UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI TORINO
SCUOLA DI SPECIALIZZAZIONE IN ALLERGOLOGIA E
IMMUNOLOGIA CLINICA
OSPEDALE MAURIZIANO UMBERTO I
Meccanismi immunologici
dell’autoimmunità
Prof. Giovanni Rolla
MALATTIE AUTOIMMUNI
• SISTEMICHE (LES)
• ORGANO SPECIFICHE (tiroidite, Addison, diabete
tipo 1, SM etc)
MALATTIE AUTOIMMUNI
• ALTERAZIONE “GENERALE” IN T/B CELLS
(selezione, regolazione, apoptosi)
esempio: deficit CD95 (Fas) e ALPS
• ABERRANTE RISPOSTA AD ANTIGENE
PARTICOLARE (self)
esempio: sindrome demielinizzante post C. Jieiunii
MALATTIE AUTOIMMUNI
• riscontro di autoanticorpi
da autoanticorpi
• danno tessutale
cellulo mediato
• CD4+ T cell self reattive
MECCANISMI FISIOPATOLOGICI
•
•
•
•
•
B cell tolerance
T cell tolerance
segnali tolerogenici vs immunogenici
rottura della tolleranza
danno tessutale
T CELL TOLERANCE
• CENTRALE
• PERIFERICA
»
»
»
»
IGNORANZA
DELEZIONE
ANERGIA
INIBIZIONE
SOPPRESSIONE
DESTINO DELLA T-CELL DOPO
L’INCONTRO CON L’ANTIGENE
T CELL TOLERANCE
• CENTRALE
• PERIFERICA
»
»
»
»
IGNORANZA
DELEZIONE
ANERGIA
INIBIZIONE
SOPPRESSIONE
MECCANISMI PERIFERICI DI
TOLLERANZA
IGNORANZA IMMUNOLOGICA
• SEPARAZIONE FISICA DELL’ANTIGENE
(es Barriera Emato Encefalica)
• LIVELLO BASSO DI ANTIGENE
• ASSENZA DI COSTIMOLAZIONE
DELEZIONE
• ASSENZA DI COSTIMOLAZIONE
• APOPTOSI (Fas-Fas ligando) : es. deficit Fas e ALPS;
le cellule della camera anteriore dell’occhio si
proteggono da eventuali CD95+ Tcells che le
raggiungano  Fas ligando costitutivamente;
• virus HIV  Fas ligando dei macrofagi e induce
l’apoptosi dei CD4+
ANERGIA
IL-2
ATTIVAZIONE 
T CELL + ANTIGENE
IL-10
SEGNALI IMMUNOGENI E ANERGICI
DURANTE LA SEPSI
MODELLO DI REGOLAZIONE DELLA
RISPOSTA T-CELL (immune vs tollerante)
Meccanismodell’inibizione utilizzato a
scopo terapeutico (uso di CTLA4-Ig)
• nella psoriasi (buoni risultati)
• nel topo: LES, artrite reumatoide, encefalite autoimmune
• nel LES umano risultati discordanti
MIGLIORAMENTO DELLA PSORIASI CON
CTLA-4 Ig e.v.
SOPPRESSIONE IMMUNOLOGICA
• Topi trangenici TCR anti -MBP (sani per ignoranza
immunologica, BEE)
• iniettati con MBP + adiuvante : encefalite autoimmune
che si autorisolve
• iniettati con MBP + adiuvante + deplezione di T reg:
encefalite persistente
SOPPRESSIONE IMMUNOLOGICA
• Topi atimici infusi con T linfociti privi di CD4+
CD25+ sviluppano malattie autoimmuni
• Negli stessi topi le malattie autoimmuni sono
prevenibili mediante infusione di CD4+ CD25 +
SOPPRESSIONE IMMUNOLOGICA
azione dei T-reg
• CD4+ CD25+, ma non solo
• Producono IL-10 e TGF-
• Esprimono CTLA-4 (CD152)
• Esprimono membri della famiglia dei TNFreceptors: TNFRSF-4, TNFRSF-9, GITR-18
(glucocorticoid induced TNF receptor)
• CD103 ?
Controllo della attivazione linfocitaria
antigene specifici
Segnali tolerogeni vs
immunogeni
costimoli (non antigene
specifici)
Il grado di maturazione delle cellule
dendritiche condiziona il livello di attivazione
del linfocita
La tolleranza e la risposta immunologica sono
condizionate dal livello di antigene self e dal grado
di maturazione della cellula dendritica
Controllo della attivazione linfocitaria
antigene specifici
Segnali tolerogeni vs
immunogeni
costimoli (non antigene
specifici)
Segnali biochimici distinti della risposta
immunogena e tolerogena nei T linfociti
NFAT = nuclear factor of activated T cell
Segnali biochimici distinti della risposta
immunogena e tolerogena nei B linfociti
Difetti di attivazione B cell e autoimmunità: iperespressione
(blue) o difetto (rosso) dei geni che codificano per molecole
di segnale che  o  l’attivazione
Effetti immunomodulatori delle Ig su B e T linfociti
Struttura della Immunoglobulina
Rottura della tolleranza immunologica
• INFEZIONE
• VARIABILITA’ DELLA DELEZIONE INTRATIMICA
DELLE T CELL AUTOREATTIVE
• GENETICA
• TRIGGER NON INFETTIVI
•  T CELLS REGOLATRICI
Infezione e autoimmunità
• RILASCIO DI ANTIGENI SEGREGATI
(oftalmia simpatica)
• CITOCHINE IMMUNOGENE (IL-12, IFN-)
• PRODOTTI BATTERICI IMMUNOGENI (LPS)
• CROSS-REATTIVITA’
Costimoli immunogeni da batteri
LPS
LPS,
CpG
CpG
APC, macrofago, Bcell
TNF
 NFkB
B7
Costimoli da cellule morenti o stressate
TGF +
Apoptosi fisiologica  segnali tolerogeni
 TNF
Necrosi cellulare  antigeni + HSP 96 e HSP 70

TNF
B7
Cell dendritica
Cross-reattività antigeni microbici - antigeni self
•
•
•
•
•
•
•
Diabete tipo 1
febbre reumatica
Guillain Barrè
artrite Lyme
AR
LES
Spondilite
Coxsachie/GAD
strepto A / miosina
LPS C.Jejuni / Gangliosidi
OSP-A B.burgd. / LFA-1
EBV / HLA-DR4
EBV / Sm
gram neg / HLA-B27
Trigger non infettivi dell’autoimmunità
• estrogeni
• farmaci: apteni, immunocomplessi, azione
immunogena (IFN-) o anti-tolerogena (anti-TNF, ciclosporina e tacrolimus etc)
• deficit complemento
Duplice ruolo del complemento
C3d  C3d + CR1 / CR2 B cell (CD 21 e CD 35)  attivazione
C1 C2 C4 + CR1/2  segnali tolerogeni
Deficit C1q ( eliminazione cell apoptotiche)
- segnali
tolerogeni
+ immunogeni
Citochine e autoimmunità
• Immunogene: IFN-, IL-12
• Tolerogene: TGF-, IL-10
• Tolerogene/immunogene:
» IL-2/7/15
» TNF- (CD-40L e FasL)
Patogenesi malattie autoimmuni
•  segnali tolerogeni dall’antigene
•  segnali immunogeni dall’antigene
•  costimolazione tolerogena
•  costimolazione immunogena
 segnali tolerogeni dall’antigene
• Autoantigeni (TGB, insulina, MBP, etc) in conc.
troppo bassa nei tessuti linfatici per attivare lo stato
anergico
• B e/o T cells quando incontrano questi antigeni nei
siti extralinfatici riceverebbero una forte stimolazione
immunogena
• (la somministrazione “in forma tolerogena” degli
antigeni potrebbe essere “curativa”; rischio che la
dose sia immunogena !)
 segnale immunogeno dall’antigene
• Presentazione improvvisa di antigene virale o
batterico in forma immunogena e cross-reazione
con self antigens (danno valvolare da infezione
strptococcica)
• Di solito la risposta è transitoria; deve coesistere
deficit di co-stimoli tolerogeni (feed-back
negativo)
 costimoli tolerogeni
• Deficit Fas L (Autoimmune Lympho Prolipherative
Syndrome): viene meno l’apoptosi dei cloni self.
• Deficit CD40 L (X linked agammaglobulinemia con
iper IgM): deficit sistema Fas di B cells
 costimoli immunogeni
• In modelli animali:  TNF-, B7-1, IL-4 sulle
insulae: predisposizione a diabete tipo 1
• eccesso di morte cellulare per necrosi (tumori):
complesso antigene + HSP stimolo immunogeno
• deficit C1q (ridotta clearance materiale necrotico)
Danno d’organo “limitato”
• accessibilità dell’antigene solo nel tessuto malato
• pattern di migrazione linfocitaria (homing)
Meccanismi di danno tessutale da autoanticorpi
• fagocitosi/citolisi delle cellule target
• formazione di immunocomplessi
• interferenza con la fisiologia cellulare (anti-Ach,
TRAB)
Nuovo approccio alla terapia delle
malattie autoimmuni
•  soglia di attivazione immunitaria :
– blocco costimoli (CTLA4-Ig, anti-CD40L,
blocco CD28-B7)
– uso di citochine tolerogeniche (TGF-, IL-10)
• modulazione della risposta antigene-specifica
-induzione di tolleranza con vaccini
“negativi”: es insulina, collagene, mielina
orali)
•
-shift Th1-2
Nuovo approccio alla terapia delle
malattie autoimmuni
• ricostituzione del sistema immunitario (ablazionetrapianto di midollo)
• protezione dell’organo bersaglio (anti-C, antiNOS, anti-chemochine etc.)
 production of NO ( iNOS expression in
tissues) has been implicated in:
• Sepsis
•
•
•
•
Ulcerative colitis
Psoriasis
Arthritis
Multiple sclerosis
Type I diabetes
Giant cell arteritis
SLE
SS
Regulation of iNOS by cytokines
 EXPRESSION
• IL-1
• TNF
• LPS
 EXPRESSION
• TGF-
• IL-4
• IL-10
Proinflammatory properties of NO
• Vasodilation and vascular leakiness
•
•
•
•
•
Hypotension (sepsis)
Cytotoxicity
 COX
Reacts with O2 to form toxic peroxynitrite
Inhibitors of NO synthesis ameliorate experimental
models of arthritis
• Stimulates TNF- production by synoviocytes
Rolla G, Caligaris-Cappio F. NO in Rheumatic
Diseases.In “Disease Markers in Exhaled Air”
Marcel Dekker 2002
N-Monomethyl Arginine, an Inhibitor of NO Synthase,
Suppresses the Development of Adjuvant Arthritis in Rats
FUNZIONI FISIOLOGICHE DELLE 4
INTEGRINE (espresse su linfociti, macrofagi,
eosinofili, NON sui neutrofili)
• INTERAZIONE 4-1 +VCAM-1:
– homing e persistenza dei progenitori e delle
plasmacellule nel midollo
– interazione B-cells mature con cellule dendritiche nei
follicoli degli organi linfatici secondari
• INTERAZIONE 4-7 +MAdCAM:
– mantenimento dell’immunità della mucosa intestinale
FUNZIONI PATOLOGICHE DELLE
4 INTEGRINE
• INTERAZIONE 4-1 +VCAM-1:
– Reclutamento di T cell, monociti, macrofagi nel SNC
(attorno alle placche della SM)
• INTERAZIONE 4-7 +MAdCAM:
– Reclutamento di T cell effettrici nell’intestino (m di
Crohn)
STUDI CLINICI SU UN ANTICORPO
MONOCLONALE ANTI- 4 INTEGRINE
(natalizumab)
• A Controlled Trial of Natalizumab for Relapsing
Multiple Sclerosis. Miller DH et al N Engl J Med
2003; 348: 15-23
• Natalizumab for Active Crohn’s Disease. Glosh S
et al. N Engl J Med 2003; 348: 24-32