danno tissutale a livello cutaneo, possono agire da effetto

scatenante, piu’ che il meccanismo alla base dello sviluppo della risposta autoimmune,

nello SLE.

Meccanismi immuno-patogenetici nelle

malattie autoimmuni

13

Meccanismi immuno-patogenetici nelle

malattie autoimmuni

Una volta innescato il

processo autoimmune con

rottura della tolleranza

immunologica, i meccanismi

che determinano il danno

tissutale e/o funzionale nelle

malttie autoimmuni sono

riconducibili ai meccanismi

di reazioni di ipersensibilita’

di tipo II, III e IV. Alcune

malattie presentano piu’ di

uno di questi meccanismi.

Autoanticorpi possono legarsi specificamente ad antigeni nel tessuto (A), o ci puo’ essere la deposizione di immunocomplessi nel circolo (B). In entrambi i casi, gli

anticorpi depositati inducono infiammazione e danno tissutale,

Meccanismi immuno-patogenetici mediati da

anticorpi nelle malattie autoimmuni

14

A. Anticorpi possono opsonizzare cellule ed

attivare il complemento generando altre

opsonine derivate dai fattori complementari,

determinando la fagocitosi delle cellule

mediata da recettori Fc o del C3.

B. Anticorpi richiamano polimorfonucleati e

tramite attivazione del complemento ed il

rilascio di fattori da parte dei

polimorfonucleati inducono danno tissutale

C. Autoanticorpi specifici per recettori cellulari

per ormoni o neurotrasmettitori possono

stimolare l’attivita’ del recettore in assenza

dell’ormone, o possono inibire il legame

dell’ormone o del neurotrasmettitore al

recettore determinando l’alterazione delle

funzioni

Meccanismi immuno-patogenetici mediati da

anticorpi nelle malattie autoimmuni

Nei meccanismi di di danno autoimmunitario mediato da linfociti T (sul modello della ipersensibilita’ di tipo IV)

linfociti T CD4+ e/o CD8+ rispondono ad antigeni tissutali con la secrezione di citochine che stimolano il processo

infiammatorio ed attivano la fagocitosi (A), o rispondono ad antigeni di superficie (B). In entrambi I casi si ha

induzione di danno tissutale

Meccanismi immuno-patogenetici mediati da

linfociti T nelle malattie autoimmuni

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Approcci terapeutici nelle

malattie autoimmuni

Sommario delle strategie terapeutiche delle malattie autoimmuni

Ristabilimento della tolleranza periferica

antigene -specifica

Re-induzione dell’anergia

(es.: terapie peptidiche, es Copaxone)

Rimozione della costimolazione

(es.: anticorpi anti-CD28)

Induzione di linfociti T inibitorie

(es.: somministrazione

orale dell’antigene, es. insulina)

Uso di anti-infiammatori

(es.: corticosteroidi)

Terapia sostitutiva

(es.: tiroxina, insulina, ect)

Danno tissutale

Disfunzione dell’organo

Inibizione non specifica

delle funzioni

del linfocita T

(es.: farmaci citotossici

Ciclosporina

corticosteroidi)

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Sommario delle strategie terapeutiche delle malattie autoimmuni

1.Terapie standard

• Terapie sintomatiche: uso dell’insulina; ormoni tiroidei

• Terapie immunosoppressive: corticosteroidi, ciclofosfammide,methotrexate (blocco proliferazione); ciclosporina, FK506 (trascrizioneIL-2)

• Terapie con citochine ed inibitori di citochine: IL-4>IFN-γ; uso diMoAbs chimerici anti TNF-α (infliximab) per RA; recettori solubili;blocco TNF/TNF-r (etanercept, TNFαr-IgG1).

2. Terapie con approcci sperimentali

• MoAbs e proteine di fusione per bloccare molecole accessorie: (MoAbsanti CD-40 e anti CD40L; proteina CTLA-4-Ig)

• Ligandi peptidici alterati: cambiamenti dei peptidi(immunogenico/tollerogenico) riconosciuti da TCR/MHC:

• Induzione della tolleranza (orale); es. EAE ed insulina (gia’ in usoclinico od in fase avanzata di valutazione dei trials clinici)

• Trapianto di midollo osseo: per produrre cellule non aberranti

• Trapianti di sostituzione (DM1A): cellule beta “nascoste”

Modello di strategia terapeutica basata sulla induzione della tolleranza tramite somministrazione orale dell’antigene

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Il trattamento orale con insulina al fine di indurre tolleranza mucosale in familiari di soggetti con DM1 che presentano

autoanticorpi contro le isole pancreatiche determina un ritardo (in proiezione fino a 10 anni) della progressione a DM 1

Prevenzione del DM 1 basata sulla induzione della tolleranza

tramite somministrazione orale dell’insulina

Eisenbarth GS. Ann NY Acad Sci 2008

18

Figure 20.25 Current treatments for arresting the pathological developments in autoimmune

disease are given in blue boxes, and those that may become practicable in green boxes. Anti-

mitotic drugs are given in severe cases of SLE or chronic active hepatitis, and anti-inflammatory

drugs are widely prescribed in rheumatoid arthritis. Organ-specific disorders (e.g. primary

myxedema) can be treated by supplying the defective component (e.g. thyroid hormone). When

a live graft is necessary, immunosuppressive therapy can protect the tissue from damage.